含油污泥调剖技术研究docx

含油污泥调质技术

　　大多数杜水处理油田每年产生大量含油量的泥浆。含油量是一种严重的污染。如何在发展生产的同时有效地保护环境,无害化处理含油污泥,实现经济、社会和环境效益的协调发展是石油工业迫切需要解决的课题之一。

　　油田由于长期注水开发,每年都有大量注水井需要实施调剖作业。含油污泥本身主要由不同粒径的泥质颗粒加上部分油、水和其他杂质所组成的。那么,就可以利用含油污泥作为原料,研制一种调剖剂,将含油污泥回注入地层,利用含油污泥中的污泥颗粒对地层的高渗带形成封堵,在有效环保处理含油污泥的同时实现对注水井的调剖作业。

　　以国内西部油田(S油田)为例,利用含油污泥作为调剖剂的原料,研制含油污泥调剖体系,使其能够回注入地层,并利用污泥颗粒对地层的高渗带形成封堵,在有效环保处理含油污泥的同时实现了对注水井的调剖。

　　室内实验所用含油污泥样品取自S油田污水联合处理站。初步分析含油污泥样品,其外观呈黑色黏稠状,初采出时无特殊异味,经过数十天密封储存、运输后具有扑鼻恶臭气味,表明其中含有较多杂质、化学物质和生长细菌。

　　实验室测得样品pH值为6.5～7.5,基本呈中性。在常温下,不与水互溶。通过测定,样品的铁锈含量为7.2%,泥质含量为41.7%,含水率为19.0%,含油率为32.5%,铁离子含量为0.283mg/L。由于含水率和含油率是单独称取样品进行测定,使得最后所有物质百分含量之和为100.4%,在正常的实验误差之内。

　　含油污泥颗粒粒径峰值为50～70μm,其中约80%的颗粒粒径为20～200μm,粒径的集中分布和具有一定的颗粒大小,使其具备了进入地层和封堵高渗透层段的条件。

　　利用BROOKFIELD旋转黏度计测定含油污泥样品在不同温度下的黏度,结果见图1。在室温下样品呈黑色黏稠状,如浆糊般,基本不具有流动性。随着温度的升高,含油污泥的黏度呈下降趋势。在40℃～50℃时含油污泥的黏度急剧下降,而在50℃～70℃时下降缓慢。这是由于含油污泥的黏度主要受其中的油组分影响,而原油的黏度将会随着温度的升高而下降,从而使得含油污泥的黏度也随着温度的升高而下降。

　　由于S油田含油污泥处理量比较大,通过室内研究,结合现场工艺,决定采用“预交联颗粒+含油污泥乳化体系+可控凝胶体系”的复合调剖技术对含油污泥进行处理。

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　　含油污泥中含有一定量的稠油和固相颗粒,具有一定的封堵作用,但由于在地面温度环境下黏度高,基本不具备流动性,注入困难,不能直接使用。为了大量处理含油污泥,通过加入乳化剂(SN)和乳化助剂(SH)使得含油污泥均匀分散,悬浮在携带液中,满足可泵入性,使含油污泥能够顺利回注地层,同时利用含油污泥固相颗粒对地层高渗带产生堵塞,从而调整吸水剖面。

　　考虑到施工工艺和经济最优的要求,室内筛选出含油污泥乳化体系配方为0.1%～0.4%SN,1%～3%SH,具体用量可以根据施工情况调整。

　　虽然含油污泥乳化调剖剂使含油污泥大量回注地层成为可能,但是由于其耐冲刷性较差,不能使回注地层的含油污泥长期滞留在地层中。为了避免回注地层的含油污泥又随采出液回到地面,再次成为含油污泥,有必要研制可控强度的凝胶调剖剂,将回注地层的含油污泥封堵在地层中。但是,凝胶调剖剂难免会和含油污泥直接接触,这就要求凝胶调剖剂要具有较好的抗含油污泥影响的能力。

　　室内对混合含油污泥后凝胶的配方、影响因素和性能都进行了详细的筛选和评价,确定了可控强度的凝胶调剖体系,见表1、表2。

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　　凝胶调剖剂由于本身强度不高,因此其抗温性能的好坏对凝胶在油藏条件下的长期稳定性具有重要的影响。通过测室内25℃(室温)、40℃、50℃、60℃、70℃和80℃不同时间胶体的强度变化来确定成胶时间和成胶后强度。

　　在不同矿化度溶液中,聚合物分子链会有蜷曲程度不同的构象,因此矿化度也是制约凝胶调剖剂综合性能的关键因素之一。用不同矿化度的水配制溶液,在不同时间测定胶体的强度变化,以此来确定成胶时间和成胶后强度。

　　实验结果表明:矿化度对成胶时间的影响较小,对凝胶的性能有较大的影响。凝胶的成胶强度随着矿化度的升高而降低,而且有很大的降幅,这是因为盐的存在使聚合物分子链卷缩,这就限制了分子间交联点的形成,因此使交联后的网状结构较弱。所以,凝胶的成胶强度随着矿化度的升高而降低,而且有很大的降幅,矿化度是影响胶体强度的一个重要因素。

　　凝胶在进入地层时,不可避免地会在炮眼和近井地带受到地层多孔介质的剪切,研究凝胶在被多孔介质剪切后的性能,有助于更加深入地了解凝胶特性,筛选出性能更良好的凝胶配方。多孔介质剪切对凝胶调剖剂交联性能的影响评价,是通过测定不同孔隙流速条件下的岩芯流出凝胶的成胶情况来进行。

　　凝胶调剖剂在经过多孔介质剪切后,对其成胶性能有较大的影响。经过剪切后的凝胶与未经过剪切的凝胶相比,成胶时间将延长,胶体强度有所降低。虽然成胶时间延长了,胶体强度有一定降低,但是同时凝胶的稳定性也有一定程度的提高,在3个月以后,剪切后样品比未剪切样品的胶体好。所以,当室内配制的未经过剪切的凝胶稳定性不好时,并不代表其在地层中成胶后的稳定性就不好。总的来说,该凝胶调剖剂具有较好的抗多孔介质剪切的能力。

　　在油藏温度下,凝胶容易发生热降解而使胶体强度降低并脱水,保证凝胶调剖剂的长期稳定性对于整个调剖作业的效果至关重要,也是本研究工作的重点。本研究选用的聚合物为耐温耐盐聚合物GRF-5。在解决其长期稳定性方面,基本技术思路是充分利用耐温耐盐聚合物GRF-5分子上疏水基的缔合作用。事实上,因为聚合物分子间通过疏水基团的缔合作用发生了具有一定强度、但可逆的物理“交联”,所以可适当减少化学键交联,降低交联剂用量,避免过度交联。这样就降低了凝胶调剖剂的脆性,提高了胶体的弹性,也就提高了凝胶调剖剂的长期稳定性。

　　将耐温耐盐聚合物GRF-5配制成母液和不同浓度的目标液,加入交联剂和交联助剂,为了防止意外并考察重复性,相同的配方配制5个样品放入50℃的烘箱中,在不同时间测定每个胶体的强度变化并取平均值,观察脱水情况。

　　结果表明,凝胶调剖剂经过5个月老化后,均未出现脱水,在50℃温度下,所筛选出的凝胶调剖剂配方表现出了较好的稳定性能。

　　室内堵水实验结果见表3。从表3可以看出,封堵率随注入量的增加而增加,在注入量达到0.4PV及其以上时,封堵率的变化就不再明显,封堵率均达到98%以上,表明凝胶调剖剂具有较好的封堵率,能够将含油污泥封存在地层中。

　　针对目前注水开发油田存在大量含油污泥堆积而不能有效环保处理,以及由于长期注水开发,每年都有大量注水井需要进行调剖作业的问题,通过实验分析,得到含油污泥

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