熱采封竄用改性含油污泥調(diào)剖劑研制與應用

苗鈺琦 楊安國

摘 要：河南某油田高濃度含油污泥溶液具有較高的粘度及懸浮穩(wěn)定性，經(jīng)過化學改性，形成了具有較高封堵強度、封堵率、成本低等特點的化學改性含油污泥調(diào)剖封竄劑，既可用于治理熱采汽竄，又解決了含油污泥環(huán)保處理問題，達到了廢棄物資源化再利用及降本增效雙重目的。

關鍵詞：稠油;熱采;含油污泥;改性;調(diào)剖;降本

含油污泥來源于地層，與地層具有良好的配伍性。與其他化學調(diào)剖劑相比，含油污泥調(diào)剖劑具有較好的熱穩(wěn)定性、抗鹽性和耐剪切性，適合于大劑量注入，并且成本較低[1-3]。河南某油田稠油儲層薄、埋藏淺、膠結疏松，伴隨蒸汽吞吐輪次增加，汽竄通道持續(xù)發(fā)育，直接影響熱采效果效益，急需開發(fā)低成本汽竄治理技術推進降本提效。該油田含油污泥主要產(chǎn)至污水罐沉降物及污水處理氣浮浮渣，無機大顆粒較少，具有較好的懸浮性能。利用含油污泥懸浮性能及與地層的良好配伍性，對其進行改性研究，替代原有顆粒調(diào)剖配方中的懸浮劑，形成一種低成本調(diào)剖封竄劑配方，實現(xiàn)污泥資源化利用與降本增效的目的[4-6]。

1、含油污泥特征研究

1.1? 含油污泥組分分析

采用石油醚萃取法，測定原油含量。將萃取后濾渣置于坩堝中，放入105℃烘箱中烘干至恒重并記錄，將殘余物放在600～650 ℃馬弗爐中煅燒至恒重，計算無機顆粒及其它有機物含量。采用蒸餾法測定含油污泥含水率[7-8]。采用 Coulter LS-230激光粒度分析儀測定固含物的粒度分布[9]。實驗發(fā)現(xiàn)含油污泥中主要成分為水、固體顆粒及原油等有機物，其中含水68.8%、固體顆粒21.8%、原油2.9%、其它有機物6.5%。固體顆粒粒徑中值35μm。原油、氣浮浮渣等有機物的存在，有利于適當濃度的含油污泥保持較好的懸浮穩(wěn)定性，為調(diào)剖利用奠定了基礎。

1.2含油污泥懸浮性穩(wěn)定性分析

一定時間內(nèi)流體中顆粒沉降體積比越小，則該混合液懸浮穩(wěn)定性越好。按不同干稀比（含油污泥：壓濾前液）配制含油污泥溶液，攪拌均勻后，置于量筒內(nèi)，靜止觀測顆粒沉降體積，每5小時記錄1次沉降體積，沉降體積與總體積之比即為該時間節(jié)點沉降體積比。實驗結果表明含油污泥溶液干稀比越大，一定時間內(nèi)沉降體積越小，懸浮穩(wěn)定性越好，干稀比例在1：0.5-1：1.5之間時懸浮性能最佳，可滿足現(xiàn)場長時間（8小時）安全施工需求。

2、改性含油污泥調(diào)剖劑配方研制與性能評價

2.1改性含油污泥調(diào)剖劑配方的研制

含油污泥溶液具有較好的懸浮穩(wěn)定性和較高粘度，可進入地層深部進行封堵，但強度相對較弱，需要對其進行改性，提升含油污泥固結強度[10]。河南某油田常用GC-1顆粒調(diào)剖劑主要由固結劑、填充劑以及懸浮劑組成，為降低藥劑成本，利用含油污泥溶液良好的懸浮性能，替代GC-1顆粒調(diào)剖劑中的懸浮劑。通過調(diào)整各組分比例，開展正交實驗，不同配方在常溫（25℃）下粘度，50℃下養(yǎng)護48小時抗壓強度等性能，優(yōu)選確定最佳配方。實驗優(yōu)選確定75%含油污泥溶液（含油污泥：壓濾前液=1：1.5）+25%顆粒調(diào)剖劑（固結劑：填充劑=3：7）為最優(yōu)配方，其粘度（5003 mPa.s）能滿足現(xiàn)場安全擠注需求，固結后抗壓強度（2.2MPa）可滿足現(xiàn)場封堵強度需求（2MPa），同時配方成本同比GC-1降低36%（608元/方降低至387元/方）。

2.2改性含油污泥調(diào)剖劑配方性能評價

為綜合確定所研制污泥調(diào)剖劑配方，按照石油行業(yè)標準SY/T 5590-2004《調(diào)剖劑性能評價方法》對污泥調(diào)剖劑配方進行綜合評價、分析，以確定是否滿足現(xiàn)場生產(chǎn)及工藝措施需求：懸浮穩(wěn)定時間≥8h、抗壓強度≥2MPa、失水率≤5%、封堵率≥80%、初凝時間≥10h、完全凝固時間≤48h。

2.2.1懸浮性能評價

將25%顆粒調(diào)剖劑（固結劑：填充劑=3：7）加入75%含油污泥溶液（含油污泥：壓濾前液=1：1.5）與清水中，攪拌均勻后，在常溫（25℃）下計時觀察分層時間及初凝時間，對比配方懸浮穩(wěn)定性。實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)由于含油污泥具有較好的懸浮穩(wěn)定性，加入含油污泥溶液的配方，顆粒沉降時間長達12小時，初凝時間達18.5小時，可滿足現(xiàn)場安全施工需求。而加入清水的配方中，由于缺少懸浮劑固體顆粒很快發(fā)生沉降。

2.2.2抗壓強度、失水率評價

將25%顆粒調(diào)剖劑（固結劑：填充劑=3：7）加入75%含油污泥溶液（含油污泥：壓濾前液=1：1.5）與清水中，攪拌均勻備用。將部分配好的藥劑裝入試管中，密封后置于40攝氏度環(huán)境中養(yǎng)護，測量析出量水，計算失水率為0.9%。將剩余藥劑裝入φ25mm密封鋼桶中，在40℃恒溫水浴養(yǎng)護48h后，取出固結體，研磨試樣兩端至平整、平行，形成φ25×25mm規(guī)格，并將試樣表面的雜質(zhì)顆粒清除干凈后，測試抗壓強度2.25MPa，能夠滿足現(xiàn)場2MPa需求。

2.2.3封堵性能評價

制備填砂管，飽和地層水，在恒定的流速（0.5ml/min）下水驅(qū)，直至壓力穩(wěn)定，測定水相滲透率。按照0.5ml/min排量注入1pv改性含油污泥調(diào)剖劑后，置于50℃恒溫48h，轉(zhuǎn)水驅(qū)，測定封堵后水相滲透率，評價封堵率。實驗發(fā)現(xiàn)改性含油污泥調(diào)剖劑對不同滲透率的填砂管均具有較好的封堵效果（平均封堵率在82.84%），能夠滿足淺薄層疏松砂巖儲層熱采汽竄大通道封堵需求。

3、現(xiàn)場應用效果

改性含油污泥調(diào)剖技術，具有耐高溫（350℃）、強度高（抗壓強度高>2MPa）、懸浮性好（>8h）、失水率?。?5%）、低成本（由608元/方下降至387元/方）等特點，在河南某油田現(xiàn)場應用107井次，階段增油8071噸（表10），累計創(chuàng)效8767萬元。其中，資源化利用含油污泥9788方，節(jié)約對外委托處理成本3426萬元，增油創(chuàng)效2341萬元。

4、結論與認識

4.1含油污泥溶液具有較好的懸浮穩(wěn)定和較高粘度，可作為熱采調(diào)剖的主體段塞。

4.2創(chuàng)新利用含油污泥替代原有顆粒調(diào)剖配方中的懸浮劑，形成能滿足現(xiàn)場施工及封堵需求的改性含油污泥調(diào)剖劑配方，將調(diào)剖劑成本降低30%。

4.3改性含油污泥調(diào)剖封竄技術，不僅解決了稠油熱采封竄難題，同時實現(xiàn)了含油污泥資源化利用，解決了含油污泥處理難題，社會意義顯著。

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（1. 中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院，河南 南陽473132;2. 中國石化河南油田分公司科技部，河南 南陽473132）