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CN116332300A - 一种油田回注水水质稳定剂及其制备方法 - Google Patents

一种油田回注水水质稳定剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种油田回注水水质稳定剂及其制备方法，属于油井水处理技术领域。所述的水质稳定剂包括氮掺杂纳米碳量子点；其制备方法之一包括以下步骤：将柠檬酸和有机胺溶于水中，配制成反应液；将反应液加热至180‑280℃反应后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点。本发明提供的油田回注水水质稳定剂采用氮掺杂纳米碳量子点作为水质稳定剂，其成分简单，且添加量小，杀菌、缓蚀效果明显，阻垢效果明显，可用于油气田开发过程中回注水水质稳定。

Description

一种油田回注水水质稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油井水处理技术领域，具体涉及一种油田回注水水质稳定剂及其制备方法。
背景技术
在油田开采的中后期，为了保持油层压力，延长油井的自喷期，目前采用的主要方法是向地层中注入水，以补充己采出的原油在油层中所占的空隙体积，使得油层压力保持稳定或者上升，达到油井高产稳产、提高最终采收率的目的。现有我国的各油田大多采用注水采油开发方式，而且为了提高后续开采效率，在油田处于旺盛期就开始注水。但是在注水采油过程中，注入地下补充地层压力的水和原油一起产出，经过油水分离后，还会产生大量的油田废水。这就需要进行精细处理后再回注。
而油田回注水在随着原油一起产出时，一般都伴随着大量的污染物，其中包括地层和原油中的矿物质、有机物、硫化氢以及大量的细菌等。这种油田回注水在进行处理时很容易造成腐蚀、结垢，导致后续的掺水/注水系统的灌完个注聚井灌注被腐蚀或堵塞，影响正常生产。为了解决油田回注水对设备的污染和腐蚀，目前油田最普遍使用水质稳定剂，以降低油田回注水对设备的腐蚀，并杀死细菌。
专利CN107117722A公开了一种油田含聚污水水质稳定剂及制备方法，该油田含聚污水水质稳定剂由十二烷基二甲基苄基氯化铵、松香胺聚氧乙烯醚、咪唑啉衍生物、水、聚季铵盐制成，其比例为：15：10：5：62：8。制备方法包括：在反应釜中加入十二叔胺，水，并将反应釜内的温度升高到90-110℃，然后滴加氯化苄并保持反应釜内的温度；在滴加完氯化苄后，保温反应2-3小时，釜内生成十二烷基二甲基苄基氯化铵；另一反应釜内加入松香胺，升温到120℃开始滴加环氧乙烷，滴加过程中釜内温度保持120℃±5℃，压力保持在2-3kPa，滴加完成后，保温反应4-6小时；降温到80℃以下，在反应釜内加入上述十二烷基二甲基苄基氯化铵，水，咪唑啉衍生物、聚季铵盐，保温、搅拌0.5小时；将温度降低到50℃以下，出料制成产品。
专利CN1357497A公开了一种循环冷却水中的水质稳定剂，它是由膦羧酸类：100份(作为基准)；磺酸盐/羧酸类共聚物：80份-150份；锌盐：80份-100份；铜缓蚀剂5份-10份；有机溴杀菌剂：10份-20份(均为重量份数)组成。该水质稳定剂适用于炼油、化工、化肥、医药、酿造等行业的循环冷却水处理及油田回注水的处理，特别适用于火力电力的循环冷却水处理，适用于高硬度、高碱度、高温度水质，具有高效、无毒、热稳定性好的特点，能有效地防止冷却设备的腐蚀、结垢，并能有效地控制微生物。
氮掺杂碳量子点作为一种新的纳米材料，由于低毒性、高荧光稳定性、良好的水溶性,优异的光学性质等优点，已经在生物成像、生物标记、分析化学和催化等领域引起了广泛的关注。目前，氮掺杂碳量子点的应用主要停留在生物成像和金属离子检测上。
相关研究报道为了解决污水中铁离子的影响，使铁离子处于稳定的状态，进行了有关铁离子稳定的一系列研究工作,在多次现场调研，取样，室内实验的基础上，开发出了一种复合的铁离子稳定剂.通过对现河污水的现场应用，取得了较好的水质稳定效果(范韬.油田污水水质稳定技术的研究[J].石油与天然气化工,2011,40(2):214-214.)，但是文献中未采用含氮掺杂纳米碳量子点作为油田水稳定剂。
还有研究报道根据大庆油田三元复合驱采出水中碳酸盐过饱和而导致的胶态碳酸盐微粒析出，悬浮固体含量增大，处理后采出水中悬浮固体含量超标的实际问题，研制基于螯合机理的水质稳定剂以抑制采出水中新生矿物颗粒生成.在大庆油田北二西弱碱三元复合驱，喇北东块强碱三元复合驱开展了水质稳定剂现场应用试验,试验验证投加水质稳定剂处理后采出水悬浮固体含量达到20mg/L的含聚污水回注高渗透率油藏的控制指标(刘文杰.水质稳定剂在三元复合驱采出水处理中的应用[J].精细与专用化学品,2013(07):16-19.)。文献中主要涉及到一种基于螯合机理的水质稳定剂，并不涉及到一种包含氮掺杂纳米碳量子点以及异丙醇胺的一种新型稳定剂的制备。
综上所述，氮掺杂碳量子点作为一种新的纳米材料，由于低毒性、高荧光稳定性、良好的水溶性,优异的光学性质等优点，已经在生物成像、生物标记、分析化学和催化等领域引起了广泛的关注。目前，氮掺杂碳量子点的应用主要停留在生物成像和金属离子检测上，但尚未看到应用于石油开采水处理领域。而现有的水质稳定剂大多是采用多种有机物配制而成的缓蚀剂和杀菌剂，其成分复杂，且添加量大，因此急需研发一种成分简单、添加量少的水质稳定剂。
发明内容
基于现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种油田回注水水质稳定剂，所述的油田回注水水质稳定剂采用氮掺杂纳米碳量子点作为水质稳定剂，其成分简单，缓蚀效果和杀菌效果明显，且具有一定的缓释效果，作用时间长，减少水质稳定剂的用量。
本发明通过一下技术方案实现：
一方面，本发明提供了一种油田回注水水质稳定剂，其包括氮掺杂纳米碳量子点。
进一步地，所述水质稳定剂还包括异丙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺中任一种。
另一方面，本发明还提供了上述油田回注水水质稳定剂的制备方法，该制备方法简单，易于推广应用。
所述的制备方法，包括以下步骤：
(1)将柠檬酸和有机胺溶于水中，配制成反应液；
(2)将反应液加热至180-280℃反应后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点。
进一步地，在一些技术方案中，所述的柠檬酸与有机胺的质量比为1:0.5-1；
优选地，所述的柠檬酸与有机胺的质量比为1:0.8-1；
再优选地，所述的柠檬酸与有机胺的质量比为1:1、1:0.5或1:0.8；
进一步地，在一些技术方案中，上述步骤(2)中的反应时间为3-8h；
优选地，上述步骤(2)中的反应时间为5-6h；
再优选地，上述步骤(2)中的反应时间为3h、5h、6h或8h。
进一步地，在一些技术方案中，上述步骤(1)中所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种；
优选地，上述步骤(1)中所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种；
再优选地，上述步骤(1)中所述的有机胺为乙二胺或/和聚乙烯亚胺。
作为一个优选的技术方案，所述的油田回注水水质稳定剂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1)制备氮掺杂纳米碳量子点；
S2)将制备好的氮掺杂纳米碳量子点加入异丙醇胺或者二异丙醇胺或者三异丙醇胺中，加水搅拌后加热反应10-15min，得到产物。
其中，所述步骤S1)中，氮掺杂纳米碳量子点的制备具体包括：
S11)将柠檬酸和有机胺溶于水中，配制成反应液；
S12)将反应液加热至180-280℃反应后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点。
进一步地，在一些技术方案中，所述的柠檬酸与有机胺的质量比为1:0.5-1；
优选地，所述的柠檬酸与有机胺的质量比为1:0.8-1；
再优选地，所述的柠檬酸与有机胺的质量比为1:1、1:0.5或1:0.8；
进一步地，在一些技术方案中，上述步骤(2)中的反应时间为3-8h；
优选地，上述步骤(2)中的反应时间为5-6h；
再优选地，上述步骤(2)中的反应时间为3h、5h、6h或8h。
进一步地，在一些技术方案中，上述步骤(1)中所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种；
优选地，上述步骤(1)中所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种；
再优选地，上述步骤(1)中所述的有机胺为乙二胺或/和聚乙烯亚胺。
进一步地，在一些技术方案中，上述步骤S2)中的反应温度为50-80℃；
优选地，上述步骤S2)中的反应温度为50-60℃；
再优选地，上述步骤S2)中的反应温度为50℃、60℃或80℃；
优选地，上述步骤S2)中所述的加热反应12-15min；
再优选地，上述步骤S2)中所述的加热反应10min、12min或15min。
在一些优选技术方案中，所述的氮掺杂纳米碳量子点和异丙醇胺的质量比为1:0.15-0.3；
优选地，所述的氮掺杂纳米碳量子点和异丙醇胺的质量比为1:0.2-0.3。
所述的氮掺杂纳米碳量子点和二异丙醇胺的质量比为1:0.15-0.3；
优选地，所述的氮掺杂纳米碳量子点和二异丙醇胺的质量比为1:0.2-0.3。
所述的氮掺杂纳米碳量子点和三异丙醇胺的质量比为1:0.15-0.3；
优选地，所述的氮掺杂纳米碳量子点和三异丙醇胺的质量比为1:0.2-0.3。
本发明还提供了上述油田回注水水质稳定剂在油田回注水中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明针对目前油气田开发过程中产生大量被污染的油田回注水，这些回注水对设备污染腐蚀严重，影响设备的使用寿命和油气田开发，因此需要提供水质稳定剂降低被污染的回注水对设备的腐蚀和污染；现有的水质稳定剂大多是采用多种有机物配制而成的缓蚀剂和杀菌剂，其成分复杂，且添加量大。本发明针对上述问题提供了一种油田回注水水质稳定剂及其制备方法，采用氮掺杂纳米碳量子点作为水质稳定剂，其成分简单，且添加量小，杀菌、缓蚀效果明显，阻垢效果明显，可用于油气田开发过程中回注水水质稳定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
将质量比为1:1的柠檬酸和乙二胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；将反应液加热至180℃反应8h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点,作为产物A。
实施例2 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
将质量比为1:0.5的柠檬酸和乙二胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；将反应液加热至280℃反应3h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点，作为产物B。
实施例3 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
将质量比为1:0.8的柠檬酸和乙二胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；将反应液加热至220℃反应5h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点，作为产物C。
实施例4 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
将质量比为1:1的柠檬酸和聚乙烯亚胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；将反应液加热至250℃反应6h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点，作为产物D。
实施例5 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
S1)制备氮掺杂纳米碳量子点：
S11)将质量比为1:0.8的柠檬酸和乙二胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；
S12)将反应液加热至220℃反应5h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点。
S2)按照氮掺杂纳米碳量子点与异丙醇胺的质量比为1:0.3的比例称取氮掺杂纳米碳量子点和异丙醇胺，并将称取的氮掺杂纳米碳量子点加入异丙醇胺中，加水搅拌后加热至50℃反应15min，得到产物E。
实施例6 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
S1)制备氮掺杂纳米碳量子点：
S11)将质量比为1:0.8的柠檬酸和乙二胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；
S12)将反应液加热至220℃反应5h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点；
S2)按照氮掺杂纳米碳量子点的与异丙醇胺的质量比为1:0.15的比例称取氮掺杂纳米碳量子点和异丙醇胺，并将称取的氮掺杂纳米碳量子点加入异丙醇胺中，加水搅拌后加热至80℃反应10min，得到产物F。
实施例7 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
S1)制备氮掺杂纳米碳量子点：
S11)将质量比为1:0.8的柠檬酸和乙二胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；
S12)将反应液加热至220℃反应5h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点；
S2)按照氮掺杂纳米碳量子点的与异丙醇胺的质量比为1:0.2的比例称取氮掺杂纳米碳量子点和异丙醇胺，并将称取的氮掺杂纳米碳量子点加入异丙醇胺中，加水搅拌后加热至60℃反应12min，得到产物G。
实施例8 一种油田回注水水质稳定剂
采用以下方法制备：
S1)制备氮掺杂纳米碳量子点：
S11)将质量比为1:1的柠檬酸和聚乙烯亚胺溶于去离子水中，配制成柠檬酸质量浓度为10％的反应液；
S12)将反应液加热至250℃反应6h后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点；
S2)按照氮掺杂纳米碳量子点的与异丙醇胺的质量比为1:0.2的比例称取氮掺杂纳米碳量子点和异丙醇胺，并将称取的氮掺杂纳米碳量子点加入异丙醇胺中，加水搅拌后加热至60℃反应12min，得到产物H。
将上述制备得到水质稳定剂用水稀释成10mg/L的溶液，然后加入流动的油田回注水中，进行动态模拟实验和阻垢实验，其测试结果如下表1。
表1
Figure BDA0003432526160000071
根据上表1的检测结果可以看出，本发明提供的水质稳定剂能够显著降低被污染的回注水对设备的腐蚀和污染，使腐蚀速度明显降低。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种油田回注水水质稳定剂，其特征在于：所述的油田回注水水质稳定剂包括氮掺杂纳米碳量子点。
2.根据权利要求1所述的油田回注水水质稳定剂，其特征在于：所述水质稳定剂还包括异丙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺中任一种。
3.根据权利要求1所述的油田回注水水质稳定剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将柠檬酸和有机胺溶于水中，配制成反应液；
(2)将反应液加热至180-280℃反应后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点。
4.根据权利要求2所述的油田回注水水质稳定剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1)制备氮掺杂纳米碳量子点；
S2)将制备好的氮掺杂纳米碳量子点加入异丙醇胺或者二异丙醇胺或者三异丙醇胺中，加水搅拌后加热反应10-15min，得到产物；
其中，所述步骤S1)中，氮掺杂纳米碳量子点的制备具体包括：
S11)将柠檬酸和有机胺溶于水中，配制成反应液；
S12)将反应液加热至180-280℃反应后，进行离心过滤，滤液浓缩干燥后得到氮掺杂纳米碳量子点。
5.根据权利要求3或7所述的制备方法，其特征在于：所述的柠檬酸与有机胺的质量比为1:0.5-1。
6.根据权利要求3或7所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)和步骤S12)中的反应时间为3-8h。
7.根据权利要求3或7所述的制备方法，其特征在于：所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤S2)中的反应温度为50-60℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤S2)中所述的氮掺杂纳米碳量子点和异丙醇胺的质量比为1:0.15-0.3；
所述的氮掺杂纳米碳量子点和二异丙醇胺的质量比为1:0.15-0.3；
所述的氮掺杂纳米碳量子点和三异丙醇胺的质量比为1:0.15-0.3。
10.根据权利要求1或2所述的油田回注水水质稳定剂以及权利要求3-9任一项所述的制备方法得到的油田回注水水质稳定剂在油田回注水中的应用。
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