毕业时间：2026年9月（博士）

毕业去向：中国石油大学（北京）克拉玛依校区 （参见：中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院 - 努尔古丽·拉提莆 ）

导师：史权 教授； 何晨 副教授

学科专业：化学工程与技术

研究方向：石油与天然气化学

 

学位论文题目

油田采出水溶解性有机质分子组成特征

Molecular Characterization of Dissolved Organic Matter in Oilfield Produced Water

 

论文摘要

油田采出水是油气开发过程中产生量最大的伴生废水之一，其溶解性有机物（DOM）组成复杂，是导致高化学需氧量、难降解及潜在生物毒性的关键因素。本论文以新疆油田不同驱油方式采出水、稠油蒸汽辅助重力泄油（SAGD）采出水回用处理各工艺出水及克拉玛依地区典型地表水为研究对象，采用液液萃取结合固相萃取富集不同极性DOM，利用气相色谱质谱（GC-MS）及电场轨道阱质谱（Orbitrap MS）进行表征，从分子水平系统研究了DOM组成特征、处理转化规律及环境归趋。主要内容如下：

（1）系统表征了涵盖热力驱（蒸汽吞吐、SAGD、火驱）、化学驱、气驱（CO₂驱）和水驱等8种油田采出水DOM组成。GC-MS与Orbitrap MS结果表明，稠油采出水较常规原油采出水具有更高的有机负荷和极性。热力驱（蒸汽吞吐、SAGD）采出水的非/弱极性组分以酚类和含氮杂环化合物为主，非热力工艺则以烷烃类为主；热力驱采出水中酸性含氧化合物具有更高的缩合度和氧化程度，而水驱和CO₂驱以低环数一元羧酸和二元羧酸为主；碱性含氮化合物的芳香性和缩合度受工艺温度、氧化环境和pH条件调控显著。除火驱外，所有样品中均检出聚氧丙烯醚类化合物，证实外源化学添加剂的普遍输入。

（2）以新疆风城油田SAGD采出水及其回用处理流程各工艺出水为对象，研究DOM在处理过程中的分子转化规律。SAGD采出水具有显著高有机负荷，COD和溶解性有机碳（DOC）分别为543.6 mg/L和153.4 mg/L。经除油除悬浮物、除硬除硅及软化处理后，软化水COD仅降低18%；软化系统产生的含盐废水COD和DOC仍高于GB 8978-1996和GB 31571-2015排放限值。质谱结果显示，挥发性组分（苯酚类、苯胺类、吲哚类、烯酮类）在处理过程中缺乏选择性去除，石油类可在除油阶段有效去除；极性化合物（环烷酸类、芳香酸类、磺酸类、吡啶类等）在除硬除硅及软化系统中具有吸附去除倾向，含盐废水中DOM以亲水性组分为主。

（3）以克拉玛依地区不同类型水体DOM为对象，采用正、负离子模式ESI Orbitrap MS对采油一厂低盐和高盐处理出水、受工业活动影响的湖水、纯天然地表水及SRFA天然有机质标准样品进行分子组成对比分析。结果表明，纯天然地表水DOM平均相对分子质量较高，氧化程度、缩合度和芳香化程度也较高，表现出较稳定的天然水体DOM特征；油田采出水处理出水和受工业活动影响的湖水DOM则具有较低平均相对分子质量，含氮、含硫杂原子化合物占比较高，并富集不饱和脂肪族等活性组分，显示明显的人为源输入特征。此外，与纯天然地表水相比，受工业活动影响湖水DOM的分子不稳定指数较高，但富含羧基的脂环族分子（CRAM）占比较低，表明其生物活性组分占比较高，在天然环境中具有向惰性组分转化的潜力。

本论文从分子层面系统揭示了油田采出水DOM的组成特征、处理转化规律及环境归趋，深化了对复杂油田废水中难降解有机质来源与行为的认识。研究结果可为不同驱油工艺采出水中关键有机组分识别、稠油采出水处理流程优化及含盐废水深度处理提供分子依据，也可为油田开发区地表水中人为源有机质识别和水环境风险评估提供技术支撑。

关键词：油田采出水；溶解性有机质；高分辨质谱；分子组成；转化规律

 

创新点

（1）揭示了不同驱油方式对油田采出水DOM分子组成的影响规律，明确了热力驱、化学驱、气驱和水驱采出水在非/弱极性组分、酸性含氧组分、碱性含氮组分及采油化学剂方面的差异。（见第2章）

（2）从分子层面阐明了稠油SAGD采出水回用处理过程中DOM的选择性去除规律，明确了小分子酚类、苯胺类、吲哚类、环烷酸类和含氮化合物是现有工艺难以去除的关键组分，为稠油采出水回用处理工艺优化升级提供理论依据。（见第3章）

（3）揭示了油田采出水处理出水、受工业活动影响地表水和纯天然地表水DOM的分子组成及稳定性差异，为油田开发区人为源有机质识别、环境归趋判断和水环境风险评估提供了分子依据。（见第4章）

 

  

发表学术论文

1. [1]1 Latipu, Nuerguli; Li, Yuguo; He, Chen; Li, Na; Li, Yunyun; Liang, Peng;Shi, Quan Molecular Characterization of Dissolved Organic Matter in Produced Water from Heavy Oil Recovery under Varied Oil Recovery Displacement StrategiesACS EST Water (2026) 6 (8):4885–4896.（本博士学位论文第二章）

2. [2]2 努尔古丽·拉提莆, 何晨, 李玉果，李娜，李运运，胡浩杰，孙煊，史权.稠油SAGD采出液中溶解性有机质分子组成特征[J]. 化工环保, 2026, 46(2): 258-266（本博士学位论文第三章）