纳米复合破乳剂的研究与应用

论文摘要

石油作为目前世界上最重要的能源受到了各国政府的高度重视,石油从地下开采出来时基本上都是含有不同数量水的原油乳状液,是不能直接应用和加工的,必须进行破乳脱水。破乳脱水方法主要分为物理方法和化学药剂法,由于物理方法存在多种不适合大规模应用的缺点,目前使用最广泛的还是化学药剂破乳,即破乳剂破乳脱水。本文首先开发了一种确定原油乳状液最佳破乳温度的新方法——粘度降法。并用正交实验法对其准确性进行了验证。重点研究了将无机纳米微粒运用于聚合物破乳剂中以提高破乳剂的破乳脱水性能,主要使用直接分散法、表面接枝法和原位生成法将纳米微粒结合于聚合物破乳剂中得到含纳米结构的纳米复合破乳剂。实验结果表明,使用原位法将纳米二氧化硅与破乳剂TA1031结合而获得的复合破乳剂性能最好,它是在纳米级氧化物的生成过程中用有机高分子破乳剂将无机纳米氧化物包覆或者接枝,得到含有纳米结构的复合破乳剂。在实验室研究中该复合破乳剂可以使破乳脱水的时间加快30分钟左右,脱水率也可以提高20%～30%左右,脱出水很清,油水界面齐。原位法合成的纳米复合破乳剂的现场药剂试验表明:处理孤东东四联注聚和油田采出液,在处理量增加,加药量仍是250kg/d时,外输油含水基本小于10%;达到孤东采油厂的规定指标。在东一联使用时,在井排来液条件相同的情况下和在外输水含油量相同时,纳米破乳剂的使用量仅为原有机高分子破乳剂的30%左右,减少破乳剂用量近70%;在孤四联游离水预分水器的试验中,未加纳米预脱水剂前,出水含油在2000mg/L以上。纳米预脱水剂加量在300mg/L时,作用时间20分钟,预分水器水出口水中含油130mg/l。另外还通过电镜、红外、拉曼和核磁共振等多种现代分析手段对所合成的纳米复合破乳剂进行表征分析,分析了纳米复合破乳剂的形成机理和破乳剂机理。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 引言
• 1.1 原油乳状液
• 1.1.1 原油开采及原油乳状液的形成
• 1.1.2 原油乳状液的稳定性
• 1.2 原油乳状液的处理
• 1.2.1 原油乳状液处理的必要性
• 1.2.2 原油乳状液的破乳方法
• 1.3 化学方法破乳
• 1.3.1 化学方法的破乳机理
• 1.3.2 破乳剂的研究
• 1.3.3 国内外破乳剂研究现状
• 1.4 我国原油破乳剂的研究、生产及应用存在的主要问题
• 1.5 本文主要研究内容
• 2 确定最佳破乳温度的粘度降法的研究
• 2.1 原油乳状液的含水量及稳定性研究
• 2.1.1 原油乳状液的制备
• 2.1.2 乳状液的含水量测定
• 2.1.3 原油乳状液的稳定性实验
• 2.1.4 小结
• 2.2 水中油含量的测定
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 主要实验仪器和试剂
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 实验结果与讨论
• 2.2.5 小结
• 2.3 体系表观粘度的研究
• 2.3.1 实验主要仪器与试剂
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 实验结果与讨论
• 2.3.4 结论
• 2.4 正交实验
• 2.4.1 主要实验仪器与试剂
• 2.4.2 实验方法
• 2.4.3 实验结果与讨论
• 2.4.4 小结
• 2.5 小结
• 3 纳米复合破乳剂的研制
• 3.1 纳米粒子导入破乳剂分子的技术设计
• 3.2 纳米复合破乳剂合成及性能评价
• 3.2.1 评价方法
• 3.2.2 原位生成法
• 3.2.3 直接分散法
• 3.2.4 表面接枝聚合法
• 3.3 结论
• 4 纳米复合破乳剂的机理研究
• 4.1 纳米复合破乳剂的表征
• 4.1.1 不同纳米氧化硅浓度时的电镜表征
• 4.1.2 不同纳米氧化物复合破乳剂的电镜表征
• 4.1.3 纳米复合破乳剂的分析
• 4.2 纳米复合破乳剂相关性能测试
• 4.2.1 破乳剂对乳状液粘度的影响
• 4.2.2 破乳剂对界面张力的影响
• 4.2.3 破乳剂对界面膜强度的影响
• 4.3 破乳剂对乳化剂的影响分析
• 4.3.1 天然乳化剂的分离
• 4.3.2 天然乳化剂与破乳剂作用
• 4.4 纳米复合破乳剂破乳机理分析
• 4.4.1 纳米复合破乳剂的形成机理
• 4.4.2 纳米氧化物的破乳机理分析
• 4.5 小结
• 5 纳米复合破乳剂的现场应用
• 5.1 胜利油田原油采出液概况
• 5.1.1 胜利油田老油区原油采出液
• 5.1.2 三采采出液
• 5.2 东四联药剂现场试验
• 5.2.1 纳米复合破乳剂性能评价
• 5.2.2 现场生产状况
• 5.2.3 现场试验准备工作
• 5.2.4 现场试验
• 5.2.5 试验结论
• 5.3 东一联药剂现场试验
• 5.3.1 工艺流程及现场生产状态
• 5.3.2 东一联现场应用
• 5.3.3 小结
• 5.4 孤四联油水分离试验
• 5.4.1 孤四联现场状况
• 5.4.2 孤四联的原油处理工艺及其流程
• 5.4.3 孤四联油水分析数据
• 5.4.4 预脱水剂
• 5.4.5 预脱水剂的性能评定
• 5.4.6 现场试验
• 5.4.7 试验结论
• 5.5 结论
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 创新点摘要
• 作者简历
• 学位论文数据集