三元复合驱采油污水防腐阻垢缓释技术研究

论文摘要

油气田开采进入中后期,利用储层天然能量的一次采油、注水注气的二次采油开始进入“采油瓶颈”阶段。三元复合驱(ASP)体系利用降低油水界面张力原理,启动残余油所需的最低界面张力,提高趋油效率。大庆油田自采用三元复合驱工艺,原油采收率相比水驱提高20%,驱替效果明显;三元复合驱采油污水是在油田开采过程中产生,并通过处理站处理后回用于注水伴采系统,这样既可解决水资源短缺问题,又可消除采油污水外排的环保问题。然而,对有碱存在的三元复合驱水循环系统,碱与水及油层矿物反应导致油井井筒、地面系统和注水地层结垢或导致井筒、管线系统产生严重的腐蚀和结垢问题,造成管线穿孔、报废的恶性事件,严重地影响了油井正常生产,降低了三元复合驱的综合经济效益。在三元复合驱油井水循环系统中投加液体缓蚀阻垢剂是常用的一种常见防腐阻垢手段,但存在以下问题:①液体药剂的投加需要高压泵等地面设施,增加生产成本;②油井产液量大、流速高,投加药剂未溶解就被快速带出,保护效率低,需要反复给药,造成不必要的浪费;③投加的液体药剂无法到达深井井段,不能使循环系统得到全面保护。本文研制出的固性缓释性防腐阻垢剂可以解决液体药品使用中效果不佳的问题。由于药品能保持较均匀的释放和溶解速度,固可延长药物作用时间,充分发挥药剂作用,节省传统加药泵和管道的维修费用,解决结垢和腐蚀难题。聚天冬氨酸(PASP)作为一种新型的环境友好型水处理剂,具有良好的阻垢性能和可生物降解性。作为绿色水处理药剂,PASP应通过适当改性强化其缓蚀性能,以达到具有高效阻垢缓蚀的目的,从而减少其它缓蚀剂的投入,尤其是广泛应用的含氮、磷类缓蚀剂,降低排放水引起水体富营养化的程度,这符合绿色环保的理念。本文根据绿色化学原理,首次独创采用可溶性的固体聚乙烯醇有机物作为载体,选取具有高效阻垢缓蚀性能、可降解性能的开环改性聚天冬氨酸Modified PASP(简称MPASP)和羟基亚乙基二膦酸(HEDP)阻垢剂以及咪唑啉季铵盐缓蚀剂,以最佳工艺条件及最佳的配比浓度,完成试验样品的复配。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 文献综述
• 1.1.1 缓蚀剂的研究概述
• 1.1.2 阻垢剂的研究概述
• 1.1.3 绿色化学和油田污水处理的研究动向
• 1.1.4 聚天冬氨酸及其改性简介
• 1.2 本课题的来源和研究的目的及意义
• 1.2.1 课题的来源
• 1.2.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 试验部分
• 2.1 试验的材料和器材
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.2 固体缓蚀阻垢剂的研制
• 2.2.1 聚天冬氨酸的合成
• 2.2.2 改性聚天冬氨酸的合成
• 2.2.3 咪唑啉季铵盐的合成
• 2.2.4 固体缓蚀阻垢剂的制备工艺
• 2.3 阻垢剂、缓蚀剂的表征方法
• 2.3.1 红外光谱的测量（IR）
• 2.3.2 核磁共振（NMR）分析
• 2.3.3 单体转化率的测定
• 2.4 阻垢缓蚀剂的性能测定
• 2.4.1 试验样品的阻垢性能试验
• 2.4.2 试验样品的缓释性能试验
• 2.4.3 扫描电子显微镜试验
• 2.4.4 X 射线衍射的测量试验
• 2.4.5 电化学测试仪器及测试方法
• 2.4.6 试验样品的溶解和分散性试验
• 第三章 阻垢缓蚀剂的基本性能
• 3.1 试验样品的理化性质
• 3.2 聚丁二酰亚胺的转化率
• 3.3 阻垢剂、缓蚀剂及其中间产物的表征
• 3.3.1 咪唑啉季铵盐的红外图谱
• 3.3.2 聚丁二酰亚胺的红外图谱
• 3.3.3 聚天冬氨酸的红外图谱
• 3.3.4 改性聚天冬氨酸的红外图谱
• 3.3.5 改性聚天冬氨酸的NMR 图谱
• 3.4 试验样品的溶解分散性
• 第四章 阻垢缓蚀剂的缓蚀性能评价及缓蚀机理的探讨
• 4.1 试验样品的缓蚀效率测定结果
• 4.1.1 温度和浓度对试验样品缓蚀效率的影响
• 4.1.2 不同溶出时间对试验样品缓蚀效率的影响
• 2+浓度对试验样品缓蚀效率的影响'>4.1.3 Ca²⁺浓度对试验样品缓蚀效率的影响
• 4.1.4 PH 值对试验样品缓蚀效率的影响
• 4.2 试验样品在三元复合驱污水中的缓蚀机理分析
• 4.2.1 试验样品的电化学研究
• 4.2.2 试验样品的缓蚀模型分析
• 第五章 阻垢缓蚀剂的阻垢性能评价及阻垢机理的探讨
• 3 阻垢效率测定结果'>5.1 试验样品的CaCO₃阻垢效率测定结果
• 5.1.1 温度和浓度对试验样品阻垢效率的影响
• 5.1.2 不同溶出时间对试验样品阻垢效率的影响
• 5.1.3 盐类离子浓度对试验样品阻垢效率的影响
• 5.1.4 PH 值对试验样品阻垢效率的影响
• 4 阻垢效率测定结果'>5.2 试验样品的CaSO₄阻垢效率测定结果
• 5.2.1 温度和浓度对试验样品阻垢效率的影响
• 5.2.2 不同溶出时间对试验样品阻垢效率的影响
• 5.2.3 盐类离子浓度对试验样品阻垢效率的影响
• 5.2.4 PH 值对试验样品阻垢效率的影响
• 3垢和CaSO₄ 垢的阻垢机理探究'>5.3 试验样品对CaCO₃垢和CaSO₄垢的阻垢机理探究
• 4 垢物的阻垢机理'>5.3.1 试验样品对CaSO₄垢物的阻垢机理
• 3 垢物的阻垢机理'>5.3.2 试验样品对CaCO₃垢物的阻垢机理
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要