高溫下高鹽油田污水脫鹽處理阻垢技術(shù)的研究

【摘要】：油田用水結(jié)垢一直以來是一個(gè)很難避免的問題,嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象會(huì)大幅增加油田生產(chǎn)過程中開發(fā)的成本。本文針對(duì)勝利油田大部分富余污水鹽度高(含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%-4%)、有機(jī)成分復(fù)雜(含有大量石油烴類和各種化學(xué)助劑)的特點(diǎn),開展高鹽油田污水脫鹽處理預(yù)除硬阻垢技術(shù)研究工作,優(yōu)選出在高溫條件下能保持較高阻垢效率的高性價(jià)比的阻垢劑,有效控制機(jī)械壓縮蒸發(fā)脫鹽工藝處理高鹽油田污水設(shè)備中的結(jié)垢問題,延長設(shè)備使用壽命,為高鹽油田污水的資源化回用提供技術(shù)支持。本文在采用化學(xué)分析和儀器分析法分析高鹽油田污水的化學(xué)組成和鈣鎂含量的基礎(chǔ)上,采用碳酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)中的Davis-Stiff飽和指數(shù)法和Ryznar穩(wěn)定指數(shù)法對(duì)新疆油田含油污水的結(jié)垢趨勢(shì)和垢鹽組成進(jìn)行預(yù)測(cè),為高效阻垢劑的篩選提供理論指導(dǎo)。然后根據(jù)高鹽油田污水的水質(zhì)特點(diǎn),對(duì)市場(chǎng)上常用的商品化阻垢劑進(jìn)行篩選,選擇在機(jī)械壓縮蒸發(fā)脫鹽工藝處理高鹽油田污水中有應(yīng)用潛力的阻垢劑產(chǎn)品,采用國家標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)阻垢法進(jìn)行阻垢劑的性能評(píng)價(jià)與阻垢劑的優(yōu)選,優(yōu)選出高性價(jià)比的阻垢劑。并通過改變加熱溫度、加熱時(shí)間和阻垢劑的投加量等條件,研究加熱溫度、加熱時(shí)間和阻垢劑的投加量對(duì)優(yōu)選出的阻垢劑阻垢效果的影響情況,確定出阻垢劑的最佳應(yīng)用條件和參數(shù)。同時(shí)采用化學(xué)分析方法和現(xiàn)代分析儀器(如掃描電鏡、和X-射線能譜儀等)通過分析阻垢劑的增溶作用、垢樣的形貌、垢樣的粒度分布和垢樣的晶相組成等,探討阻垢劑的阻垢機(jī)理。此外,本文還對(duì)石膏晶種添加法阻垢進(jìn)行了初步的研究。結(jié)果表明,所采用的新疆油田含油污水在80℃和100℃的溫度下具有結(jié)垢的趨勢(shì),且100℃時(shí)有更加嚴(yán)重的結(jié)垢趨勢(shì)。對(duì)六種常用阻垢劑進(jìn)行篩選研究發(fā)現(xiàn),阻垢劑SQ-1211在高溫條件下明顯具有更好地阻垢效果。對(duì)新疆油田含油污水,阻垢緩蝕劑SQ 1211投加量10 mg/L時(shí),80℃時(shí)阻垢率高達(dá)91%。對(duì)模擬高鹽廢水的阻垢實(shí)驗(yàn)表明,在鈣離子濃度高達(dá)1600 mg/L的情況下,阻垢緩蝕劑SQ 1211的最佳投加量為11 mg/L,在80℃、pH=8時(shí),阻垢率可達(dá)90.7%。此外,阻垢劑的投加在高溫的條件下可有效的減緩阻垢過程。當(dāng)高鹽廢水中加入阻垢緩蝕劑SQ 1211以后,由于阻垢劑吸附到碳酸鈣垢晶體表面的活性增長點(diǎn)上,干擾了晶體的正常成核與生長,導(dǎo)致其晶格發(fā)生畸變,使霰石成為了碳酸鈣垢晶體的主要晶型。與方解石相比,霰石的分散性更高,更加的不穩(wěn)定,所以形成的水垢更容易溶解在水中被水流帶走,從而起到阻垢的效果。采用石膏晶種添加法,對(duì)模擬新疆油田含油污水在高溫蒸發(fā)過程中成垢離子結(jié)晶的影響實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)無水硫酸鈣的晶種投加量為10h/L,停留時(shí)間10 h時(shí),在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)蒸發(fā)的過程中所得的晶種體積均最大,能起到最好的阻垢效果。 【關(guān)鍵詞】：高鹽廢水 高溫阻垢 晶體生長
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X741
【目錄】：

• 摘要12-14
• ABSTRACT14-16
• 第一章 前言16-18
• 1.1 本論文的研究背景、目的及意義16
• 1.2 本論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新之處16-18
• 1.2.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.2.2 創(chuàng)新之處17-18
• 第二章 文獻(xiàn)綜述18-30
• 2.1 油田垢的危害及產(chǎn)生機(jī)理18-19
• 2.1.1 油田垢的危害18
• 2.1.2 油田垢的結(jié)垢機(jī)理18-19
• 2.2 阻垢劑19-29
• 2.2.1 水垢的控制方法19-20
• 2.2.2 常用的阻垢劑類型20-21
• 2.2.3 阻垢劑的阻垢機(jī)理21-23
• 2.2.4 阻垢劑的阻垢性能測(cè)定方法23-27
• 2.2.5 阻垢效果的影響因素27-29
• 2.3 硫酸鈣垢29-30
• 2.3.1 硫酸鈣垢的特點(diǎn)及危害29
• 2.3.2 硫酸鈣垢形成的機(jī)理29-30
• 第三章 高鹽油田污水用阻垢劑的初步篩選研究30-38
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器30-31
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料30-31
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法31-33
• 3.2.1 高鹽油田污水結(jié)構(gòu)趨勢(shì)預(yù)測(cè)31-32
• 3.2.2 六種阻垢劑的篩選研究32-33
• 3.2.3 效果最佳阻垢劑的投加量優(yōu)化實(shí)驗(yàn)33
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論33-36
• 3.3.1 高鹽油田污水結(jié)構(gòu)趨勢(shì)預(yù)測(cè)33
• 3.3.2 六種阻垢劑的篩選研究33-35
• 3.3.3 阻垢劑SQ-1211的投加量優(yōu)化實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.4 小結(jié)36-38
• 第四章 阻垢緩蝕劑SQ1211阻垢效果的影響因素研究38-46
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器38-39
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料38
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器38-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法39-40
• 4.2.1 阻垢劑投加量和反應(yīng)溫度對(duì)阻垢效果的影響39
• 4.2.2 加熱時(shí)間對(duì)試驗(yàn)溶液中鈣離子濃度的影響39
• 4.2.3 pH值對(duì)阻垢效果的影響39-40
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-43
• 4.3.1 阻垢劑投加量和反應(yīng)溫度對(duì)阻垢效果的影響40-41
• 4.3.2 加熱時(shí)間對(duì)試驗(yàn)溶液中鈣離子濃度的影響41-42
• 4.3.3 pH值對(duì)阻垢效果的影響42-43
• 4.4 阻垢緩蝕劑SQ1211現(xiàn)場(chǎng)效果試驗(yàn)43
• 4.5 小結(jié)43-46
• 第五章 阻垢緩蝕劑SQ1211阻垢機(jī)理的研究46-51
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器46
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料46
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器46
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法46-47
• 5.2.1 碳酸鈣的制備與收集46
• 5.2.2 掃描電子顯微鏡分析46-47
• 5.2.3 X射線衍射分析47
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論47-50
• 5.3.1 添加阻垢緩蝕劑SQ1211前后碳酸鈣垢的掃描電子顯微鏡分析47-48
• 5.3.2 添加阻垢緩蝕劑SQ1211前后碳酸鈣垢的X射線衍射分析48-50
• 5.4 小結(jié)50-51
• 第六章 石膏晶種添加法在高溫條件下對(duì)結(jié)垢的影響51-61
• 6.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器51-52
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)材料51
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器51-52
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方法52-53
• 6.2.1 停留時(shí)間和晶種投加量對(duì)無水硫酸鈣結(jié)晶的影響52
• 6.2.2 蒸餾過程中晶種投加量對(duì)粒度分布和粒徑的影響52-53
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論53-60
• 6.3.1 停留時(shí)間對(duì)無水硫酸鈣結(jié)晶的影響53-55
• 6.3.2 晶種添加量對(duì)無水硫酸鈣結(jié)晶的影響55-58
• 6.3.3 蒸餾過程中晶種投加量對(duì)粒度分布和粒徑的影響58-60
• 6.4 小結(jié)60-61
• 第七章 結(jié)論與展望61-63
• 7.1 結(jié)論61-62
• 7.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果72-73
• 附件73

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