柴达木盆地南翼山地区油田卤水中溶解性有机质的研究

The dissolved organic matter (DOM) in oil-field brines not only cause adverse effects on the separation efficiency of inorganic salts, but pollute the environments due to some organic contaminants co-existing in them. In this proposal, DOM in oil-field brines in the Nanyishan area will be studied as a case study of high salinity oil-field produced waters in the Qaidam Basin. The suitable solid phase extraction method will be established to isolate as much of dissolved organic components as possible in brine systems. Multiple chemical and spectroscopic methods will be used to characterize the isolated DOM. DOM samples from different types of oil or gas wells with different depths and salinities in Nanyishan area will be isolated and characterized. The changing trend of the components and features of DOM samples from different stages of solar salt pans for oil-field brines will also be tracking studied. The results of this study expect to provide insights of the features of DOM in oil-field brines in other areas of the Qaidam Basin, and give some related instructions for the sequential DOM treatment or removing strategies.

高盐油田卤水中的溶解性有机质不仅对油田卤水中无机盐矿物的开发利用产生较大影响，其中的有害物质还会对环境造成污染。本项目以柴达木盆地南翼山地区的油田卤水为例，通过建立适合于高盐卤水体系中有机质富集和分离的固相萃取法方案，将尽可能多的油田卤水有机质组分富集和分离出来，而后采用多种化学和谱学表征手段对所分离的有机质组分进行分析。通过研究南翼山地区不同类型、不同钻井深度和矿化度等的油田卤水溶解性有机质的组成和特征，以及在不同盐田日晒工艺阶段中油田卤水有机质组成的变化情况，对该地区的高盐卤水有机质做较为全面系统的研究。该项目的研究结果可为研究柴达木盆地其它地区高盐油田卤水有机质的组成和特征及后续制定相关的有机质有效处理或去除方案等的研究提供基础数据和相关支持。

本研究通过比较五种不同固相萃取材料 (PPL, HLB, ENVI-18, ENVI-Carb以及XAD树脂)对柴达木盆地南翼山地区油田卤水中溶解性有机质的富集分离能力以及对不同有机组分的选择性吸附，进而建立了适合于该地区高盐油田卤水体系中溶解性有机质的固相萃取方案。结果表明，在酸性条件下XAD-8和XAD-4树脂的组合吸附材料更适合于油田卤水溶解性有机质的富集和分离。固相萃取法所富集得到的有机组分要明显多于二氯甲烷液液萃取法所富集得到的组分。通过采用建立好的固相萃取方案对南翼山地区不同类型、井深及矿化度的油田卤水中的溶解性有机质样品进行了富集分离，并对所分离的样品进行了元素分析、傅里叶变换红外分析、1H核磁共振分析以及热裂解-气相色谱/质谱分析。结果表明，南翼山地区油田卤水溶解性有机质主要为脂肪类化合物，其次为芳香类化合物和碳水化合物，烯烃类化合物的含量极少。纯的脂肪类化合物随着油井深度的增加而减少，官能团化的脂肪类化合物和芳香类化合物随井深无明显变化规律。脂肪烃和芳香烃中，直链烷烃和单环芳烃所占比例较大，而环烷烃、酚类物质和多环芳烃组分相对较少。油田卤水溶解性有机质中还含有少量的含氮化和物，含硫化合物，含有卤素的化合物以及含有羧基的化合物。井深较深的油田卤水溶解性有机质中碳水化合物和含卤素化合物的含量较高；井深较浅的油田卤水溶解性有机质中脂肪类化合物及羧酸类化合物的含量较高。通过跟踪盐田卤水样品中溶解性有机质组分的变化情况发现，随着盐田工艺的推进，油田卤水溶解性有机质中芳香类化合物、碳水化合物以及含硫化合物的含量是逐渐减少的，而脂肪类化合物含量则是逐渐增加的，含氮有机质和含有羧基的化合物的变化趋势则不是很明显。