一种油田污水絮凝剂及其制备方法与流程

文档序号:25543296发布日期:2021-06-18 20:40

本发明属于油田化学品的技术领域,尤其涉及一种油田污水絮凝剂及其制备方法。



背景技术:

在三次采油技术中,化学驱技术占有重要的地位。由于我国地质储层与国外相比差异较大,国内对于中后期油田的开采多采用聚合物驱技术,聚合物驱是指在驱替液中加入一定量的水溶性高分子聚合物,使驱替相粘度增大,水相渗透率降低,驱替相波及体积增大,从而实现原油增产增收。随着聚合物驱油技术在我国的各油田的扩大运用,油田在获得更高采收率的同时,也带来了污水处理方面的困难。

在对油田的污水进行处理时,还有较多的油性物质,这些物质的存在不溶于水,所以不经处理对其进行排放会对生态环境产生较大的影响,所以需要在油田的污水中加入絮凝剂,将水中的油性物质去除。絮凝剂能够将水中的油性污染物进行沉淀,从而实现将油污去除的目的。现今被使用最多的就是有机高分子絮凝剂,这种絮凝剂的使用具有毒性小,且使用的效果比较好,实际的投入成本也比较低。

目前常用的有机絮凝剂主要有阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型,油田污水中使用最多的为阳离子型絮凝剂,但现有的阳离子型絮凝剂由于絮凝速度快、清水效果好等优点,得到了广泛的运用,但阳离子基团会与污水中残余聚合物发生相互作用,导致药剂用量增大,同时,处理后还会形成黏附性很强的含油絮体,吸附在设备及管道器壁上,长时间积累会造成设备堵塞,并且这种黏性絮体还需进行二次处理,后续处理难度大、能耗高、工艺复杂。

阳离子高分子絮凝剂中以聚丙烯酰胺的应用居多,然而,聚丙烯酰胺阳离子高分子絮凝剂抗盐效果不佳,因为在高矿化度污水中,高分子聚合物会发生水解,造成高分子聚合物构象变化和主链卷曲甚至断裂,导致其絮凝沉降性能下降甚至丧失。并且在自然条件下,聚丙烯酰胺会发生降解,产生低聚物,低聚物进一步降解产生大量的丙烯酰胺单体,丙稀酰胺是具有神经毒性,影响人们的健康。

天然高分子絮凝剂是环境友好型絮凝剂,且自然界中含量丰富,具有来源广泛、价格低廉、易生物降解且安全无毒的优点,但由于天然高分子絮凝剂具有絮凝效果差、使用量大的缺点,限制了它的应用。

基于以上情况,开发一种抗盐、不易产生含油絮体、驱油、絮凝效果好,且原料来源广泛、价格低廉、易生物降解、安全无毒的油田污水絮凝剂。



技术实现要素:

为了解决常用的油田污水絮凝剂聚丙烯酰胺在高盐环境中絮凝沉降性能下降甚至丧失、聚丙烯酰胺降解的产物影响人们的健康、阳离子型絮凝剂堵塞管道、油田污水中存在不溶于水的油性物质以及天然高分子絮凝剂絮凝效果差的技术问题。本发明提供一种抗盐、不易产生含油絮体、驱油、絮凝效果好,且原料来源广泛、价格低廉、易生物降解、安全无毒的油田污水絮凝剂。

为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种油田污水絮凝剂,其特征在于,包括如下质量百分数的各组分:聚合物88-92%、氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵8-12%;所述聚合物由葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸聚合而成。

优选的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备方法包括如下步骤:

步骤i,氧化核桃壳粉的制备:将核桃壳粉碎,过50-100目筛,并使用水浸泡36-48h,过滤,加入1mol/l的氢氧化钠溶液,碱化24-36h,过滤,并使用水洗涤滤饼,干燥,得到核桃壳粉,再加入异丙醇中,超声5-10min,加入氢氧化钠溶液,并调节ph至7.5-9.5,缓慢加入过氧化氢,在40-60℃条件下,反应4-6h,加入亚硫酸钠,过滤,得到氧化核桃壳粉;

步骤ii,葵花籽油基吡啶季铵盐的制备:将葵花籽油和5-乙基-2-吡啶乙醇加入反应釜中,再加入二丁基氧化锡和二乙基羟胺,在160-180℃条件下,反应3-5h,冷却至室温,静置,过滤,并使用水洗涤滤液,浓缩,加入一氯代乙酰氯和异丙醇,混合均匀,在100-120℃条件下,回流反应5-7h,冷却至室温,浓缩,得到葵花籽油基吡啶季铵盐;

步骤iii,葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备:将经过所述步骤i得到的氧化核桃壳粉加入无水乙醇中,超声5-10min,再缓慢加入乙二胺,在70-80℃条件下,反应20-28h,再加入经过所述步骤ii得到的葵花籽油基吡啶季铵盐,在70-80℃条件下,反应20-28h,抽滤,得到葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

进一步的,所述步骤i中核桃壳粉和过氧化氢的质量比为100:(2.5-3)。

优选的,所述步骤ii中葵花籽油、5-乙基-2-吡啶乙醇和一氯代乙酰氯的摩尔比为1:(1.8-2.2):(1-1.1),葵花籽油、二丁基氧化锡和二乙基羟胺的质量比为1:(0.04-0.05):(0.004-0.005)。

进一步的,所述步骤iii中氧化核桃壳粉、乙二胺和葵花籽油基吡啶季铵盐的质量比为(3-7):1:(16-20)。

优选的,所述聚合物的制备方法,包括如下步骤:将葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸加入水中,超声5-10min,再加入尿素、螯合剂乙二胺四乙酸、链转移剂甲酸钠,通氮气20-40min,再35-45℃条件下,加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐,反应1-3h,升温至55-65℃,反应3-5h,冷却至室温,过滤,得到所述聚合物。

进一步的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、尿素、乙二胺四乙酸、甲酸钠和偶氮二异丁脒盐酸盐的质量比为(72-84):(1-3):(15-25):(0.1-0.2):(0.02-0.04):(0.004-0.006):(0.4-0.8)。

优选的,所述氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵的制备方法,包括如下步骤:将氧化钛气凝胶加热至200-300℃,保温1-3h,冷却至室温,再加入水和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷,反应1-2h后,升温至70-90℃,反应10-12h,加入氯化缩水甘油三甲基铵和无水乙醇,在70-90℃条件下,反应4-6h,加入氯乙烷,在100-120℃条件下,回流反应5-7h,浓缩,得到氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

进一步的,所述氧化硅气凝胶、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氯化缩水甘油三甲基铵和氯乙烷的质量比为(2-6):1:(2-2.8):(0.8-1.2)。

优选的,所述油田污水絮凝剂的制备方法包括如下步骤:将聚合物和氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵混合均匀,干燥,得到所述油田污水絮凝剂。

本发明的有益效果体现在以下几个方面:

1.核桃壳中富含大量的木质素、纤维素、多糖及果胶等成分,因而具有大量的羟基和醛基,本发明先将核桃壳制备为核桃粉,核桃粉经氧化使得核桃粉上的羟基和醛基氧化为醛基和羧基;葵花籽油中含有90%的不饱和脂肪酸形成的甘油酯,葵花籽油的酯基和5-乙基-2-吡啶乙醇上的羟基发生酯交换,使得葵花籽油上的长碳链连接在5-乙基-2-吡啶乙醇上,其上的吡啶基再与一氯代乙酰氯发生季铵化反应,得到带有吡啶季铵盐、酰氯基团的葵花籽油基吡啶季铵盐;氧化核桃粉上的醛基与乙二胺上的一个氨基发生反应,使得氧化核桃粉上连接氨基,氧化核桃粉上的氨基再与葵花籽油基吡啶季铵盐上的酰氯基团发生酰胺化反应,得到含有酰胺基的葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

2.葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉上含有大量的长碳链、酰胺基、吡啶季铵盐基团和羧基,乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷上含有c-f、c-si,2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸上含有酰胺基和磺酸基,本发明将葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸通过双键的聚合得到聚合物。

2.氧化硅气凝胶具有表面积大的特点,本发明将氧化硅气凝胶经过高温处理,除去吸附的水蒸气和未水解的硅氧基团,使得氧化硅气凝胶表面具有大量的活性羟基,二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷在水中发生硅氧基水解为羟基,再与氧化硅气凝胶上的羟基发生缩合反应,使得二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷连接在氧化硅气凝胶上,得到具有交联结构的氧化硅气凝胶,其上的一个伯胺和两个仲胺与氯化缩水甘油三甲基铵上的环氧基发生反应,得到含有多个叔胺的氧化硅气凝胶,再与氯乙烷发生季铵化反应,使得氧化硅气凝胶的表面连接有多个季铵盐基团,得到含有多个季铵盐基团的氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

3.聚合物上的c-f、c-si和长碳链使得聚合物具有良好的疏水性,可吸附油田污水中的油性物质,具有良好的疏水缔合性能,达到除油的目的;聚合物上的酰胺基可与污水中形成氢键的物质结合,且可通过吸附架桥作用,使颗粒形成聚集体而沉降;聚合物上的吡啶季铵盐基团可吸附污水中的阴离子,磺酸基和羧基壳吸附污水中的阳离子,吡啶季铵盐基团还可通过吸附架桥作用使颗粒形成聚集体而沉降;核桃壳富含大量纤维素,使得聚合物具有大量的空隙,增加聚合物的吸附性。核桃粉分子链上的羟基、羧基、氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵上的-oh,具有很好的亲水性、吸附性,能与很多物质发生反应形成空间网络结构;连接有多个季铵盐基团的氧化硅气凝胶具有大的表面积,可增强季铵盐基团的效果。聚合物具有良好的除油性能,减少了污水中含油絮体的产生,并且长碳链基团可将一些相互卷曲的阳离子基团包覆起来,形成“屏蔽”效应,减少了絮体在金属器壁上的粘附量。具有交联结构的氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵在高矿化度污水中,难以发生水解,在高盐环境中依然具有很好的絮凝性。本发明使用的主原料核桃壳和葵花籽油均为天然存在的物质,具有原料来源广泛、价格低廉、易生物降解、安全无毒的优点。本发明使用聚合物和氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵制备的油田污水絮凝剂具有抗盐、不易产生含油絮体、驱油、絮凝效果好,且原料来源广泛、价格低廉、易生物降解、安全无毒。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明下述实施例中所使用的原料均为商业购买或在日常农业生产生活中获得。

实施例1

一种油田污水絮凝剂,其特征在于,包括如下质量百分数的各组分:聚合物88%、氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵12%;所述聚合物由葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸聚合而成。

优选的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备方法包括如下步骤:

步骤i,氧化核桃壳粉的制备:将核桃壳粉碎,过50目筛,并使用水浸泡36h,过滤,加入1mol/l的氢氧化钠溶液,碱化24h,过滤,并使用水洗涤滤饼,干燥,得到核桃壳粉,再加入异丙醇中,超声5min,加入氢氧化钠溶液,并调节ph至7.5,缓慢加入过氧化氢,在40℃条件下,反应4h,加入亚硫酸钠,过滤,得到氧化核桃壳粉;

步骤ii,葵花籽油基吡啶季铵盐的制备:将葵花籽油和5-乙基-2-吡啶乙醇加入反应釜中,再加入二丁基氧化锡和二乙基羟胺,在160℃条件下,反应3h,冷却至室温,静置,过滤,并使用水洗涤滤液,浓缩,加入一氯代乙酰氯和异丙醇,混合均匀,在100℃条件下,回流反应5h,冷却至室温,浓缩,得到葵花籽油基吡啶季铵盐;

步骤iii,葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备:将经过所述步骤i得到的氧化核桃壳粉加入无水乙醇中,超声5min,再缓慢加入乙二胺,在70℃条件下,反应20h,再加入经过所述步骤ii得到的葵花籽油基吡啶季铵盐,在70℃条件下,反应20h,抽滤,得到葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

进一步的,所述步骤i中核桃壳粉和过氧化氢的质量比为100:2.5。

优选的,所述步骤ii中葵花籽油、5-乙基-2-吡啶乙醇和一氯代乙酰氯的摩尔比为1:1.8:1,葵花籽油、二丁基氧化锡和二乙基羟胺的质量比为1:0.04:0.004。

进一步的,所述步骤iii中氧化核桃壳粉、乙二胺和葵花籽油基吡啶季铵盐的质量比为3:1:16。

优选的,所述聚合物的制备方法,包括如下步骤:将葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸加入水中,超声5min,再加入尿素、螯合剂乙二胺四乙酸、链转移剂甲酸钠,通氮气20min,再35℃条件下,加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐,反应1h,升温至55℃,反应3h,冷却至室温,过滤,得到所述聚合物。

进一步的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、尿素、乙二胺四乙酸、甲酸钠和偶氮二异丁脒盐酸盐的质量比为72:1:15:0.1:0.02:0.004:0.4。

优选的,所述氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵的制备方法,包括如下步骤:将氧化钛气凝胶加热至200℃,保温1h,冷却至室温,再加入水和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷,反应1h后,升温至70℃,反应10h,加入氯化缩水甘油三甲基铵和无水乙醇,在70℃条件下,反应4h,加入氯乙烷,在100℃条件下,回流反应5h,浓缩,得到氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

进一步的,所述氧化硅气凝胶、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氯化缩水甘油三甲基铵和氯乙烷的质量比为2:1:2:0.8。

优选的,所述油田污水絮凝剂的制备方法包括如下步骤:将聚合物和氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵混合均匀,干燥,得到所述油田污水絮凝剂。

实施例2

一种油田污水絮凝剂,其特征在于,包括如下质量百分数的各组分:聚合物89%、氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵11%;所述聚合物由葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸聚合而成。

优选的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备方法包括如下步骤:

步骤i,氧化核桃壳粉的制备:将核桃壳粉碎,过60目筛,并使用水浸泡39h,过滤,加入1mol/l的氢氧化钠溶液,碱化27h,过滤,并使用水洗涤滤饼,干燥,得到核桃壳粉,再加入异丙醇中,超声6min,加入氢氧化钠溶液,并调节ph至8,缓慢加入过氧化氢,在45℃条件下,反应4.5h,加入亚硫酸钠,过滤,得到氧化核桃壳粉;

步骤ii,葵花籽油基吡啶季铵盐的制备:将葵花籽油和5-乙基-2-吡啶乙醇加入反应釜中,再加入二丁基氧化锡和二乙基羟胺,在165℃条件下,反应3.5h,冷却至室温,静置,过滤,并使用水洗涤滤液,浓缩,加入一氯代乙酰氯和异丙醇,混合均匀,在105℃条件下,回流反应5.5h,冷却至室温,浓缩,得到葵花籽油基吡啶季铵盐;

步骤iii,葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备:将经过所述步骤i得到的氧化核桃壳粉加入无水乙醇中,超声6min,再缓慢加入乙二胺,在72℃条件下,反应22h,再加入经过所述步骤ii得到的葵花籽油基吡啶季铵盐,在72℃条件下,反应22h,抽滤,得到葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

进一步的,所述步骤i中核桃壳粉和过氧化氢的质量比为100:2.6。

优选的,所述步骤ii中葵花籽油、5-乙基-2-吡啶乙醇和一氯代乙酰氯的摩尔比为1:1.9:1.02,葵花籽油、二丁基氧化锡和二乙基羟胺的质量比为1:0.042:0.0042。

进一步的,所述步骤iii中氧化核桃壳粉、乙二胺和葵花籽油基吡啶季铵盐的质量比为4:1:17。

优选的,所述聚合物的制备方法,包括如下步骤:将葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸加入水中,超声6min,再加入尿素、螯合剂乙二胺四乙酸、链转移剂甲酸钠,通氮气25min,再38℃条件下,加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐,反应1.5h,升温至58℃,反应3.5h,冷却至室温,过滤,得到所述聚合物。

进一步的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、尿素、乙二胺四乙酸、甲酸钠和偶氮二异丁脒盐酸盐的质量比为75:1.5:18:0.12:0.025:0.0045:0.5。

优选的,所述氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵的制备方法,包括如下步骤:将氧化钛气凝胶加热至220℃,保温1.5h,冷却至室温,再加入水和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷,反应1.2h后,升温至75℃,反应10.5h,加入氯化缩水甘油三甲基铵和无水乙醇,在75℃条件下,反应4.5h,加入氯乙烷,在105℃条件下,回流反应5.5h,浓缩,得到氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

进一步的,所述氧化硅气凝胶、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氯化缩水甘油三甲基铵和氯乙烷的质量比为3:1:2.2:0.9。

优选的,所述油田污水絮凝剂的制备方法包括如下步骤:将聚合物和氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵混合均匀,干燥,得到所述油田污水絮凝剂。

实施例3

一种油田污水絮凝剂,其特征在于,包括如下质量百分数的各组分:聚合物90%、氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵10%;所述聚合物由葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸聚合而成。

优选的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备方法包括如下步骤:

步骤i,氧化核桃壳粉的制备:将核桃壳粉碎,过70目筛,并使用水浸泡42h,过滤,加入1mol/l的氢氧化钠溶液,碱化30h,过滤,并使用水洗涤滤饼,干燥,得到核桃壳粉,再加入异丙醇中,超声7min,加入氢氧化钠溶液,并调节ph至8,缓慢加入过氧化氢,在50℃条件下,反应5h,加入亚硫酸钠,过滤,得到氧化核桃壳粉;

步骤ii,葵花籽油基吡啶季铵盐的制备:将葵花籽油和5-乙基-2-吡啶乙醇加入反应釜中,再加入二丁基氧化锡和二乙基羟胺,在170℃条件下,反应4h,冷却至室温,静置,过滤,并使用水洗涤滤液,浓缩,加入一氯代乙酰氯和异丙醇,混合均匀,在110℃条件下,回流反应6h,冷却至室温,浓缩,得到葵花籽油基吡啶季铵盐;

步骤iii,葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备:将经过所述步骤i得到的氧化核桃壳粉加入无水乙醇中,超声7min,再缓慢加入乙二胺,在75℃条件下,反应24h,再加入经过所述步骤ii得到的葵花籽油基吡啶季铵盐,在75℃条件下,反应24h,抽滤,得到葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

进一步的,所述步骤i中核桃壳粉和过氧化氢的质量比为100:2.8。

优选的,所述步骤ii中葵花籽油、5-乙基-2-吡啶乙醇和一氯代乙酰氯的摩尔比为1:2:1.05,葵花籽油、二丁基氧化锡和二乙基羟胺的质量比为1:0.045:0.0045。

进一步的,所述步骤iii中氧化核桃壳粉、乙二胺和葵花籽油基吡啶季铵盐的质量比为5:1:18。

优选的,所述聚合物的制备方法,包括如下步骤:将葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸加入水中,超声8min,再加入尿素、螯合剂乙二胺四乙酸、链转移剂甲酸钠,通氮气30min,再40℃条件下,加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐,反应2h,升温至60℃,反应4h,冷却至室温,过滤,得到所述聚合物。

进一步的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、尿素、乙二胺四乙酸、甲酸钠和偶氮二异丁脒盐酸盐的质量比为78:2:20:0.15:0.03:0.005:0.6。

优选的,所述氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵的制备方法,包括如下步骤:将氧化钛气凝胶加热至250℃,保温2h,冷却至室温,再加入水和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷,反应1.5h后,升温至80℃,反应11h,加入氯化缩水甘油三甲基铵和无水乙醇,在80℃条件下,反应5h,加入氯乙烷,在110℃条件下,回流反应6h,浓缩,得到氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

进一步的,所述氧化硅气凝胶、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氯化缩水甘油三甲基铵和氯乙烷的质量比为4:1:2.4:1。

优选的,所述油田污水絮凝剂的制备方法包括如下步骤:将聚合物和氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵混合均匀,干燥,得到所述油田污水絮凝剂。

实施例4

一种油田污水絮凝剂,其特征在于,包括如下质量百分数的各组分:聚合物91%、氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵9%;所述聚合物由葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸聚合而成。

优选的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备方法包括如下步骤:

步骤i,氧化核桃壳粉的制备:将核桃壳粉碎,过90目筛,并使用水浸泡45h,过滤,加入1mol/l的氢氧化钠溶液,碱化33h,过滤,并使用水洗涤滤饼,干燥,得到核桃壳粉,再加入异丙醇中,超声9min,加入氢氧化钠溶液,并调节ph至9,缓慢加入过氧化氢,在55℃条件下,反应5.5h,加入亚硫酸钠,过滤,得到氧化核桃壳粉;

步骤ii,葵花籽油基吡啶季铵盐的制备:将葵花籽油和5-乙基-2-吡啶乙醇加入反应釜中,再加入二丁基氧化锡和二乙基羟胺,在175℃条件下,反应4.5h,冷却至室温,静置,过滤,并使用水洗涤滤液,浓缩,加入一氯代乙酰氯和异丙醇,混合均匀,在115℃条件下,回流反应6.5h,冷却至室温,浓缩,得到葵花籽油基吡啶季铵盐;

步骤iii,葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备:将经过所述步骤i得到的氧化核桃壳粉加入无水乙醇中,超声9min,再缓慢加入乙二胺,在78℃条件下,反应26h,再加入经过所述步骤ii得到的葵花籽油基吡啶季铵盐,在78℃条件下,反应26h,抽滤,得到葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

进一步的,所述步骤i中核桃壳粉和过氧化氢的质量比为100:2.9。

优选的,所述步骤ii中葵花籽油、5-乙基-2-吡啶乙醇和一氯代乙酰氯的摩尔比为1:2.1:1.08,葵花籽油、二丁基氧化锡和二乙基羟胺的质量比为1:0.048:0.0048。

进一步的,所述步骤iii中氧化核桃壳粉、乙二胺和葵花籽油基吡啶季铵盐的质量比为6:1:19。

优选的,所述聚合物的制备方法,包括如下步骤:将葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸加入水中,超声9min,再加入尿素、螯合剂乙二胺四乙酸、链转移剂甲酸钠,通氮气35min,再35-45℃条件下,加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐,反应2.5h,升温至62℃,反应4.5h,冷却至室温,过滤,得到所述聚合物。

进一步的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、尿素、乙二胺四乙酸、甲酸钠和偶氮二异丁脒盐酸盐的质量比为81:2.5:22:0.18:0.035:0.0055:0.7。

优选的,所述氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵的制备方法,包括如下步骤:将氧化钛气凝胶加热至280℃,保温2.5h,冷却至室温,再加入水和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷,反应1.8h后,升温至85℃,反应11.5h,加入氯化缩水甘油三甲基铵和无水乙醇,在85℃条件下,反应5.5h,加入氯乙烷,在115℃条件下,回流反应6.5h,浓缩,得到氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

进一步的,所述氧化硅气凝胶、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氯化缩水甘油三甲基铵和氯乙烷的质量比为5:1:2.6:1.1。

优选的,所述油田污水絮凝剂的制备方法包括如下步骤:将聚合物和氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵混合均匀,干燥,得到所述油田污水絮凝剂。

实施例5

一种油田污水絮凝剂,其特征在于,包括如下质量百分数的各组分:聚合物92%、氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵8%;所述聚合物由葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷和2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸聚合而成。

优选的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备方法包括如下步骤:

步骤i,氧化核桃壳粉的制备:将核桃壳粉碎,过100目筛,并使用水浸泡48h,过滤,加入1mol/l的氢氧化钠溶液,碱化36h,过滤,并使用水洗涤滤饼,干燥,得到核桃壳粉,再加入异丙醇中,超声10min,加入氢氧化钠溶液,并调节ph至9.5,缓慢加入过氧化氢,在60℃条件下,反应6h,加入亚硫酸钠,过滤,得到氧化核桃壳粉;

步骤ii,葵花籽油基吡啶季铵盐的制备:将葵花籽油和5-乙基-2-吡啶乙醇加入反应釜中,再加入二丁基氧化锡和二乙基羟胺,在180℃条件下,反应5h,冷却至室温,静置,过滤,并使用水洗涤滤液,浓缩,加入一氯代乙酰氯和异丙醇,混合均匀,在120℃条件下,回流反应7h,冷却至室温,浓缩,得到葵花籽油基吡啶季铵盐;

步骤iii,葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉的制备:将经过所述步骤i得到的氧化核桃壳粉加入无水乙醇中,超声10min,再缓慢加入乙二胺,在80℃条件下,反应28h,再加入经过所述步骤ii得到的葵花籽油基吡啶季铵盐,在80℃条件下,反应28h,抽滤,得到葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

进一步的,所述步骤i中核桃壳粉和过氧化氢的质量比为100:3。

优选的,所述步骤ii中葵花籽油、5-乙基-2-吡啶乙醇和一氯代乙酰氯的摩尔比为1:2.2:1.1,葵花籽油、二丁基氧化锡和二乙基羟胺的质量比为1:0.05:0.004。

进一步的,所述步骤iii中氧化核桃壳粉、乙二胺和葵花籽油基吡啶季铵盐的质量比为7:1:20。

优选的,所述聚合物的制备方法,包括如下步骤:将葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸加入水中,超声10min,再加入尿素、螯合剂乙二胺四乙酸、链转移剂甲酸钠,通氮气40min,再45℃条件下,加入引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐,反应3h,升温至65℃,反应5h,冷却至室温,过滤,得到所述聚合物。

进一步的,所述葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉、乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、尿素、乙二胺四乙酸、甲酸钠和偶氮二异丁脒盐酸盐的质量比为84:3:25:0.2:0.04:0.006:0.8。

优选的,所述氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵的制备方法,包括如下步骤:将氧化钛气凝胶加热至300℃,保温3h,冷却至室温,再加入水和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷,反应2h后,升温至90℃,反应12h,加入氯化缩水甘油三甲基铵和无水乙醇,在90℃条件下,反应6h,加入氯乙烷,在120℃条件下,回流反应7h,浓缩,得到氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

进一步的,所述氧化硅气凝胶、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氯化缩水甘油三甲基铵和氯乙烷的质量比为6:1:2.8:1.2。

优选的,所述油田污水絮凝剂的制备方法包括如下步骤:将聚合物和氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵混合均匀,干燥,得到所述油田污水絮凝剂。

对比例1

一种油田污水絮凝剂,其制备方法和配方与实施例1基本相同,不同的仅有:没有添加聚合物。

对比例2

一种油田污水絮凝剂,其制备方法和配方与实施例1基本相同,不同的仅有:没有添加氧化硅气凝胶/二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷/氯化缩水甘油三甲基铵。

对比例3

一种油田污水絮凝剂,其制备方法和配方与实施例1基本相同,不同的仅有:聚合物中没有添加葵花籽油基吡啶季铵盐/乙二胺改性氧化核桃粉。

对比例4

一种油田污水絮凝剂,其制备方法和配方与实施例1基本相同,不同的仅有:聚合物中没有添加乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷。

对比例5

市售普通阳离子聚丙烯酰胺。

实验结果:

将实施例1-5以及对比例1-5的油田污水絮凝剂均匀的撒入去离子水中,配置成固含为0.1%的絮凝剂水溶液,备用。

絮凝剂处理油田采出水后,油田采出水的上层清液透光率的测试方法为:取100ml油田采出水(取自陕西延长石油靖边采油厂,ph=7.25,矿化度为5%)加入至100ml的具塞量筒中,将配置好的0.1%的絮凝剂水溶液分别按照添加量为4mg/l、6mg/l、8mg/l、10mg/l加入至具塞量筒中,反复倒置50次将其摇匀,静置1h,用移液管移取上层清液,以去离子水为参比采用紫外光谱仪测定在波长640nm处透过率。测试结果见表1。

絮凝剂处理油田采出水后,油田采出水的驱油率的测试方法为:根据sy/t0530-2011《油田采出水含油量测定分光光度法》,采用紫外光谱仪测定添加6mg/l絮凝剂前后油田采出水的吸光度e,并根据吸光度e计算出油田采出水的含油量c,再根据添加絮凝剂前后油田采出水的含油量计算絮凝剂的驱油率(%),计算公式为:(添加絮凝剂后的含油量-添加絮凝剂前的含油量)/添加絮凝剂前的含油量×100%。测试结果见表1。

单位面积斜板增重的测试方法为:将油田采出水(取自陕西延长石油靖边采油厂)和絮凝剂水溶液混合均匀,其中絮凝剂的添加量为100mg/l,并加入斜板除油器中,在斜板除油器内完成絮凝过程后,污油从斜板除油器的上出口溢出,污水从斜板除油器的下出口流出。最后,拆卸斜板进行称重絮凝前后的斜板质量,絮凝前斜板质量记为m1,絮凝后斜板质量记为m2,单位面积的絮体粘附质量为(m2-m1)/m1×27.2257,单位为g/m2。测试结果见表1。

表1不同实施例下的絮凝剂的驱油率、单位面积的絮体粘附质量及不同絮凝剂添加量下的上清液透过率

表1可看出,本发明制备的油田污水絮凝剂在矿化度为5%的油田采出水中,絮凝剂添加量为6mg/l时,上清液透过率≥90%,具有良好的抗盐和絮凝性;驱油率≥98%,具有良好的驱油效果;单位面积的絮体粘附质量与市售普通阳离子聚丙烯酰胺相比,减少了30%,具有含有絮体产生量少的优点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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