Приложение на катионен PAM при отстраняване на масло, флокулация и разделяне на твърди-течни вещества за добивна вода

По време на добива на суров петрол нефтените полета генерират големи количества произведена вода. Тъй като петролните полета навлизат в средни до късни етапи на развитие, производството на вода обикновено продължава да нараства и водата може едновременно да съдържа замърсители като свободен нефт, емулгирано масло, суспендирани твърди частици, колоидни частици, железен сулфид и частици котлен камък.

Тези замърсители показват значителни разлики в размера на частиците, повърхностния заряд и солеността на водата; разчитането единствено на гравитационно утаяване често не успява да постигне желаните резултати от разделяне. Следователно в системите за пречистване на произведена вода са необходими коагулация и флокулация, за да се подобри агрегатното състояние на маслените капчици и фините частици, последвано от разделяне на твърдо-течно вещество с помощта на единици като утаяване, флотация на разтворен/индуциран газ или филтриране.

Сред тях,катионен полиакриламид (CPAM)е важен клас полимерен флокулант. Неговото предимство не е просто "колкото по-високо е молекулното тегло, толкова по-добре". Това, което наистина определя ефективността на полето, е съвпадащата връзка между молекулно тегло, плътност на заряда, дозировка, състояние на разтваряне и качество на произведената вода.

За операторите на петролни находища, които се стремят да оптимизират химическото третиране на произведената вода, изборът на подходящия клас е много по-важен от простото сравняване на единични цени за тон продукт.

I. Защо катионният PAM може да третира вода от нефтени находища?

1. Неутрализиране на заряда: Намаляване на стабилността на маслените капки и частици

Много маслени капчици, глинени частици и колоидни вещества в произведената вода обикновено носят отрицателни повърхностни заряди. Тъй като като зарядите се отблъскват взаимно, тези фини частици остават стабилно диспергирани във вода за дълги периоди.

Катионните полимери съдържат положително заредени катионни функционални групи, които се адсорбират върху тези отрицателно заредени повърхности.

Този процес намалява електростатичното отблъскване между частиците, причинявайки агрегиране на предварително стабилно диспергирани маслени капчици и фини частици.

Този механизъм е особено критичен, когато има малки емулгирани капчици масло. За маслени капчици с диаметри, по-малки от 10 µm, гравитационното отделяне само по себе си обикновено е трудно, което прави химическото кондициониране необходимо за подобряване на ефективността на разделяне надолу по веригата.

2. Полимерно свързване: образуване на по-големи флокули

В допълнение към неутрализирането на заряда, дългите полимерни вериги могат едновременно да се адсорбират върху множество маслени капчици или твърди частици, образувайки "мостове" между тях.

Тъй като повече частици се свързват заедно, системата постепенно образува по-големи флокули.

По-големите флокули се отделят по-лесно с помощта на методи като:

Гравитационна седиментация

Индуцирана газова флотация (IGF)

Флотация на разтворен въздух (DAF)

Предварителна обработка преди хидроциклоните

Медия/Дълбоко{0}}филтриране

Следователно практическата роля на катионния полиакриламид може да се обобщи като:

Намаляване на стабилността на частиците → Насърчаване на сблъсъци на частици → Образуване на флокули → Подобряване на разделянето на масло-вода и твърдо-течно вещество.

II. Кои замърсители в произведената вода са подходящи за катионни полимери?

Водата, произведена от нефтени находища, не е еднороден флуид; съставът на замърсителите варира в зависимост от типа на резервоара, етапа на разработка, режима на наводняване и условията на работа на полето.

Обикновено вниманието трябва да се съсредоточи върху следните категории замърсители:

1. Емулгирано масло

Емулгираните капчици масло имат малки диаметри и са защитени от междуфазови филми и повърхностни заряди, което ги прави устойчиви на естествено сливане. Катионният PAM разрушава части от емулсионната система чрез неутрализиране на заряда и свързване на мостове, което позволява на маслените капчици да се агрегират по-лесно.

2. Суспендирани твърди вещества и колоиди

Фината глина и колоидните частици в произведената вода обикновено притежават силна стабилност. Полимерната флокулация превръща тези фини частици в по-големи флокулации, подобрявайки ефективността на утаяването или флотацията.

3. Железен сулфид и частици котлен камък

Референтните материали показват, че железният сулфид и частиците котлен камък обикновено носят отрицателни повърхностни заряди при типични условия на произведената вода (pH 6–8). В резултат на това те могат също да участват в процесите на коагулация и флокулация.

Това означава, че по време на действителния избор на продукт трябва да се оцени не само съдържанието на масло, но и физичните и химичните свойства на твърдите частици.

III. Трите най-важни параметъра при избора на флокуланти за производствени води

При практическото снабдяване много потребители първо питат:

"Кой PAM продукт има най-високо молекулно тегло?"

В действителност това е непълна методология за подбор.

За катионен полиакриламид, използван при пречистване на произведена вода, трябва да се обърне внимание едновременно на поне три ключови параметъра:

Молекулно тегло (MW)

Плътност на катионния заряд

Размер на частиците на сух прах

Типичните диапазони на параметрите са посочени по-долу:

Следователно действителният избор на продукт трябва да бъде процес на съвпадение на много-параметри, а не сравнение на един-параметър.

IV. Какво е подходящото молекулно тегло за пречистване на произведената вода?

За първично избистряне на произведената вода-особено по време на химическо кондициониране предиИндуцирана газова флотация (IGF)или хидроциклони-препоръчителният диапазон е:

10 милиона – 14 милиона далтона.

Този диапазон постига разумен баланс между скоростта на флокулация и вискозитета на разтвора.

По-високото молекулно тегло обикновено произвежда по-големи и по-здрави флокули, което благоприятства утаяването. Прекомерно високото молекулно тегло обаче може да доведе до:

Повишен вискозитет на разтвора

Трудности при дозиране и дозиране в системи за инжектиране на химикали

Образуване на вискозни или лигави остатъци от излишния полимер

Твърде големи флокули, които запушват филтриращата среда надолу по веригата

Следователно, за катионен PAM, по-високото молекулно тегло не винаги е равно на по-добро представяне.

За дълбоко{0}}слойно или фино филтриране, ако големите флокули са склонни да запушат филтърната среда, трябва да се обмисли диапазон на относително по-ниско молекулно тегло. Референтният обхват за дълбок{2}}филтриране е:

6 милиона – 10 милиона далтона.

Това обяснява защо различните единици за обработка изискват различни степени на полимер.

V. Защо плътността на заряда влияе върху ефективността на флокулацията на произведената вода?

Връзка между катионния заряд и дзета потенциала

Плътността на заряда е критичен параметър при обработката на произведената вода. Като цяло, по-високата плътност на катионния заряд осигурява по-силна способност за неутрализиране срещу отрицателно заредени маслени капчици и частици.

Типичният диапазон на плътност на катионния заряд е:

20 – 60 mol%.

По-високата плътност на заряда обаче не винаги е по-добра.

Твърде високият катионен заряд може да причини обръщане на повърхностния заряд на частиците, стабилизирайки отново агрегираната преди това система.

Следователно действителният избор на продукт изисква наблюдение:

Зета потенциал на сурова вода → Промяна на зета потенциала след-дозиране → Образуване на флокул → Мътност на супернатанта → Съдържание на масло.

Оптималната плътност на заряда може да варира значително в различните източници на произведена вода. Резултатите от оценката показват, че средна плътност на заряда от30 – 40 mol%като цяло осигурява широк работен прозорец за различни потоци произведена вода.

VI. Защо водата с висока-соленост се третира по-трудно?

Това е основно полево оперативно предизвикателство.

Когато общото количество разтворени твърди вещества (TDS) в произведената вода се увеличи, разтворените йони компресират двойния електрически слой върху повърхностите на частиците.

Когато TDS превиши50 000 мг/л, този екран-ефект става особено изразен.

С прости думи:

По-висока соленост → Компресиран двоен слой → Намалено ефективно взаимодействие на повърхностния заряд → Намалена привидна ефективност на полимерния заряд.

Следователно, при условия на висока-соленост, човек не може просто да копира селекции от клас полимер, използвани за вода с ниска{1}}соленост.

Когато солеността на произведената вода варира значително, продуктите с плътност на катионния заряд от50 – 60 mol%обикновено поддържат по-последователна флокулационна производителност в по-широк спектър на соленост.

Независимо от това, крайният избор на продукт все още трябва да бъде валидиран с помощта на действителни полеви водни проби, вместо да се разчита единствено на теоретични параметри.

VII. Как да се определи оптималната доза PAM чрез тестване в буркан?

Дори ако е избран правилният клас на продукта, неправилната дозировка ще доведе до неоптимални резултати от лечението.

Типичната ефективна доза закатионен полиакриламидпри пречистване на произведена вода е:

1 – 10 mg/L.

Въпреки това, този диапазон служи само като обща справка и не може да замени лабораторното тестване на буркани.

Препоръчителна процедура за тестване на буркан

Започнете тестването на0,5 mg/L.

Увеличете дозата на стъпки от1 mg/L.

Продължете, докато се случи едно от следните:

Плата за прозрачност на супернатанта

Мътността достига минималната си точка

Флокулите стават по-големи без допълнително подобряване на разделянето

Наблюдава се ре-стабилизиране на системата

Параметри за едновременно наблюдение:

Мътност

Съдържание на масло (масло и грес)

Floc Size

Скорост на утаяване на флок

Floc Устойчивост на срязване

Оптималната дозировка не е точката, която дава "най-големите флокули", а по-скоро дозировката, която балансира цялостната ефективност на обработката с разумните оперативни разходи за химикали.

За динамично оборудване като IGF се препоръчва да се зададе първоначалната полева скорост на дозиране10–15% по-нискиот оптималната концентрация на теста за буркан, след което фина-настройка въз основа на-оперативни резултати в реално време.

VIII. Защо правилното разтваряне влияе върху ефективността на лечението?

Полевите оператори често забелязват, че един и същ полимер дава забележимо различни резултати, когато се приготвя с различни смени.

Проблемът не произтича непременно от качеството на продукта, а често от неправилна подготовка на разтвора.

Ако сухата пудра не се диспергира правилно по време на грим-, тя може да образува „рибешки очи“ или неразтворени полимерни агломерати.

Следователно, по време на подготовката на полимерния разтвор, операторите трябва:

Разпръснете равномерно сух прах във вода;

Използвайте подходящи едуктори или диспергатори с-високо срязване;

Избягвайте да изхвърляте големи количества прах наведнъж;

Осигурете достатъчно време за хидратация;

Осигурете пълно размотаване на полимерните вериги.

Препоръчително е да оставите разтвора да престои/почине30 – 60 минутислед смесване, за да се позволи пълно удължаване на веригата. Когато изходните разтвори се приготвят при концентрации по-горе0.5%, вискозитетът се увеличава значително, което може да попречи на точното дозиране и дозиране.

В отдалечени местоположения с ограничени водоснабдяване или електрозахранване, емулсионен-тип PAM е алтернатива, която си струва да се обмисли. Емулсионните продукти обикновено се разтварят напълно вътре5 – 15 минути.

IX. Защо различните произведени водни потоци изискват различни степени?

Водата, произведена от нефтени находища, варира значително от място на място.

Например:

Находища на сушата срещу платформи в морето

Масло в плътни резервоари срещу конвенционални резервоари

Greenfield срещу зрели активи

Вода с ниска-соленост спрямо вода с висока-TDS

Вода с високо-масло-съдържание спрямо вода с високо-суспендирани-твърди вещества

Дори ако две нефтени находища използват идентично оборудване за обработка, не може да се приеме, че те трябва да използват един и същ клас PAM.

Следователно, преди да изберете флокулант за произведена вода, трябва да се съберат следните базови параметри:pH, TDS, масло и грес, TSS, Zeta потенциал и разпределение на размера на частиците.

Препоръчителен работен процес за избор:

Стъпка 1: Анализирайте суровата вода- Създайте базов профил на качеството на водата.

Стъпка 2: Преглед на оценките на кандидатите- Изберете 2–3 кандидат класа въз основа на изискванията за молекулно тегло и плътност на заряда.

Стъпка 3: Извършете тестване на буркан- Сравнете мътността, масленото съдържание и характеристиките на флокулите при различни дозировки.

Стъпка 5: Изпълнете пилотно/полево изпитание- Извършете непрекъснато тестване с представителна полева вода в продължение на няколко дни, за да оцените ефективността при естествени колебания в качеството на водата.

Стъпка 5: Установете оперативни насоки- Финализирайте степента на продукта и дозировката, след което установете протоколи за наблюдение за ключови оперативни индикатори.

Този структуриран подход гарантира дългосрочна-оперативна стабилност много по-добре от закупуването на химикали въз основа единствено на единични TDS спецификации или единични цени.

X. Защо последователността на-за-серийно производство е критична?

По време на дългосрочни-снабдяване клиентите са по-малко загрижени за това дали „една партида се е представила добре“ и повече загрижени за:

„Ще се представи ли следващата доставка по същия начин?“

За полимерите вариациите в разпределението на молекулното тегло, плътността на заряда и съдържанието на остатъчен мономер могат да повлияят на реалните-полеви показатели.

Ако в рамките на една и съща продуктова категория съществуват значителни-{1}}различия между партиди, операциите на място може да изпитат:

Намалена ефективност на лечението при еднакви дози;

Непостоянни размери на флокулите;

Колебания в мътността на супернатанта;

Повишена консумация на химикали;

Постоянна необходимост от ръчно пре-настройване на дозиращите помпи.

Следователно, когато доставят катионен PAM за вода, произведена от петролни находища, купувачите трябва да погледнат отвъд сертификатите за анализ на една-партида (COA) и да оценят стабилността на производството на доставчика, консистенцията на партидата и рамката за контрол на качеството (QC).

За дългосрочни-проекти постоянното качество на продукта представлява пряко предимство в разходите.

XI. Как ТЕХНОЛОГИЯТА ECOLINK поддържа проекти за произведена вода

ECOLINK TECHNOLOGY се фокусира върху химикали и оборудване за пречистване на вода. Ние не само предоставяме химически продукти като полиакриламид, но също така предлагаме съвпадение на продуктите и интегрирани решения, съобразени със съществуващите системи за пречистване на вода на клиентите.

За проекти за вода, добита от нефтени находища, ние предоставяме подкрепа в следните области:

1. Съвпадение на класа на продукта

Подпомагане при избора на оптимална степен на PAM въз основа на данни за качеството на водата на клиента, включително:

pH

TDS

TSS

Масло и грес

Зета потенциал

Дебит/Капацитет

Съществуващ дизайн на процеса

2. Предоставяне на проби и поддръжка за тестване на буркани

За проекти без-предварително определена оценка предлагаме тестване на проби и съвпадение на техническо решение въз основа на характеристиките на полевата вода.

3. Химикали за пречистване на водата

В допълнение към катионния PAM, ние доставяме полиалуминиев хлорид (PAC) и други химикали за пречистване на вода, съобразени с конкретни нужди на проекта.

4. Оборудване за пречистване на вода

Ако клиентите изискват подобрения на оборудването или нови инсталации заедно с химически доставки, ECOLINK TECHNOLOGY предоставя цялостни решения за оборудване, включително:

Пречиствателни станции за отпадни води (ETP)

Пречиствателни станции за отпадни води (STP)

Системи за обратна осмоза (RO).

Системи за ултрафилтрация (UF).

Водни системи с висока-чистота електродейонизация (EDI).

Агрегати за обезсоляване на морска вода

Други персонализирани системи за пречистване на вода

Този интегриран подход намалява разходите за комуникация, като елиминира необходимостта от отделна координация с доставчици на химикали, производители на оборудване и инженерни консултанти.

XII. Създаване на дългосрочна-стабилна верига за доставки на химикали за пречистване на вода

За операциите на нефтените находища стабилността на доставките на химикали е също толкова важна, колкото и производителността на продукта.

В-мащабни съоръжения за пречистване на произведена вода прекъсванията или забавянията в доставките на полимери могат да доведат до:

Прекъснато дозиране на химикал;

Намален капацитет за обработка на произведена вода;

Нарушени графици за пре-пречистване на вода за повторно инжектиране;

Тесни места в производството надолу по веригата.

Поддържа се от производствен капацитет от300 000 тона полиакриламид годишнои мрежа за продажби, обхващаща60 държави, предлагаме стабилна дългосрочна-гаранция за доставка. За широкомащабни-проекти последователното производство, управлението на инвентара и координацията на логистиката океан/суша формират основни компоненти на надеждна верига за доставки.

ECOLINK TECHNOLOGY координира съвпадение на продукти, тестване на проби, техническа документация, съответствие на качеството, изпълнение на поръчки и поддръжка на оборудване, за да предостави цялостни решения за доставки.

XIII. Често задавани въпроси (FAQ)

1. Подходящ ли е катионният полиакриламид за всички водни потоци?

Не е задължително.Произведената вода варира по характеристики на маслените капки, TDS, TSS, pH, Zeta потенциал и състав на твърдите частици. Различните водни матрици изискват различни степени на полимер. Окончателният избор трябва да се основава на действително тестване на водни проби.

2. По-високото молекулно тегло винаги ли е по-добро?

неПо-високото молекулно тегло спомага за образуването на по-големи флокули, но прекомерното MW може да увеличи вискозитета на разтвора, да причини свръх-дозиране или да запуши системите за филтриране. За пояснение преди IGF, препоръчителният диапазон е10–14 милиона далтона; за дълбоко{0}}филтриране диапазонът е6–10 милиона далтона.

3. Каква плътност на заряда трябва да бъде избрана за произведена вода с висока-соленост?

Когато TDS превиши50 000 мг/лтрябва да се вземат предвид ефектите на екраниране на заряда-. За произведена вода със значителни флуктуации на солеността, плътността на катионния заряд от50–60 mol%като цяло осигурява по-добра адаптивност. Силно се препоръчва обаче тестване в буркан както с проби с висока, така и с ниска-соленост.

4. Каква е типичната доза за катионен PAM?

Типичният диапазон на ефективна доза е1 – 10 mg/L. Точната оптимална дозировка трябва да се определи чрез тестване на буркани и въвеждане в експлоатация на място, вместо да се прилага фиксиран брой.

5. Може ли съществуващият анионен PAM да бъде заменен директно с катионен PAM?

Изисква се повишено внимание.Анионните и катионните полимери могат да реагират един с друг и да образуват утайки. Преди смяна на продукта, дозиращите системи и линиите трябва да бъдат старателно промити и параметрите на дозиране и смесване да бъдат пре-оценени.

6. Как трябва да се съхранява сухият катионен PAM?

Сухият PAM трябва да се съхранява в запечатан контейнер, защитен от влага и пряка слънчева светлина, на хладно и сухо място. Срокът на годност на сухия катионен PAM е12 – 24 месеца. Емулсионните продукти трябва да се пазят от замръзване и да се съхраняват по-горе5 степен.

Заключение: В основата на правилния избор на PAM е съответствието на качеството на водата, а не „най-високото молекулно тегло“

Пречистването на водата, произведена от нефтени находища, е динамичен процес. Ефективността на окончателното разделяне зависи не само от самия полимер, но и от свойствата на суровата вода, размера на маслената капка, Zeta потенциала, TDS, TSS, динамиката на смесване, конфигурацията на оборудването и протоколите за полево дозиране.

Следователно изборът на правилния катионен полиакриламид трябва да започне с анализ на качеството на водата, последван от тестване на буркан за скрининг на степента и полеви опити за оптимизиране на крайната доза.

За дългосрочни-проекти последователността на партидите, надеждността на доставките, техническата поддръжка и съвместимостта на оборудването са еднакво критични.

ECOLINK TECHNOLOGY предоставя цялостна поддръжка за химикали и оборудване за пречистване на вода, като предлага избор на продукти, тестване на проби, техническа документация, координация на веригата за доставки и цялостни решения за пречистване на вода.

Ако търсите ефективно полимерно решение за произведена вода с високо-нефт, висока-соленост или високо-суспензирани-твърди частици, моля, споделете вашите данни за качеството на водата на място и подробности за съществуващия процес. Нашият технически екип ще помогне при оценката на подходящите степени на продукта и параметрите на дозиране.