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?納米乳液NR-A脫附除油機(jī)理及效果

來源:鉆井液與完井液 瀏覽 226 次 發(fā)布時(shí)間:2024-10-08

納米乳液NR-A脫附除油機(jī)理基于良好的油相增溶能力和快速傳質(zhì)作用,同時(shí)納米乳液本身具有較低的表面張力和極低的界面張力,使脫附時(shí)油水相間吸附自由能降低,從而減少油相從固相表面脫附所需的能量,達(dá)到快速剝離的脫附效果。


納米乳液的脫附除油機(jī)理


納米乳液是由油-水-表面活性劑-助表面活性劑組成的,具有熱力學(xué)穩(wěn)定性和各向同性的多組分分散體系。納米乳液中分散相質(zhì)點(diǎn)的半徑在10~100 nm之間,納米乳液粒徑小,表界面張力低,使其吉布斯自由能最低,納米乳液與常規(guī)表面活性劑除油機(jī)理相比(見圖1),脫油效果更徹底。

圖1納米乳液和常規(guī)表面活性劑除油機(jī)理對(duì)比


納米乳液在進(jìn)行脫附除油處理時(shí),納米乳液處理劑分子在含油廢物多微孔結(jié)構(gòu)中具有更快傳質(zhì)擴(kuò)散效率,各組分分子間作用力的能耗低,可使油、水及巖土固相多相界面吸附自由能降到最低,從而實(shí)現(xiàn)油相的快速深度脫附,油相分離徹底,分離后的油相和乳液分離體系不相溶。針對(duì)油基鉆井廢物中大顆粒固相物、超細(xì)顆粒物與基油、水等形成復(fù)雜的混合體系,同時(shí)固相物本身也具有復(fù)雜的表面構(gòu)成,納米乳液脫附除油過程一般包括以下步驟:①納米乳液從乳液主體傳遞到固體顆粒的表面,減小鉆屑顆粒表面的接觸角以及毛細(xì)管力;②納米乳液擴(kuò)散滲入固體內(nèi)部和內(nèi)部微孔隙內(nèi),潤(rùn)濕鉆屑顆粒表面直達(dá)孔隙內(nèi)部;③油相溶解進(jìn)入納米乳液;④通過固體微孔隙通道中的溶液擴(kuò)散至固體表面并進(jìn)一步進(jìn)入納米乳液。


納米乳液首次脫附除油效果


實(shí)驗(yàn)將納米乳液和含油廢物按劑固比1∶2、1∶1、2∶1分別混合后,用磁力攪拌器在1 000 r/min下攪拌20 min,實(shí)驗(yàn)溫度為25℃,測(cè)量含油廢物經(jīng)納米乳液脫附處理前后的含油量,計(jì)算脫附除油率,測(cè)得的脫附除油率見圖2。

圖2不同濃度的納米乳液NR-A脫附除油率


從圖2的脫附除油率來看,當(dāng)納米乳液濃度在0.5%時(shí),除油效果最佳,脫附除油率達(dá)到95.7%;當(dāng)納米乳液濃度達(dá)到5%時(shí),脫附除油下降一半,說明濃度過高的納米乳液反而降低了它的脫附除油效果;在低濃度下(0~1%),納米乳液和含油廢物按劑固比為2∶1處理含油廢物時(shí),脫附效果優(yōu)于劑固比為1∶1的脫附效果。將0.5%的納米乳液NR-A與同濃度下的OP-10進(jìn)行脫附除油對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖3的脫附除油率可以看出,當(dāng)劑固比為1∶2時(shí),納米乳液NR-A的脫附除油率(85.49%)是OP-10(34.73%)的2倍多;當(dāng)劑固比達(dá)到2∶1時(shí),納米乳液NR-A的脫附除油率(95.74%)仍比OP-10(74.1%)高出20%。由此說明納米乳液NR-A的脫附除油效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)表面活性劑。

圖3納米乳液NR-A和OP-10的脫附除油率比較


回用的納米乳液脫附除油效果


將已處理過含油廢物的納米乳液分離后進(jìn)行收集,然后進(jìn)行重復(fù)處理新的含油廢物。納米乳液和含油廢物按劑固比2∶1混合后,用磁力攪拌器在1 000 r/min下攪拌20 min,實(shí)驗(yàn)溫度為25℃,測(cè)量含油廢物經(jīng)不同回用次數(shù)的納米乳液脫附處理前后的含油量,計(jì)算脫附除油率,測(cè)試結(jié)果見下表。

納米乳液NR-A的回用情況


由表可知,回用的納米乳液第1次脫附除油率達(dá)87.6%,第2次脫附除油率達(dá)81.9%,說明納米乳液NR-A處理含油廢物后,乳液中的表面活性劑等有效組分依然存留在其中,所以重復(fù)脫附處理時(shí)仍然獲得了高脫附除油效率。針對(duì)納米乳液脫附除油處理后得到油品,采用SH/T 0509—92的方法測(cè)試其四組分,瀝青質(zhì)含量由19.24%下降為2.71%,飽和烴含量高,油品質(zhì)量好,可用于油基鉆井液的配漿基油,達(dá)到了環(huán)?;蜔o害化的處理目的。


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