随着油田逐渐进入高含水后期开发阶段,剩余可采储量越来越少,产油量递减越来越严重,因而三次采油技术得到了大规模的发展。三次采油方法繁多,其中聚合物驱油技术占有重要的地位。在所有的聚合物中,聚丙烯酰胺由于具有高相对分子质量和良好水溶性的优点而使用得最多。聚丙烯酰胺溶入水后一方面增大驱替液的粘度,降低油水流度比,最终提高波及系数;另一方面除降低水相渗透率外,还增加了驱替液在油藏高渗透部位的流动阻力,使平面流动更为均匀,进而提高采收率。聚合物驱油技术的推广产生了一种新型废水,即含聚丙烯酰胺采油废水。就目前而言,由于各大油田为了提高原油采储量而相继应用该技术,产生的含聚丙烯酰胺采油废水的数量逐年攀升。加之这类废水成分极其复杂,还具有高粘度和较强的乳化稳定性,导致其难于进行有效处理。目前,絮凝处理是一种国内外普遍使用的用来提高水质处理效率经济而简便的方法。本文采用絮凝法对模拟采油废水中的PAM进行去除研究,探讨主要影响因素对PAM去除效果的影响,从而为该法的工业应用提供技术依据。
1实验部
分1.1实验试剂与仪器实验试剂:700万分子量聚丙烯酰胺;盐酸、氢氧化钠(均为分析纯);絮凝剂PAC(工业级)。实验仪器:AR1530Adventurer通用型电子天平、PHS25A型数字酸度计、V1100D型可见分光光度计、JJ4六联电动搅拌器。
1.2实验方法实验原始水样为含聚丙烯酰胺采油废水,取自某油田,由人工配水的方法进行调配。经测定,配制后的模拟水样pH值为7.3,PAM浓度为120mg/L。絮凝实验采用烧杯法进行。在烧杯中置入50mL模拟水样,用六联电动搅拌器搅拌,然后往烧杯中投加絮凝剂,先快速搅拌一定时间,然后调低转速进行慢速搅拌,一定时间后停止搅拌,沉降一定时间。取上清液进行测试分析。
1.3实验分析方法pH值采用玻璃电极法测定。聚丙烯酰胺浓度的测定采用淀粉碘化镉分光光度法。2结果与讨论2.1絮凝剂投加量对絮凝效果的影响考虑价格及去除效果的原因,选定PAC作为絮凝剂。每个烧杯取50mL实验废水,不调节pH值, 依次加入不同投加量的1%PAC溶液,快速搅拌2-5min后慢速搅拌15min,静置25min,取上清液测剩余PAM浓度。实验结果如图1。
由图1可以看出,絮凝剂投加量对絮凝效果有着重要的影响。当投加量从100mg/L提高到300mg/L的过程中,反应迅速,絮凝体沉淀彻底。但是随着投加量的继续增加,去除率没有明显变化。这是因为投加量为300mg/L的时候,PAM去除率已相当高,水中剩余PAM含量并不多,投加过量的絮凝剂没有更多的表面活性点来发生吸附架桥作用。根据实验结果,结合经济性原则,将絮凝剂最佳投加量定为300mg/L。
2.2pH值对絮凝效果的影响 每个烧杯取50mL实验废水,放在六联电动搅拌器上,各投加300mg/L1%PAC溶液,调节不同pH值,快速搅拌2.5min后,再慢速搅拌15min,静置25min,取上清液测剩余PAM浓度。实验结果如图2所示。
由图2可知,pH值对PAM的去除效果也有影响。当pH值低于5时,去除效果相对较差。随着pH值的增大,PAM去除率也越来越高。当pH值在5到8范围内时,去除率相近,效果都较好。随着pH值增加,PAM去除效果变差。由此可见,最佳pH在5到8之间。
2.3快搅时间对絮凝效果的影
响每个烧杯取50mL实验废水,放在六联电动搅拌器上,将快搅时间作为变量。5个烧杯中各加入300mg/L1%PAC溶液,不调节pH值,快速搅拌不同时间后,再慢速搅拌15min,静置25min,取上清液测剩余PAM浓度。结果如图3所示。
根据图3可知,快搅时间对絮凝效果的影响不是十分突出。快速搅拌时间过短,则混合不充分,絮凝反应不完全。提高快速搅拌时间利于絮凝剂充分混合到水样中,但是过长的搅拌时间,有可能打碎之前形成的絮体而影响去除效果。根据实验结果,选择1.5min作为快速搅拌时间。
2.4慢搅时间对絮凝效果的影响
每个烧杯取50mL实验废水,放在六联电动搅拌器上,向烧杯加入300mg/L1%PAC溶液,不调节pH值,快速搅拌1.5min后,再慢速搅拌不同时间,静置25min,取上清液测剩余PAM浓度。结果如图4。
过短的慢搅时间无法促进絮凝颗粒增长,不利于絮凝剂发挥作用。随着慢搅时间的提高,PAM去除效果越来越好。当慢搅15min时,PAM的去除效果已经基本稳定。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
2.5沉降时间对絮凝效果的影
响每个烧杯取50mL实验废水,放在六联电动搅拌器上,向5个烧杯分布加入300mg/L1%PAC溶液,不调节pH值,快速搅拌1.5min后,再慢速搅拌15min,沉降不同时间后取上清液测剩余PAM浓度。实验结果如图5。
由图5可以看出,沉降时间的长短对处理效果的影响不大。当沉降时间为15min的时候,PAM去除率已相当高,剩余浓度仅为3.74mg/L。此后时间继续增加,处理效果已经稳定。
3结论
本实验以PAC为絮凝剂,研究了油田含聚合物模拟废水中PAM的去除效果。研究表明:絮凝法作为一种水处理领域常用的技术,用来去除采油废水中的聚丙烯酰胺是可行的。PAC投加量、pH值、搅拌时间、沉降时间对絮凝效果都有重要的影响。在本实验条件下,当PAC投加量300mg/L,pH值中性,快搅和慢搅时间各为1.5min、15min,沉降时间15min时,PAM去除率可达96.88%,絮凝后废水中PAM浓度仅为3.74mg/L。
