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一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂及制备方法，涉及油气田开采过程中含聚含油污水处理回注技术。一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂，由以下质量百分含量组分组成：起始剂0.5％～1.5％，催化剂0.1％～0.5％，亲水嵌段20％～30％，亲油嵌段40％～70％，起始剂、催化剂、亲水嵌段和亲油嵌段之和为100％；所述的含聚含油污水处理用树枝状清水剂制备方法：先合成亲水树枝母体，在亲水树枝母体基础上合成树枝状三嵌段聚醚清水剂。本发明对不同油田含聚含油污水无电荷性质要求，普适性强；树枝状多嵌段聚醚的界面活性高，清水效率高；原料广泛，制备方法简单，成本低。

Description

一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂及制备方法
技术领域
本发明涉及油气田开采过程中含聚含油污水处理回注技术，特别是涉及一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂及制备方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
注水和注聚开发已成为油田二次和三次采油关键技术。随着油田开采不断进行，生产井产出液含水和含聚逐步升高，产出液经过分离器简单分离后，大量的含聚含油污水成为油田企业处理难题。现有处理方法多数是将含聚含油污水通过注入井回注至地层，由于含聚和含油，注入水水质不达标，致使注入井注入能力严重下降，无法达到配注要求，因此，含聚含油污水高效处理是油田亟待解决问题。
至今，各油田使用的污水处理用清水剂主要类型有阴离子型、阳离子型、聚合物型和非离子型，含聚含油污水带电性质复杂，普通阴离子和阳离子型清水剂普适性较差，应用范围窄。针对普适性强的含聚含油污水处理用清水剂的研发工作还很少。国内外研究表明，树枝状嵌段聚醚具有更好、更快的界面渗透性，使用不受污水电荷性质影响，普适性较高、清水效果较好。同时，树枝状嵌段聚醚相对普通线性聚醚能更有效的降低含聚污水油水两相界面膜强度，达到快速除油清水的效果。因此，合成树枝状嵌段聚醚来处理含聚含油污水对于油田生产具有一定的指导意义。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有技术在处理含聚含油污水处理清水剂普适性较差的问题，提供了一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂及制备方法。
为达到以上技术目的，本发明的技术方案如下：
一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂，由以下质量百分含量组分组成：起始剂0.5％～1.5％，催化剂0.1％～0.5％，亲水嵌段20％～30％，亲油嵌段40％～70％，起始剂、催化剂、亲水嵌段和亲油嵌段之和为100％。
作为优选，所述起始剂为聚乙二胺、聚二乙烯三胺、聚三乙烯四胺、聚四乙烯五胺中的一种或多种。
作为优选，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种。
作为优选，所述亲水嵌段为不同聚合度的聚环氧乙烷。
作为优选，所述亲油嵌段由亲油中间段和亲油尾段组成，亲油中间段为不同聚合度的聚环氧丙烷或聚环氧丁烷，亲油尾段为不同聚合度的聚环氧丁烷或聚环氧丙烷。
所述的含聚含油污水处理用树枝状清水剂制备方法，包括以下步骤：
(1)合成亲水树枝母体
将起始剂和催化剂加入到高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线，开启搅拌器同时进行升温至80℃～90℃时，进行抽真空操作并继续升温至100℃～105℃，停止抽真空；继续温度升高至120℃～130℃时，开始滴加亲水嵌段单体，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在115℃～135℃，直到亲水嵌段单体加到所设计的不同聚合度的亲水嵌段所需量，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得一定聚合度的亲水树枝母体。
(2)合成树枝状清水剂
将亲水树枝母体和催化剂加入到高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线，开启搅拌器同时进行升温至80℃～90℃时，进行抽真空操作并继续升温至100℃～105℃，停止抽真空；继续温度升高至130℃～140℃时，开始滴加亲油中间段单体，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在125℃～145℃，直到亲油中间段单体加到所设计的不同聚合度的亲油中间段所需量，停止加料，最终待反应釜内压力降至负压；然后，开始滴加亲油尾段单体，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在125℃～145℃，直到亲油尾段单体加到所设计的不同聚合度的亲油尾段所需量，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得树枝状三嵌段聚醚清水剂。
本发明具有如下有益效果：(1)对不同油田含聚含油污水无电荷性质要求，普适性强；(2)树枝状多嵌段聚醚的界面活性高，清水效率高；(3)原料广泛，制备方法简单，成本低。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
(1)合成亲水树枝母体
将0.8％聚二乙烯三胺和0.1％氢氧化钾加入到2升高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线20分钟，开启搅拌器同时进行升温至85℃时，进行抽真空操作并继续升温至100℃，停止抽真空；继续温度升高至125℃时，开始滴加29％环氧乙烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在120℃～130℃，直到29％环氧乙烷加完，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得一定聚合度的亲水树枝母体。
(2)合成树枝状清水剂
将亲水树枝母体和0.1％氢氧化钾加入到2升高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线20分钟，开启搅拌器同时进行升温至85℃，进行抽真空操作并继续升温至100℃，停止抽真空；继续温度升高至135℃时，开始滴加30％环氧丙烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在130℃～140℃，直到30％环氧丙烷加完，停止加料，最终待反应釜内压力降至负压；然后，开始滴加40％环氧丁烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在130℃～140℃，直到40％环氧丁烷加完，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得树枝状三嵌段聚醚清水剂PE1。
实施例2
(1)合成亲水树枝母体
将1％聚三乙烯四胺和0.3％氢氧化钠加入到2升高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线20分钟，开启搅拌器同时进行升温至85℃时，进行抽真空操作并继续升温至100℃，停止抽真空；继续温度升高至125℃时，开始滴加28.5％环氧乙烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在120℃～130℃，直到28.5％环氧乙烷加完，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得一定聚合度的亲水树枝母体。
(2)合成树枝状清水剂
将亲水树枝母体和0.2％氢氧化钾加入到2升高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线20分钟，开启搅拌器同时进行升温至85℃，进行抽真空操作并继续升温至100℃，停止抽真空；继续温度升高至135℃时，开始滴加35％环氧丙烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在130℃～140℃，直到35％环氧丙烷加完，停止加料，最终待反应釜内压力降至负压；然后，开始滴加35％环氧丁烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在130℃～140℃，直到35％环氧丁烷加完，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得树枝状三嵌段聚醚清水剂PE2。
实施例3
(1)合成亲水树枝母体
将1％聚三乙烯四胺和0.3％氢氧化钠加入到2升高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线20分钟，开启搅拌器同时进行升温至85℃时，进行抽真空操作并继续升温至100℃，停止抽真空；继续温度升高至125℃时，开始滴加28.5％环氧乙烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在120℃～130℃，直到28.5％环氧乙烷加完，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得一定聚合度的亲水树枝母体。
(2)合成树枝状清水剂
将亲水树枝母体和0.2％氢氧化钾加入到2升高温高压反应釜中，用氮气吹扫反应釜及管线20分钟，开启搅拌器同时进行升温至85℃，进行抽真空操作并继续升温至100℃，停止抽真空；继续温度升高至135℃时，开始滴加35％环氧丁烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在130℃～140℃，直到35％环氧丁烷加完，停止加料，最终待反应釜内压力降至负压；然后，开始滴加35％环氧丙烷，控制滴加速度及反应温度，使反应釜中的压力≤0.4MP，温度保持在130℃～140℃，直到35％环氧丙烷加完，停止加料；最终待反应釜内压力降至负压，冷却降温，出料，制得树枝状三嵌段聚醚清水剂PE3。
对上述三个实施例所形成的树枝状三嵌段聚醚清水剂PE的性能做检测，结果见表1。RSN值即为相对溶解度值，当清水剂的RSN值小于13时，被认为是亲油型的清水剂；当清水剂的RSN值大于17时，被认为是亲水型的；当RSN值介于13～17之间时，被认为是两亲型的清水剂。界面张力是评价清水剂的重要指标之一，也是清水剂溶液的一项重要特性。根据界面张力的大小，可确定清水剂的表面活性，也可了解清水剂在界(表)面吸附过程中的机理，实施例中的界面张力分别为1.5、1.7和1.4mN/m。由于分散相油或聚合物珠的聚并是以界面膜破裂为前提，界面膜的强度(韧性、粘弹性等)增加是阻碍分散相油或聚合物珠之间相互聚并的障碍，因此界面弹性模量就成为评价清水剂性能的一个关键指标，界面弹性模量越小，液珠聚并速度越快，实施例中的弹性模量分别为18.3、20.1和17.4mN/m2。
表1检测结果
名称 RSN值 界面张力(mN/m) 界面弹性模量(mN/m<sup>2</sup>) 100ppm清水效率(％)
PE1 22 1.5 18.3 96
PE2 21 1.7 20.1 90
PE3 23 1.4 17.4 98
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权力要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (1)

1.一种含聚含油污水处理用树枝状清水剂，由以下质量百分含量组分组成：起始剂0.5％～1.5％，催化剂0.1％～0.5％，亲水嵌段20％～30％，亲油嵌段40％～70％，起始剂、催化剂、亲水嵌段和亲油嵌段之和为100％；所述起始剂为聚乙二胺、聚二乙烯三胺、聚三乙烯四胺、聚四乙烯五胺中的一种或多种；所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种；所述的亲水嵌段为不同聚合度的聚环氧乙烷；所述的亲油嵌段由亲油中间段和亲油尾段组成，亲油中间段为不同聚合度的聚环氧丙烷或聚环氧丁烷，亲油尾段为不同聚合度的聚环氧丁烷或聚环氧丙烷；所述的含聚含油污水处理用树枝状清水剂制备方法：先合成亲水树枝母体，在亲水树枝母体基础上合成树枝状三嵌段聚醚清水剂。
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