油泥砂調(diào)剖用懸浮劑的篩選與評(píng)價(jià)

夏福松 山東明君計(jì)量檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司

油泥砂是石油開采和原油煉制過(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物，成分比較復(fù)雜，含有大量的老化原油、膠體、固體懸浮物、油田助劑、腐蝕生成物等，還有重金屬以及苯并芘等有毒有害物質(zhì)。《國(guó)家清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》和《固體廢棄物環(huán)境污染防治法》要求必須對(duì)含油污泥進(jìn)行無(wú)害化處理。

隨勝利油田每年產(chǎn)生油泥砂在10×104t以上，油泥砂的資源化處理日益得到重視，利用油泥砂具有一定的粒徑，把處理后油泥砂加入懸浮劑后回注地層，增強(qiáng)地層的堵塞率的回注調(diào)剖技術(shù)已成為處理油泥砂的有效方式。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，研制并篩選出適用于目標(biāo)地區(qū)油泥砂的低成本懸浮劑是目前需要解決的主要問題。

油泥砂包括泥組分、油組分等，通過(guò)加入適量的懸浮劑形成油泥體系，有利于延長(zhǎng)懸浮穩(wěn)定時(shí)間、增加回注深度、提高封堵率。測(cè)試樣品處理后油泥砂含量為20%，懸浮劑濃度為0.2%～0.3%，考察時(shí)間為72h。

一、油泥砂調(diào)剖用懸浮劑的研制

（一）油泥砂組分分析

通過(guò)檢測(cè)，目標(biāo)地區(qū)油泥砂的含水率、污泥濃度、礦物油、粒徑中值檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 油泥砂組分分析數(shù)據(jù)

油泥砂的pH約為8.0，粒徑分布集中在10～300μm（所占比例大于80%），處理后的油泥砂加入懸浮劑形成穩(wěn)定的懸浮液回注地層，適用于注水井調(diào)剖。X射線衍射分析結(jié)果，油泥砂的礦物種類主要以石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石為主，粘土礦物含量不高。

（二）懸浮劑的研制

以不同類型懸浮劑作為復(fù)合懸浮劑主劑，再添加分散劑、增強(qiáng)劑，制成8種復(fù)合懸浮劑。復(fù)合懸浮劑的作用是延長(zhǎng)油泥砂中固體顆粒的懸浮時(shí)間，提高可泵性能。

二、油泥砂調(diào)剖用懸浮劑的篩選及評(píng)價(jià)

（一）復(fù)合懸浮劑的篩選

考察項(xiàng)目：包括表觀粘度、熱穩(wěn)定性、懸浮穩(wěn)定時(shí)間、分散性、顆粒沉降時(shí)間，理論上來(lái)說(shuō)，在保證注入性的情況下，體系的黏度越高，懸浮穩(wěn)定性越好。綜合以上各項(xiàng)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性因素，優(yōu)選復(fù)合懸浮劑A2、A8。

（二）懸浮劑穩(wěn)定懸浮的室內(nèi)評(píng)價(jià)

1.加劑前后油泥砂掃描電鏡分析

從掃描電鏡圖片（圖1、圖2）可以看出，油泥砂樣品污泥顆粒結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)整，這種不規(guī)整結(jié)構(gòu)是污泥顆粒易沉降、懸浮性差的主要原因；油泥砂懸浮體系顆粒包裹在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，懸浮液均一。

圖1 油泥砂樣品掃描電鏡圖片

圖2 油泥砂懸浮體系掃描電鏡圖片

2.加劑前后油泥砂懸浮體系Zeta電位

取復(fù)合懸浮劑A2、A8 并稀釋至0.2%，加入到油泥砂樣品中，在Zeta電位分析儀上測(cè)定樣品的Zeta電勢(shì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表見表2。

表2 加劑前后油泥砂體系Zeta電勢(shì)數(shù)據(jù)表

Zeta電勢(shì)與油泥砂懸浮體系穩(wěn)定性密切相關(guān)，Zeta電勢(shì)絕對(duì)值越大，體系穩(wěn)定性越好。油泥砂樣品加劑后 Zeta電勢(shì)絕對(duì)值有大幅度提高，加入復(fù)合懸浮劑A2后Zeta電勢(shì)絕對(duì)值較高，懸浮體系更穩(wěn)定。

3.加劑前后油泥砂體系粘度

將恒溫水浴設(shè)定為（70±0.1）℃，將轉(zhuǎn)子與粘度計(jì)連接，將待測(cè)溶液（1500mg/L）移入測(cè)量筒中，恒溫10min，然后設(shè)定轉(zhuǎn)速為6r/min，按粘度計(jì)使用說(shuō)明書進(jìn)行粘度測(cè)定，由于樣品粘度存在波動(dòng)，在測(cè)定時(shí)應(yīng)穩(wěn)定5min，待粘度相對(duì)穩(wěn)定后，讀取粘度值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 加劑前后油泥砂體系表觀粘度數(shù)據(jù)表

加懸浮劑后油泥砂懸浮體系粘度增大，增加了體系穩(wěn)定性。

4.加劑前后油泥砂體系紅外光譜分析

油泥砂加劑前后的紅外譜圖分析，能體現(xiàn)出氨基（N-H）、酰胺基團(tuán)（C=O、C-N、N-H）峰值波數(shù)的偏移，表明氨基和酰胺基團(tuán)都參與了油泥砂體系穩(wěn)定懸浮作用。此外，羥基（O-H）和羧基（C-OH）也參與了污泥穩(wěn)定懸浮作用。

5.油泥砂懸浮體系對(duì)巖心的封堵性能

選取填砂管，模擬地層溫度及壓力，在60℃下進(jìn)行室內(nèi)模擬驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)油泥砂懸浮體系對(duì)巖心的封堵性能。含油污泥懸浮體系注入量為0.4PV，注入流量為0.8mL/min，污泥濃度為20%。

油泥砂懸浮體系具備較好的封堵性能，封堵率達(dá)到87%以上。證實(shí)優(yōu)選的復(fù)合懸浮劑A2可以用于油泥砂調(diào)剖，提高注入水的波及體積。

三、結(jié)論

目標(biāo)地區(qū)油泥砂的資源化處理，可以用于注水井調(diào)剖。研制的8種復(fù)合懸浮劑，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選出復(fù)合懸浮劑A2、A8。

經(jīng)過(guò)油泥砂懸浮體系的穩(wěn)定懸浮表征測(cè)試，表明油泥砂懸浮體系具備較好的封堵性能，復(fù)合懸浮劑A2可以用于油泥砂調(diào)剖。