基于絮体分形特性的油田采出水高效絮凝处理方法

孙德兰

（大庆油田有限责任公司第五采油厂，黑龙江大庆163000)

摘 要：为实现油田采出水的商效处理，基于絮体分形特性开展了絮凝工艺优化研究。通过动态光散射法表征絮体生长过程，建立了絮体分形维数与处理效率的关联模型，并发現阳离子聚丙烯酰胺在最佳工艺条件下可形成高分形维数絮体结构，有效提升了污染物去除效率。中试结果表明,该方法具有絮体结构稳定、沉降性能优异等特点，为油田采出水处理提供了新的技术途径。

关键词：絮体分形特性;油田抽来;絮凝处理

0 引言

油田采出水是石油开采过程中产生的主要废水，其处理难度大、成本高，已成为制约油田可持续发展的重要因素。传统絮凝处理方法存在絮体结构松散、沉降效率低等问题，亟需开发新型高效处理技术。本文从絮体分形理论出发，系统研究工艺参数对絮体结构的影响规律，旨在建立基于分形特性的絮凝工艺优化方法，为提升油田采出水处理效率提供理论指导和技术支撑。

1 絮体分形理论基础

1.1 分形理论

絮体的分形生长机制遵循扩散限制聚集理论（DLA），在絮凝过程中，悬浮颗粒在布朗运动和流体剪切力的作用下发生碰撞，形成初始品核。絮体通过颗粒一颗粒间的黏附作用不断生长，呈现出分支状的树枝晶结构。这种生长过程具有标度不变性和自相似性，可用分形维数D和结构因子d_f定量表征。分形维数Ｄ反映絮体的空间填充程度,结构因子d_f表征絮体的致密度。在絮凝动力学中，絮体的分形特征影响其生长速率和最终尺寸。采用动态光散射法测定絮体的回转半径R_g与质量M之间存在幂律关系:M□R^df_g该关系揭示絮体的生长规律符合分形标度律，其中d_f值通常在1.6～2.8之间。絮体的分形结构还决定其沉降性能，较大的分形维数意味着更紧密的结构和更快的沉降速度。在油田采出水处理中，通过调控絮体的分形特征可优化絮凝效果。絮体的分形特性与其机械强度、渗透性和脱水性能密切相关，是工艺参数优化的重要依据。

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