油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置及降黏方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置及降黏方法，該裝置包括油田污水處理器、紫外燈、循環(huán)冷凝阱、貼有錫紙的暗箱、電源、鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器，油田污水中不添加任何降黏催化劑或氧化劑，紫外燈置于循環(huán)冷凝阱中，紫外燈工作時(shí)向循環(huán)冷凝阱中持續(xù)通入冷凝水防止紫外燈工作時(shí)釋放的熱量過(guò)多造成溫度升高，以保證高濃度聚丙烯酰胺的光降解反應(yīng)在常溫中進(jìn)行；電源為紫外燈供電，油田污水處理器和放有紫外燈的循環(huán)冷凝阱均置于貼有錫紙的暗箱中，避免其他光源對(duì)反應(yīng)的影響。該裝置的降黏反應(yīng)可在常溫、常壓下進(jìn)行，不產(chǎn)生二次污染，且費(fèi)用較低，易操作，為油田污水的處理提供了新的途徑。
【專利說(shuō)明】油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置及降黏方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置及降黏方法，屬于油田污水處理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯酰胺是丙烯酰胺的均聚物和各種共聚物的統(tǒng)稱，是一種化學(xué)性質(zhì)較為活潑的有機(jī)高分子化合物。由于聚丙烯酰胺分子側(cè)鏈上酰氨基的活性較高，賦予了聚丙烯酰胺許多極佳的性能如絮凝性、增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等。聚丙烯酰胺最早在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括原水處理、污水處理、工業(yè)水處理、城市生活污水處理等，目前仍然是國(guó)內(nèi)外水處理領(lǐng)域使用量最大的水處理劑。
[0003]聚丙烯酰胺在石油開(kāi)采方面的應(yīng)用開(kāi)始于20世紀(jì)50年代末，一般采用水溶性高分子的聚丙烯酰胺通過(guò)注水井注入地下，提高原油采收率。高分子化合物聚丙烯酰胺所具有增粘、降濾失、流變調(diào)節(jié)、膠凝、分流、剖面調(diào)整等功能，這些特性被廣泛應(yīng)用于鉆井、完井、固井、壓裂和強(qiáng)化采油等油田開(kāi)采作業(yè)中。美國(guó)、俄羅斯、加拿大、法國(guó)、德國(guó)以及阿曼等國(guó)家進(jìn)行的大量聚合物驅(qū)油工業(yè)性試驗(yàn)表明，采用聚合物驅(qū)油一般能提高原油采收率6%-17%。我國(guó)國(guó)內(nèi)的注聚采油技術(shù)在20世紀(jì)90年代發(fā)展很快。繼大慶油田之后，勝利、大港、河南、遼河等油田也都進(jìn)行了先導(dǎo)性試驗(yàn)，并取得了成功。其中，大慶油田、勝利油田等大型油田已形成注聚采油的規(guī)模生產(chǎn)，2003年大慶油田聚合物驅(qū)油生產(chǎn)原油已達(dá)到年產(chǎn)1000萬(wàn)噸以上。目前，我國(guó)大型油田三次采油已成為聚丙烯酰胺的最大應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004]然而聚丙烯酰胺的加入在為油田生產(chǎn)提高采收率的同時(shí)，也對(duì)地面工程也產(chǎn)生了相當(dāng)惡劣的影響。油井采出液黏度的增高，導(dǎo)致油水分離難度加大，分離成本升高，采出水含油量嚴(yán)重超標(biāo)，同時(shí)由于聚丙烯酰胺在地面水體和地下水中的長(zhǎng)期滯留，對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染，給環(huán)境帶來(lái)了不良影響?，F(xiàn)有的紫外光對(duì)油田污水降黏方法主要采用光催化劑或氧化劑協(xié)同添加的方法，紫外光僅作為一種激發(fā)光催化劑更高性能的輔助手段，然而該方法反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，能夠處理的聚丙烯酰胺濃度非常低(125mg/L以下)，降黏率最高僅可達(dá)60%左右，對(duì)于高濃度聚丙烯酰胺(200mg/L以上)的油田污水的處理，該方法的降黏率很低。因此，尋找到一個(gè)高效、清潔、操作簡(jiǎn)單且成本低的方法處理這類污水已成為一個(gè)亟待解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置及降黏方法，單純利用紫外光光照降低油田污水中高濃度的聚丙烯酰胺的黏度，以促進(jìn)油水的有效分離。本發(fā)明在無(wú)需光催化劑或氧化劑的協(xié)同添加以及改變壓力、溫度等外界條件下，通過(guò)紫外光的直接照射即可在短時(shí)間內(nèi)將聚丙烯酰胺的黏度降至與蒸餾水黏度相近。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置，其特征在于:該裝置包括油田污水處理器、紫外燈、循環(huán)冷凝阱、貼有錫紙的暗箱、電源、鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器，油田污水中不添加任何降黏催化劑或氧化劑，紫外燈置于循環(huán)冷凝阱中，紫外燈工作時(shí)向循環(huán)冷凝阱中持續(xù)通入冷凝水防止紫外燈工作時(shí)釋放的熱量過(guò)多造成溫度升高，以保證高濃度聚丙烯酰胺的光降解反應(yīng)在常溫中進(jìn)行；電源為紫外燈供電，電路中設(shè)置鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器保證電流穩(wěn)定，油田污水處理器和放有紫外燈的循環(huán)冷凝阱均置于內(nèi)壁貼有錫紙的暗箱中，避免其他光源給的影響，暗箱上的錫紙消除了紫外光照過(guò)程中光源不均對(duì)反應(yīng)造成的影響。
[0007]進(jìn)一步地，采用高壓汞燈模擬紫外燈光照。
[0008]進(jìn)一步地，油田污水處理器中的油田污水中的高濃度聚丙烯酰胺的濃度為10mg/L-1000mg/L,降黏率達(dá)90%以上。
[0009]進(jìn)一步地，所述高壓汞燈采用100W?300W的高壓汞燈。
[0010]進(jìn)一步地，所述油田污水處理器為石英反應(yīng)器。
[0011]進(jìn)一步地，所述供電方式以采用漏磁變壓器為主，初級(jí)繞組選擇220V輸入。
[0012]采用上述油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置的降黏方法，其特征在于:該方法包括如下步驟，
[0013](I)將油田污水容器中加入含有高濃度聚丙烯酰胺的油田污水，油田污水中不添加任何降黏催化劑或氧化劑；
[0014](2)將油田污水容器和放有高壓汞燈的循環(huán)冷凝阱均置于內(nèi)壁貼有錫紙的暗箱中，向循環(huán)冷凝阱的冷凝套管中持續(xù)通入冷凝水，打開(kāi)電源，采用高壓汞燈發(fā)出的光照射油田污水，照射時(shí)間為30min，每間隔5min取樣，冷凝水的量需保證反應(yīng)裝置內(nèi)溫度接近常溫;
[0015](3)采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量油田污水黏度。
[0016]本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
[0017](I)本發(fā)明單純利用高壓汞燈模擬紫外光光照降低污水中的聚丙烯酰胺黏度，無(wú)需光催化劑或氧化劑的協(xié)同添加以及改變壓力、溫度等外界條件，短時(shí)間內(nèi)即可將聚丙烯酰胺的黏度降至與蒸餾水黏度相近。
[0018](2)本發(fā)明自行設(shè)計(jì)了高壓汞燈模擬紫外光降黏聚丙烯酰胺的反應(yīng)裝置，采用循環(huán)冷凝阱降低高壓汞燈釋放的熱量和內(nèi)壁貼滿錫紙的暗箱中進(jìn)行降黏反應(yīng)，有效減少光源工作時(shí)釋放的熱量、光源不均及外界光源對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的影響，裝置設(shè)計(jì)合理，可有效消除外界因素對(duì)反應(yīng)的影響。
[0019](3)采用本發(fā)明油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置的聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)可在常溫、常壓下進(jìn)行，不產(chǎn)生二次污染，且費(fèi)用較低，易操作，具有明顯的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為油田污水的處理提供了新的途徑。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1本發(fā)明實(shí)施例1黏度隨時(shí)間的變化曲線；
[0021]圖2本發(fā)明實(shí)施例1降黏率隨時(shí)間的變化曲線；
[0022]圖3本發(fā)明實(shí)施例2黏度隨時(shí)間的變化曲線；
[0023]圖4本發(fā)明實(shí)施例2降黏率隨時(shí)間的變化曲線；
[0024]圖5本發(fā)明實(shí)施例3黏度隨時(shí)間的變化曲線；
[0025]圖6本發(fā)明實(shí)施例3降黏率隨時(shí)間的變化曲線；
[0026]圖7本發(fā)明實(shí)施例4黏度隨時(shí)間的變化曲線；
[0027]圖8本發(fā)明實(shí)施例4降黏率隨時(shí)間的變化曲線；
[0028]圖9本發(fā)明實(shí)施例5黏度隨時(shí)間的變化曲線；
[0029]圖10本發(fā)明實(shí)施例5降黏率隨時(shí)間的變化曲線；
[0030]圖11本發(fā)明實(shí)施例6黏度隨時(shí)間的變化曲線；
[0031]圖12本發(fā)明實(shí)施例6降黏率隨時(shí)間的變化曲線；
[0032]圖13本發(fā)明系統(tǒng)示意圖；
[0033]圖中:1石英反應(yīng)器；2高壓汞燈；3冷凝阱；4冷卻進(jìn)水；5冷卻出水；6電源；7鎮(zhèn)流器；8觸發(fā)器；9錫紙；10暗箱。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]本發(fā)明的油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)在油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置中進(jìn)行，降黏反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)如圖13所述，包括盛放油田污水的石英反應(yīng)器、紫外燈、循環(huán)冷凝阱、貼有錫紙的暗箱、電源、鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器，油田污水中不添加任何降黏催化劑或氧化劑，紫外燈置于循環(huán)冷凝阱中，紫外燈工作時(shí)向循環(huán)冷凝阱中持續(xù)通入冷凝水防止紫外燈工作時(shí)釋放的熱量過(guò)多造成溫度升高，以保證高濃度聚丙烯酰胺的光降解反應(yīng)在常溫中進(jìn)行；電源為紫外燈供電，石英反應(yīng)器和循環(huán)冷凝阱均置于內(nèi)壁貼有錫紙的暗箱中?？刹捎酶邏汗療魜?lái)模擬紫外燈光照，具體操作見(jiàn)下述實(shí)施例。
[0036]實(shí)施例1
[0037]配制100mg/L的聚丙烯酰胺水溶液100mL，將其轉(zhuǎn)入石英反應(yīng)器中。開(kāi)啟高壓汞燈光照30min，每間隔5min取樣一次，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量溶液黏度，并繪制黏度及降黏率隨時(shí)間的變化曲線。μ為降解后的聚丙烯酰胺黏度(其單位為厘泊，cP)，Utl為聚丙烯酰胺的初始黏度。反應(yīng)1min后，溶液黏度大幅度降低，降黏率即達(dá)到74% ;反應(yīng)30min后，降黏率達(dá)到93.4%，溶液黏度與蒸餾水的黏度0.88cP相同。降黏效果如圖1、圖2所示。
[0038]
[0039]
[0040]實(shí)施例2
[0041]配制200mg/L的聚丙烯酰胺水溶液100mL，將其轉(zhuǎn)入石英反應(yīng)器中。開(kāi)啟高壓汞燈光照30min，每間隔5min取樣一次，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量溶液黏度，并繪制黏度及降黏率隨時(shí)間的變化曲線。μ為降解后的聚丙烯酰胺黏度，μ ο為聚丙烯酰胺的初始黏度。反應(yīng)1min后，降黏率達(dá)到91.6% ;反應(yīng)30min后，降黏率達(dá)到95.9%，溶液黏度降至與蒸餾水的黏度0.88cP相同。降黏效果如圖3、圖4所示。
[0042]
[0043]實(shí)施例3
[0044]配制400mg/L的聚丙烯酰胺水溶液100mL，將其轉(zhuǎn)入石英反應(yīng)器中。開(kāi)啟高壓汞燈光照30min，每間隔5min取樣一次，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量溶液黏度，并繪制黏度及降黏率隨時(shí)間的變化曲線。μ為降解后的聚丙烯酰胺黏度，μ ο為聚丙烯酰胺的初始黏度。反應(yīng)1min后，降黏率達(dá)到88.8% ;反應(yīng)30min后，降黏率達(dá)到97.8%，溶液黏度降至0.89cP，與蒸餾水的黏度0.88cP極為相近。降黏效果如圖5、圖6所示。
[0045]
[0046]實(shí)施例4
[0047]配制600mg/L的聚丙烯酰胺水溶液100mL，將其轉(zhuǎn)入石英反應(yīng)器中。開(kāi)啟高壓汞燈光照30min，每間隔5min取樣一次，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量溶液黏度，并繪制黏度及降黏率隨時(shí)間的變化曲線。μ為降解后的聚丙烯酰胺黏度，μ ο為聚丙烯酰胺的初始黏度。反應(yīng)1min后，降黏率達(dá)到93.4%;反應(yīng)30min后，降黏率達(dá)到99.6%，溶液黏度降至0.92cP，與蒸餾水的黏度0.88cP相近。降黏效果如圖7、圖8所示。
[0048]
[0049]實(shí)施例5
[0050]配制800mg/L的聚丙烯酰胺水溶液100mL，將其轉(zhuǎn)入石英反應(yīng)器中。開(kāi)啟高壓汞燈光照30min，每間隔5min取樣一次，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量溶液黏度，并繪制黏度及降黏率隨時(shí)間的變化曲線。μ為降解后的聚丙烯酰胺黏度，μ ο為聚丙烯酰胺的初始黏度。反應(yīng)1min后，降黏率達(dá)到95.7% ;反應(yīng)30min后，降黏率達(dá)到99.7%，溶液黏度降至1.2cP，與蒸餾水的黏度0.88cP相近。降黏效果如圖9、圖10所示。
[0051]
[0052]
[0053]實(shí)施例6
[0054]配制1000mg/L的聚丙烯酰胺水溶液100mL，將其轉(zhuǎn)入石英反應(yīng)器中。開(kāi)啟高壓汞燈光照30min，每間隔5min取樣一次，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量溶液黏度，并繪制黏度及降黏率隨時(shí)間的變化曲線。μ為降解后的聚丙烯酰胺黏度，μ ο為聚丙烯酰胺的初始黏度。反應(yīng)1min后，降黏率達(dá)到96.8%;反應(yīng)30min后，降黏率達(dá)到99.7%，溶液黏度降至1.95cP，與蒸餾水的黏度0.88cP相近。降黏效果如圖11、圖12所示。
[0055]
[0056]顯而易見(jiàn)的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容、應(yīng)用或使用。在本發(fā)明實(shí)施例的教導(dǎo)下，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說(shuō)明書和所附的權(quán)利要求任何實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置，其特征在于:該裝置包括油田污水處理器、紫外燈、循環(huán)冷凝阱、貼有錫紙的暗箱、電源、鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器，油田污水中不添加任何降黏催化劑或氧化劑，紫外燈置于循環(huán)冷凝阱中，紫外燈工作時(shí)向循環(huán)冷凝阱中持續(xù)通入冷凝水防止紫外燈工作時(shí)釋放的熱量過(guò)多造成溫度升高，以保證高濃度聚丙烯酰胺的光降解反應(yīng)在常溫中進(jìn)行；電源為紫外燈供電，電路中設(shè)置鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器保證電流穩(wěn)定，油田污水處理器和放有紫外燈的循環(huán)冷凝阱均置于內(nèi)壁貼有錫紙的暗箱中，避免其他光源對(duì)反應(yīng)的影響，暗箱上的錫紙消除了紫外光照過(guò)程中光源不均對(duì)反應(yīng)造成的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置，其特征在于:采用高壓汞燈模擬紫外燈光照。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置，其特征在于:所述濃度為100mg/L-1000mg/L，降黏率達(dá)90%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置，其特征在于:所述高壓汞燈采用100W?300W的高壓汞燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置，其特征在于:所述油田污水處理器為石英反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置，其特征在于:所述供電方式以采用漏磁變壓器為主，初級(jí)繞組選擇220V輸入。
7.采用權(quán)利要求1、2、3、4、5和6之一所述的油田污水中高濃度聚丙烯酰胺的降黏反應(yīng)裝置的降黏方法，其特征在于:該方法包括如下步驟， (1)將油田污水容器中加入含有高濃度聚丙烯酰胺的油田污水，油田污水中不添加任何降黏催化劑或氧化劑； (2)將油田污水容器和放有高壓汞燈的循環(huán)冷凝阱均置于內(nèi)壁貼有錫紙的暗箱中，向循環(huán)冷凝阱的冷凝套管中持續(xù)通入冷凝水，打開(kāi)電源，采用高壓汞燈發(fā)出的光照射油田污水，照射時(shí)間為30min，每間隔5min取樣，冷凝水的量需保證反應(yīng)裝置內(nèi)溫度接近常溫； (3)采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量油田污水黏度。
【文檔編號(hào)】C02F1/32GK104495973SQ201510016532
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月12日
【發(fā)明者】王明吉, 王洋, 李金蓮, 林紅巖, 李麗麗, 閆超, 王春財(cái) 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)