美研究团队推出油井采出水除油新方法(科技前沿)

　　本报讯  近日，由壳牌全球解决方案公司（Shell Global Solutions）与美国莱斯大学共同研究的油井采出水除油项目获得新进展。一种磁性纳米铁颗粒能够将油从水中“吸”出，基于这种纳米颗粒的溶液能够有效去除采出水99%以上的乳化油，不仅节约了油田所需的水资源，也减少了将水回注对环境造成的污染。这项研究于8月15日在英国皇家化学学会期刊《环境科学:水研究与技术》上发表。

　　通常在石油开采的中后期，油田开采难度大大增加，采出液中的含水量可达80%左右。在经过石油提取处理后，为维持地层压力，开采出的含油废水往往会重新注回地层。采出水通常包括注入石油储层的化学物质和表面活性剂，在油藏含量逐步降低的条件下将石油从地下深处的微小孔隙或裂缝中推到地面。

　　虽然日常经验告诉我们，油与水倾向于自动分离，但两者比例合适时油与水会形成类似杏仁露状的水包油乳剂。水多油少的采出液一旦形成乳剂，便能够稳定存在，将少量石油“困”在其中。当油水分离不够充分时，再次注入地层会导致油井堵塞、土壤污染等问题。据壳牌全球解决方案公司工程师介绍，虽然现有的工艺可以将大部分石油从生产流程中分离出来，但最后5%的石油往往会顽固地乳化，在采出水中形成乳液而难以分离。

　　在该项目中，莱斯大学化学工程师Sibani Lisa Biswal及其团队制造了一种磁性纳米颗粒，能够将微型石油液滴从乳液中“吸”出，其破坏稳定乳液、提出石油的效率能够达到99.7%。通过设计函数关系，研究人员详细描述了纳米颗粒浓度对采出水乳化情况的影响，并找到合适的解决方案。

　　据了解，该磁性纳米铁颗粒经过氨基（-NH2）修饰，能够在外磁场的作用下，破坏采出水中稳定的乳化结构，用纳米颗粒的氨基将与水紧密相连的石油成分“抢”过来，从而达到石油提纯、污水净化的目的。

　　为验证实验效果，研究人员分别在实验室模型与工业采出水中分别对这种磁性纳米铁颗粒进行了测试。在这两种情况下，磁性纳米铁颗粒都能够在几分钟内打破油-水键，形成新的油-纳米颗粒键。此时将磁铁放于试管上，吸附有油的纳米颗粒或漂浮到液体表面，或聚集于磁铁周围，留下含油量极低的清水。

　　Biswal说:“通常纳米颗粒难以在高盐度的储层液体中稳定聚集，但新合成的这种纳米颗粒却能够在产出水中保持较好的稳定性。”

　　这种磁性纳米铁颗粒的另一个重要特性是它能够实现回收利用，即在随后的提纯、破乳循环中重复使用。实验表明回收的磁性纳米铁颗粒溶液至少能够在分离采出水油的过程中使用6个周期。研究人员认为，这将是一种从采出水中除油的有效策略。

　　“这种磁性纳米铁颗粒可能不仅能分离石油，对其他分离过程可能仍然有效。”Biswal表示，“现在实验室正在设计一种流动反应器，可以批量处理油田里的产出水，并自动回收纳米颗粒。这对海上石油钻井平台等地方都是很有价值的。在那里，处理过的水可以被送回海洋。”

　　（李丽旻）