本文關(guān)鍵詞：配聚污水中亞鐵離子和硫化物去除效果及降粘機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 部分水解聚丙烯酰胺 亞鐵離子 硫化物 粘度恢復(fù) 降粘機(jī)理

【摘要】：隨著油田污水的大量產(chǎn)出,油田污水在處理后會(huì)再次用于配注驅(qū)油。對(duì)于目前油田應(yīng)用最廣泛的聚合物驅(qū)——部分水解聚丙烯酰胺(partially hydrolyzed polyacrylamide,簡(jiǎn)稱HPAM),油田污水中殘留的礦化離子、還原性物質(zhì)等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生不利影響。本文通過(guò)單因素試驗(yàn)法,研究了油田配聚污水中金屬陽(yáng)離子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+)和還原性離子(Fe2+、S2-)對(duì)HPAM溶液粘度的影響,結(jié)果表明上述離子均會(huì)對(duì)HPAM溶液粘度造成不利影響,其中,Fe2+的影響最大,三價(jià)陽(yáng)離子(Fe3+)、二價(jià)陽(yáng)離子(Ca2+、Mg2+)的影響要強(qiáng)于一價(jià)陽(yáng)離子(Na+、K+)。無(wú)氧條件下,Fe2+對(duì)HPAM溶液粘度的影響也較大。采用氧化劑高錳酸鉀(KMnO4)、雙氧水(H2O2)、次氯酸鈉(NaClO)、過(guò)氧化脲(CO(NH2)2·H2O2)、過(guò)碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)、過(guò)硫酸鉀(K2S2O8)、過(guò)氧單磺酸鉀(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)以及絡(luò)合劑鄰菲Up啉和酒石酸鉀處理含F(xiàn)e2+模擬水,通過(guò)對(duì)比HPAM溶液粘度恢復(fù)情況,得出各氧化劑均可有效去除模擬水中的Fe2+,提高HPAM粘度。通過(guò)可行性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比,NaClO固體可使HPAM粘度恢復(fù)率達(dá)到37.8%,處理效果最好,處理成本最低,是去除Fe2+的最優(yōu)氧化劑,最佳投加比例是Fe2+質(zhì)量的0.75倍。同時(shí),NaClO自身也會(huì)造成HPAM溶液粘度降低,但在模擬水條件下,NaClO對(duì)HPAM粘度的影響要小于去離子水條件下的影響；不同F(xiàn)e2+濃度和離子強(qiáng)度下,NaClO與Fe2+投加比例不變；但含F(xiàn)e2+的礦化水配制的HPAM粘度要高于含F(xiàn)e2+模擬水配制的HPAM粘度。無(wú)氧條件下,S2-也會(huì)給HPAM溶液粘度帶來(lái)較大的損失。采用KMnO4、 H2O2、NaClO、CO(NH2)2·H2O2、2Na2CO3·3H2O2、2KHSO5·KHSO4·K2SO4處理含S2-模擬水,通過(guò)對(duì)比處理前后HPAM溶液粘度的恢復(fù)效果,得出氧化劑KMnO4、H2O2、NaClO以及CO(NH2)2·H2O2可有效去除模擬水中的S2-,提高HPAM粘度。而通過(guò)可行性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比,KMnO4處理效果較好,去除成本最低,是油田除S2-的最優(yōu)氧化劑選擇,實(shí)驗(yàn)得出的最優(yōu)投加量為KMnO4/S2-(質(zhì)量比)=1.5。S2-濃度為2 mg/L,HPAM溶液的粘度達(dá)到最大值時(shí),所需氧化劑用量為：KMnO4/S2(質(zhì)量比)=2。離子強(qiáng)度對(duì)KMnO4的投加量沒(méi)有影響,但對(duì)HPAM粘度影響較大,含S2-的礦化水配制的HPAM粘度要高于含S2-模擬水配制的HPAM粘度。通過(guò)紅外光譜、X射線衍射以及掃描電鏡等方法對(duì)去離子水、模擬水、含F(xiàn)e2+/S2-礦化水、含F(xiàn)e2+/S2-模擬水以及NaClO處理后的含F(xiàn)e2+模擬水和KMnO4處理后的S2-模擬水配置的HPAM樣品進(jìn)行表征,結(jié)果表明去離子水配置的HPAM受機(jī)械剪切力的影響,有單體丙烯酰胺生成。模擬水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+等金屬離子可與HPAM分子中的羧酸基結(jié)合,促使HPAM分子發(fā)生去水化反應(yīng),造成HPAM分子鏈?zhǔn)湛s。Fe2+和S2-則是發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧自由基,引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),造成聚合物大分子鏈斷裂,生成短鏈聚合物,從而使HPAM溶液粘度降低。氧化劑的加入可去除模擬水中的Fe2+和S2-,阻止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生,從而消除Fe2+和S2-帶來(lái)的粘度損失。
【關(guān)鍵詞】：部分水解聚丙烯酰胺 亞鐵離子 硫化物 粘度恢復(fù) 降粘機(jī)理
【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】：2016
【分類號(hào)】：X741
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第一章 前言15-19
• 1.1 本文的研究背景、目的和意義15-16
• 1.2 本文需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題、主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新之處16-19
• 1.2.1 本文所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題16
• 1.2.2 本文研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新之處16-19
• 第二章 文獻(xiàn)綜述19-27
• 2.1 聚合物驅(qū)采油技術(shù)的發(fā)展19-20
• 2.2 聚合物驅(qū)油機(jī)理20-23
• 2.2.1 PAM20-21
• 2.2.2 HPAM驅(qū)油機(jī)理21
• 2.2.3 HPAM溶液粘度的影響因素21-22
• 2.2.4 聚合物粘度的降解機(jī)理研究22-23
• 2.3 聚合物驅(qū)采油污水23-24
• 2.3.1 聚合物驅(qū)采油污水的特性23
• 2.3.2 聚合物驅(qū)采油污水的處理技術(shù)23-24
• 2.4 配聚污水中還原性離子的去除方法24-27
• 2.4.1 氧化法24-25
• 2.4.2 沉淀法25
• 2.4.3 絡(luò)合法25-27
• 第三章 實(shí)驗(yàn)材料與方法27-31
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥劑27
• 3.1.2 儀器和設(shè)備27
• 3.1.3 模擬油田污水配制27-28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法28-31
• 3.2.1 HPAM溶液的配制28-29
• 3.2.2 配聚污水中Fe~(2+)含量測(cè)定29
• 3.2.3 配聚污水中S~(2-)含量的測(cè)定29
• 3.2.4 表征方法29-30
• 3.2.5 聚合物溶液粘度損失率計(jì)算30
• 3.2.6 聚合物溶液粘度恢復(fù)率計(jì)算30-31
• 第四章 配聚污水中各離子對(duì)HPAM溶液粘度的影響31-37
• 4.1 金屬陽(yáng)離子對(duì)HPAM溶液粘度的影響31-33
• 4.1.1 Na~+、K~+離子對(duì)HPAM溶液粘度的影響31
• 4.1.2 Ca~(2+)、Mg~(2+)離子對(duì)HPAM溶液粘度的影響31-32
• 4.1.3 Fe~(3+)對(duì)HPAM溶液粘度的影響32-33
• 4.2 還原性離子對(duì)HPAM溶液粘度的影響33-34
• 4.2.1 Fe~(2+)對(duì)HPAM溶液粘度的影響33-34
• 4.2.2 S~(2-)對(duì)HPAM溶液粘度的影響34
• 4.3 不同離子粘度損失率的對(duì)比34-35
• 4.4 小結(jié)35-37
• 第五章 配聚污水中亞鐵離子的去除效果研究37-49
• 5.1 無(wú)氧條件下,Fe~(2+)對(duì)HPAM溶液粘度的影響37-38
• 5.2 化學(xué)氧化劑對(duì)Fe~(2+)的去除效果及其對(duì)HPAM溶液粘度的影響38-41
• 5.2.1 KMnO_4對(duì)Fe~(2+)的去除效果及其對(duì)HPAM粘度的影響38
• 5.2.2 H_2O_2對(duì)Fe~(2+)的去除效果及其對(duì)HPAM粘度的影響38-39
• 5.2.3 NaClO對(duì)Fe~(2+)的去除效果及其對(duì)HPAM粘度的影響39-40
• 5.2.4 其他氧化劑對(duì)Fe~(2+)的去除及其對(duì)HPAM粘度的影響40-41
• 5.3 絡(luò)合劑對(duì)含F(xiàn)e~(2+)模擬水配制HPAM溶液粘度的影響41-42
• 5.4 堿性條件對(duì)含F(xiàn)e~(2+)模擬水配制HPAM溶液粘度的影響42-43
• 5.5 去除Fe~(2+)最佳氧化劑的優(yōu)選43-45
• 5.6 其他因素對(duì)氧化劑用量及聚合物粘度的影響45-47
• 5.6.1 NaClO對(duì)HPAM溶液粘度的影響45-46
• 5.6.2 不同F(xiàn)e~(2+)濃度對(duì)氧化劑用量的影響46
• 5.6.3 離子強(qiáng)度對(duì)HPAM粘度的影響46-47
• 5.7 小結(jié)47-49
• 第六章 配聚污水中硫化物的去除效果研究49-57
• 6.1 無(wú)氧條件下,S~(2-)對(duì)HPAM粘度的影響49-50
• 6.2 化學(xué)氧化劑對(duì)S~(2-)的去除效果及其對(duì)HPAM溶液粘度的影響50-53
• 6.2.1 高錳酸鉀對(duì)S~(2-)的去除效果及其對(duì)HPAM溶液粘度的影響50
• 6.2.2 H_2O_2對(duì)S~(2-)的去除效果及其對(duì)HPAM粘度的影響50-51
• 6.2.3 NaClO對(duì)S~(2-)的去除效果及其對(duì)HPAM粘度的影響51-52
• 6.2.4 其他氧化劑對(duì)含S~(2-)模擬水配制HPAM溶液粘度的影響52-53
• 6.3 去除硫化物最優(yōu)氧化劑的優(yōu)選53-54
• 6.4 其他條件對(duì)氧化劑用量及HPAM粘度的影響54-55
• 6.4.1 不同S~(2-)濃度對(duì)氧化劑用量的影響54-55
• 6.4.2 離子強(qiáng)度對(duì)HPAM溶液粘度的影響55
• 6.5 小結(jié)55-57
• 第七章 部分水解聚丙烯酰胺粘度變化機(jī)理研究57-69
• 7.1 模擬水對(duì)HPAM溶液粘度的作用機(jī)理分析57-60
• 7.1.1 模擬水降粘的紅外光譜分析57-58
• 7.1.2 模擬水降粘的X射線衍射光譜分析58-59
• 7.1.3 模擬水降粘的掃描電鏡分析59-60
• 7.2 Fe~(2+)對(duì)HPAM溶液粘度的作用機(jī)理分析60-64
• 7.2.1 Fe~(2+)降粘的紅外光譜分析60-61
• 7.2.2 Fe~(2+)降粘的X射線衍射光譜分析61-62
• 7.2.3 Fe~(2+)降粘的掃描電鏡分析62-64
• 7.3 S~(2-)對(duì)HPAM溶液粘度的作用機(jī)理分析64-67
• 7.3.1 S~(2-)降粘的紅外光譜分析64-65
• 7.3.2 S~(2-)降粘的X射線衍射光譜分析65-66
• 7.3.3 S~(2-)降粘的掃描電鏡分析66-67
• 7.4 小結(jié)67-69
• 第八章 總結(jié)與展望69-71
• 8.1 結(jié)論69-70
• 8.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 致謝77-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果79-80
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表80

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