一种用于聚合物驱采出水处理的阳离子型除油剂技术领域
本发明涉及一种用于油田污水处理的除油剂，具体涉及一种用于聚合物驱采出水
处理的阳离子型除油剂。
背景技术
聚合物驱油技术目前已经取得了较好的增油效果。聚合物驱油中含有聚丙烯酰胺
(PAM)，由于PAM与乳化剂分子具有相似性，使得PAM存在体系中分子集中在油水界面上，与
乳化分子一起形成较大强度和良好弹性的复合膜。基于上述特点，聚合物驱油产出污水的
含油指标较高。
随着聚合物驱油应用规模的扩大，随之而来的问题是聚驱污水处理。聚合物驱油
的污水中不仅含油量高，而且含有大量的聚合物。聚合物的存在增加了水相的黏度，使水相
携油能力增强，增加了油水分离的难度；微观测试结果显示，聚合物使油水界面强度增大，
界面电荷增强，导致采出水中小油珠稳定存在于水体中，增加了处理难度；此外，聚合物的
存在还干扰了絮凝剂的使用效果，使絮凝作用变差，大大增加了药剂的用量；由于聚合物的
吸附作用，聚合物的吸附性较强，携带的泥沙量增大，大大缩短了反冲洗周期。
目前常采用的措施主要有：①物理手段处理含聚污水。此类技术主要包括电脱水
工艺技术、“两级沉降、两次压力过滤”处理技术、以及射流气浮技术等；②化学方法处理含
聚污水。此类技术首先进行破乳处理，然后再优选合适的除油剂等药剂进行净化工艺。
随着聚合物驱的深入进行，含聚污水的处理量越来越大，成分也越来越复杂，这不
仅使污水处理的难度增大，还会造成处理设备的加速老化，由此可见，含聚污水的处理是油
田高效健康稳产的保障。但是由于地面实施作业方式复杂多变，造成污水成分具有明显的
地域性及时效性。
专利ZL201410455664.7“一种用于油田二元复合驱产出污水的除油剂”采用了丙
烯酰氧乙基二甲基胺、氯代烷、丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸钠反
应而成，该除油剂具有用量少，成本低，除油率高的特点，除油效率高，制备简单，成本低等
特点，但是该除油剂属于反向破乳剂，对于水包油型乳液的破乳效果较差，同时，该除油剂
不适用于含聚污水的除油处理。
发明内容
本发明针对目前现有技术的不足而提供一种用于聚合物驱采出水处理的阳离子
型除油剂，该除油剂具有制备工艺简单、成本低廉、适应性强，且除油效果好的特点。
本发明的目的在于提供一种用于聚合物驱采出水处理的阳离子型除油剂，该除油
剂是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下与环氧溴丁烷反应生成中间体，然后与喹啉反
应生成阳离子型除油剂，其分子式如下：
所述的正癸醛、环氧溴丁烷和喹啉的摩尔比为1∶0.75～1.5∶0.6～1.2，优选为1∶
1.25∶0.80。
本发明的另一个目的在于提供一种用于聚合物驱采出水处理的阳离子型除油剂
的制备方法，该除油剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)在装有回流冷凝管、搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入上述摩尔比的正癸醛，
然后加入溶剂，升温至35～40℃，在搅拌速率为100～200rpm下搅拌10～20min，然后加入催
化剂，将上述摩尔比的环氧溴丁烷放置到恒压滴液漏斗中，控制滴速为1～2滴/min，升温至
45～50℃，搅拌速率为300～400rpm，恒温反应8～10h，反应完成后冷却至室温，得到中间体
2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液。
(2)在上述中间体2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液中加入上述摩尔比的
喹啉，调节温度至55～60℃，搅拌速率调节到400～550rpm，恒温10～20min，然后加入碘化
钠，升温至75～85℃，搅拌速率为400～450rpm，恒温反应10～16h后自然降温至室温，随后
过滤除去溶剂，得到粗产品。
(3)用乙醚洗涤上述粗产品，洗涤3～5次，将所得产物干燥12～24h，得到粘稠产
物，即本发明的除油剂。
所述的溶剂为四氯化碳或乙腈，用量为正癸醛质量的15～20倍；所述的催化剂为
质量浓度30％的三氟化硼乙醚溶液，用量为正癸醛质量的0.10～0.20％；所述的碘化钠的
用量为正癸醛质量的2～4％。
所述的反应方程式如下：
一种用于聚合物驱采出水处理的阳离子型除油剂，其使用工艺过程如下：
根据油田聚合物驱产出污水中含油情况，向污水中加入本发明的除油剂，实现破
乳和油水分离，回收石油类物质后，供后续工艺进一步处理。除油剂的具体加入量如下：
(1)含油α≥500mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为50～200mg/L；
(2)500>含油α≥200mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为30～50mg/
L；
(3)200＞含油α≥50mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为10～30mg/
L；
(4)含油α＜50mg/L时，加入除油剂使污水中除油剂的质量浓度为0.5～10mg/L。
本发明提供的用于聚合物驱采出水的除油剂，其属于阳离子型表面活性剂，特别
是喹啉具有吸电子性，使得N原子的正电性增强，所以其静电中和能力强，油珠表面的ξ电位
迅速下降，油珠之间碰撞聚结的几率增大，从而起到絮凝的作用；此外，该除油剂分子含有
疏水长链与杂环极性基团，易于与污水中的油滴吸附，将水中带负电的微小颗粒吸附到除
油剂周围，进而导致W/O型乳液易于破乳；本发明的除油剂分子极易与油污吸附，进而将包
覆在油污表面的聚合物取代，打破了O/W型乳液的稳定性，降低了聚合物驱采出水的粘度，
从而释放了污水中携带的泥沙等杂质。综上所述，本发明所述的除油剂将凝聚、破乳和降低
粘度三个作用有机结合起来，提高了除油效率。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的除油剂的原料来源广泛，合成工艺简单，产物易于获得和运输保存；
(2)本发明的除油剂适应性强，用量少，可满足环境保护和油田发展的需要；
(3)本发明的除油剂不含有无机絮凝成分，具有凝聚、破乳和降低粘度三效合一的
作用；
(4)本发明的除油剂具有除油效率高的特点，聚合物驱采出水的除油率达97％以
上，较现有的药剂提高50％以上，满足了聚合物驱采出水的除油预处理的要求。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例
只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：除油剂B1及其制备方法
(1)除油剂B1的组成及组份如下：
除油剂是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下与环氧溴丁烷反应生成中间体，
然后与喹啉反应生成阳离子型除油剂，其分子式如下：
其中，正癸醛、环氧溴丁烷和喹啉的摩尔比为1∶0.75∶0.6。
(2)除油剂B1的制备方法如下：
①在装有回流冷凝管、搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入1mol的正癸醛，然后加入
2340g四氯化碳，升温至38℃，在搅拌速率为160rpm下搅拌10min，然后加入0.156g质量浓度
30％的三氟化硼乙醚溶液，将0.75mol的环氧溴丁烷放置到恒压滴液漏斗中，控制滴速为1
滴/min，升温至45℃，搅拌速率为360rpm，恒温反应8h，反应完成后冷却至室温，得到中间体
2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液；
②在上述中间体2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液中加入0.6mol的喹啉，
调节温度至55℃，搅拌速率调节到400rpm，恒温10min，然后加入3.12g碘化钠，升温至80℃，
搅拌速率为400rpm，恒温反应10h后自然降温至室温，随后过滤除去溶剂，得到粗产品；
③用乙醚洗涤上述粗产品，洗涤3次，将所得产物干燥12h，得到粘稠产物，即本发
明的除油剂B1。
实施例2：除油剂B2及其制备方法
(1)除油剂B2的组成及组份如下：
除油剂是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下与环氧溴丁烷反应生成中间体，
然后与喹啉反应生成阳离子型除油剂，其分子式如下：
其中，正癸醛、环氧溴丁烷和喹啉的摩尔比为1∶1.25∶0.8。
(2)除油剂B2的制备方法如下：
①在装有回流冷凝管、搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入1mol的正癸醛，然后加入
2750g乙腈，升温至35℃，在搅拌速率为100rpm下搅拌15min，然后加入0.312g质量浓度30％
的三氟化硼乙醚溶液，将1.25mol的环氧溴丁烷放置到恒压滴液漏斗中，控制滴速为2滴/
min，升温至47℃，搅拌速率为300rpm，恒温反应9h，反应完成后冷却至室温，得到中间体2-
壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液；
②在上述中间体2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液中加入0.8mol的喹啉，
调节温度至58℃，搅拌速率调节到500rpm，恒温15min，然后加入4.56g碘化钠，升温至75℃，
搅拌速率为420rpm，恒温反应12h后自然降温至室温，随后过滤除去溶剂，得到粗产品；
③用乙醚洗涤上述粗产品，洗涤4次，将所得产物干燥16h，得到粘稠产物，即本发
明的除油剂B2。
实施例3：除油剂B3及其制备方法
(1)除油剂B3的组成及组份如下：
除油剂是由正癸醛在三氟化硼乙醚溶液的催化下与环氧溴丁烷反应生成中间体，
然后与喹啉反应生成阳离子型除油剂，其分子式如下：
其中，正癸醛、环氧溴丁烷和喹啉的摩尔比为1∶1.5∶1.2。
(2)除油剂B3的制备方法如下：
①在装有回流冷凝管、搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入1mol的正癸醛，然后加入
3120g四氯化碳，升温至40℃，在搅拌速率为200rpm下搅拌20min，然后加入0.225g质量浓度
30％的三氟化硼乙醚溶液，将1.5mol的环氧溴丁烷放置到恒压滴液漏斗中，控制滴速为2
滴/min，升温至50℃，搅拌速率为400rpm，恒温反应10h，反应完成后冷却至室温，得到中间
体2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液；
②在上述中间体2-壬基-4-溴乙基-1，3-二氧杂环戊烷溶液中加入1.2mol的喹啉，
调节温度至60℃，搅拌速率调节到550rpm，恒温20min，然后加入6.24g碘化钠，升温至85℃，
搅拌速率为450rpm，恒温反应16h后自然降温至室温，随后过滤除去溶剂，得到粗产品；
③用乙醚洗涤上述粗产品，洗涤5次，将所得产物干燥24h，得到粘稠产物，即本发
明的除油剂B3。
实施例4除油剂B1的现场应用
联合站L2的来水为聚合物驱产出水，试验处理规模为70m3/d，来水含油量652mg/L，
污水矿化度10563mg/L，利用本发明的除油剂B1对联合站L2的污水进行除油处理，保持污水
中除油剂的浓度为60mg/L，处理后含油量降低到14.3mg/L，含油量降低97.8％，达到工艺要
求。
实施例5除油剂B2的现场应用
联合站L3的来水为聚合物驱产出水，试验处理规模为60m3/d，来水含油量765mg/L，
污水矿化度18523mg/L，利用本发明的除油剂B2对联合站L3的污水进行除油处理，保持污水
中除油剂的浓度为70mg/L，处理后含油量降低到11.5mg/L，含油量降低98.5％，达到工艺要
求。
实施例6除油剂B3的现场应用
联合站L5的来水为聚合物驱产出水，试验处理规模为50m3/d，来水含油量528mg/L，
污水矿化度21530mg/L，利用本发明的除油剂B3对联合站L5的污水进行除油处理，保持污水
中除油剂的浓度为52mg/L，处理后含油量降低到9.5mg/L，含油量降低98.2％，达到工艺要
求。