油泥砂的原油脫除及回收研究.pdf

1、油田開采過程的油泥砂主要由地層泥砂、膠質(zhì)、原油、化學(xué)添加劑及水等組成，被列入了《國家危險廢物名錄》（其廢物類別為HW08）。由于其成分復(fù)雜，處理困難，目前的處理方法和技術(shù)仍不具有普遍適用性，因此，油泥砂無害化處理和資源化利用技術(shù)的研究，是保障油田環(huán)境和諧開采的重大課題。為此，本論文研究了油泥砂的原油脫除和回收技術(shù)，并初步探索了油泥砂的固化技術(shù)，對油泥砂液相脫油過程中“固體濃度效應(yīng)”進行了理論分析，期望為油泥砂的無害化處理和資源化利用技術(shù)

2、研發(fā)和應(yīng)用提供依據(jù)。
　　本論文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)堿液洗滌法對油泥砂脫油研究考察了堿(NaOH)濃度、溫度、液固比（堿液與油泥砂的質(zhì)量比，RA/o）等因素對脫油效率(Ro)的影響等。結(jié)果表明，堿(NaOH)液對油泥砂具有良好的脫油效果，在所研究的條件下最大Ro值為75.5％。堿濃度、溫度和RA/O對Ro均有影響。隨堿濃度增大，Ro先增大，在堿濃度高于8.8 g·L-l后趨于平衡;隨溫度升高，Ro先增大后降低

3、，在～75℃出現(xiàn)最大值，但從整體來看，變化幅度不大;隨RA/O增大，Ro逐漸增大。另外，在油泥砂堿液脫油過程中存在明顯的“固體濃度效應(yīng)”，即分配系數(shù)（KD）隨固體濃度(CS)增大而增大。依據(jù)本課題組前期在研究固-液界面吸附時提出的“表面組分活度”(SCA)模型，對油泥砂堿液脫油過程中的“固體濃度效應(yīng)”進行了理論分析，推導(dǎo)出與Cs有關(guān)的分配系數(shù)方程（SCA-KD方程）及Ro～CS理論關(guān)系式等，提出用特征分配系數(shù)（KD0）表征脫油平衡，SC

4、A-KD方程可用于描述或預(yù)測固體濃度對脫油效率的影響。
　　(2)油泥砂的溶劑萃取法脫油研究考察了溶劑（環(huán)己烷、正己醇、煤油和正丁醇）、固含量、溫度對脫油效率的影響。結(jié)果表明，環(huán)己烷、正己醇、煤油和正丁醇四種溶劑對油泥砂均有良好的脫油效果，其脫油效率順序為:環(huán)己烷＞正己醇＞煤油＞正丁醇;在所研究條件下，最大Ro值為98.0％，且脫油效率隨溫度升高而增大。研究發(fā)現(xiàn)溶劑萃取過程中存在明顯的固體濃度效應(yīng)，用SCA-KD方程對其進行分析，

5、發(fā)現(xiàn)SCA模型預(yù)測與實驗結(jié)果一致，說明SCA模型適用于原油脫附體系。另外，研究溶劑和溫度對表面位活度系數(shù)(fs）影響時，發(fā)現(xiàn)fs與所用溶劑無關(guān)，而隨溫度升高面降低，該結(jié)果加深了對固體效應(yīng)的認識。
　　(3)用共沉淀法制備了油酸(OA)包覆Fe3O4(簡記為Fe3O4@OA)磁性納米顆粒，并考察了磁性納米顆粒對O/W型乳狀液的破乳性能。破乳所用乳液包括環(huán)己烷納米乳液(CH-NEs)、“環(huán)己烷稀釋原油”納米乳液(CO-NEs)和油泥砂

6、堿液脫油時產(chǎn)生的堿性原油乳液(AOEs)。結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4@OA納米顆粒對CH-NEs和CO-NEs均具有良好的破乳效果，最佳條件下破乳率（ED）可達95.0％以上;ED與磁性納米顆粒的潤濕性有關(guān)，靜態(tài)水接觸角（θw）在90°左右時破乳效果最佳;pH值及鹽(NaCl和CaCl2)濃度對CH-NEs的破乳效果無影響，當(dāng)8.0＜pH＜11.0時CO-NEs的破乳效率隨pH值增大而降低。此外，磁性樣品具有很強的磁響應(yīng)，可快速分離，具有良好

7、的循環(huán)使用性。磁性樣品對油泥沙堿液脫油過程產(chǎn)生的AOEs也具有較強的破乳能力，F(xiàn)e3O4的破乳率可達90.0％以上，說明磁性顆粒具有實際應(yīng)用價值。這些結(jié)果為磁性破乳劑和破乳技術(shù)的研發(fā)提供了重要信息。
　　(4)以氯氧鎂水泥(MOC)為固化劑，對油泥砂的固化技術(shù)進行了初步研究，考察了MOC組成（MgO/MgCl2摩爾比，Rn）、油泥砂含油量及油泥砂/MOC質(zhì)量比（Rm）對固結(jié)體的平衡抗壓強度的影響。結(jié)果表明，隨油泥砂含油量增大，平衡