一种新型低固相含油污泥调剖剂研究

罗 跃，刘 磊，程晓宁,谭良柏，刘翩翩，郑 苗 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

一种新型低固相含油污泥调剖剂研究

罗 跃，刘 磊，程晓宁,谭良柏，刘翩翩，郑 苗 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

分析了油田产出含油污泥的组分和粒径，根据固体颗粒调剂的作用特点，以含油污泥为主要原材料，通过添加适当的化学药剂和固体颗粒得到一种新型低固相含油污泥调剖剂，其配方如下：羧甲基纤维素钠0.25%(悬浮剂)+十二烷基苯磺酸钠0.60%(乳化剂)+聚丙烯酰胺0.20%(分散剂)+木质素磺酸钠0.10%(降黏剂)+膨润土10.0%+含油污泥。研究表明，该低固相含油污泥调剖剂能顺利进入岩心，岩心封堵率达到94%以上，突破压力达到7.0 MPa以上，具有良好的封堵效果。

低固相；含油污泥；调剖剂；渗透率；封堵率

油田采出液经脱水处理后形成了净化油和油田污水。油田污水在再生处理过程中，在除油罐、缓冲沉降罐和储水罐底部逐渐形成一层黑色黏稠液体，即含油污泥。这种油泥因含有残余的化学添加剂，具有较大的活性，因此也称活性污油泥。由于组成复杂，对含油污泥的处理和再生利用是油田化学研究中的难题之一[1]。目前采用的处理含油污泥的方法主要有以下[2-3]：①热处理法。通过化学热洗、焚烧、热解吸等方式除去含油污泥。②溶剂萃取处理法。采用溶剂将含油污泥中的油和其他有机物质萃取，通过蒸馏把溶剂从混合物中分离循环使用。③生物处理法。借助微生物的作用处理含油污泥中的有机物。④固化法。加入化学添加剂(固化剂)，与含油污泥发生一系列复杂的物理、化学变化，形成具有一定强度的稳定的抗水固体。在其他条件受到限制的情况下，对含油污泥的处理一般采用固化法。考虑到含油污泥产于地层，与地层有良好的配伍性等有利因素[4]，笔者根据固体颗粒调剖的作用特点[5]，对含油污泥实施化学处理。

1 含油污泥组成与粒径分析

1.1组成分析

表1 含油污泥组成分析结果表

取一定量含油污泥样品，用蒸馏法测其含水量，然后将蒸馏残余物趁热用砂心漏斗过滤，并用石油醚和丙酮的混合溶剂反复洗涤，直至残余物不含油为止，最后将盛有残余物的砂心漏斗放在85℃烘箱内恒温12h后称重[6](见表1)。由表1可知，含油污泥的固相含量低于2.0%，属于低固相含油污泥。为达到最佳的调剖效果，需要加入一定量的固体颗粒，固体颗粒的选择可根据地层孔隙结构来确定。考虑到油田现场应用的实际情况，选取油田常用的膨润土作为固体颗粒添加剂。

1.2粒径分析

采用Microtrac S3500激光粒度分析仪对分离出来的固体颗粒和膨润土的粒径分布进行测定(见图1和图2)。由图1和图2可知，含油污泥及固体颗粒的粒径主要分布在≤50μm的范围内，颗粒粒径的集中分布为调剖地层创造了良好条件。

图1 固体颗粒粒径组成分布曲线图 图2 膨润土粒径组成分布曲线图

2 调剖剂配方选定

2.1悬浮剂的筛选及用量的确定

含油污泥中有一定量的固体颗粒，为保证调剖剂有一定的悬浮能力，使调剖剂能顺利注入地层，需要在含油污泥中加入一定的悬浮剂。选择羧甲基纤维素钠(CMC)和黄原胶(XC)进行试验。

表2 悬浮剂对污泥稳定性的影响

在常温下，将50g含油污泥倒入250ml烧杯中，分别加入不同种类和用量的悬浮剂[7]及膨润土，使其固相含量保持在10%～15%(实际控制在12%)，搅拌10～30min后，取30ml加入带刻度的试管中静置，观察记录固体颗粒完全沉降时间(见表2)。由表2可知，羧甲基纤维素钠比黄原胶的悬浮能力强。因此，选择羧甲基纤维素钠作为悬浮剂，其用量以0.20%～0.30%为宜。

2.2乳化剂的筛选

表3 乳化剂对污泥稳定性的影响

为了使含油污泥调剖剂形成均一、稳定的分散液，需加入适量乳化剂来降低油水之间的界面张力[8]。分别加入质量分数为0.60%的OP-10、吐温-80、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和司盘-20共5种乳化剂进行筛选评价，测定油水分层时间，试验结果如表3所示。由表3可知，在乳化剂的质量分数为0.60%时，十二烷基苯环酸钠的油水分层时为44min，效果最佳，因此选定十二烷基苯环酸钠作为乳化剂。

2.3分散剂用量确定

表4 分散剂加量对污泥稳定性的影响

为拆散凝聚作用形成的较大、较强的油、水、泥结构，使固体颗粒和油较好地分散在水溶液中形成均一、稳定的乳化悬浮液，结合油田的施工情况，选取聚丙烯酰胺(分子量为2000万)作分散剂[9]。在悬浮剂羧甲基纤维素钠加量为质量分数0.25%、乳化剂十二烷基苯环酸钠加量为质量分数0.60%、分散剂聚丙烯酰胺加量为不同质量分数的情况下，用DV-Ⅲ Ultra Programmable数字流变仪测定调剖剂的黏度，观察记录调剖剂3h和12h的析水量(体积分数)，试验结果如表4所示。由表4可知，随着分散剂加入量的增大，调剖体系的黏度升高，析水量降低，表明该体系的稳定性进一步提高，但由于加大分散剂加入量会增大生产成本，因此确定分散剂加入量为0.2%。

2.4降黏剂用量的确定

表5 降黏剂加量对污泥稳定性的影响

考虑到含油污泥调剖剂要求黏度低(μ≤300mPa·s)、可泵性好这一要求，选取木质素磺酸钠(降黏剂)、质量分数为0.25%的羧甲基纤维素钠(悬浮剂)、质量分数为0.60%的十二烷基苯磺酸钠(乳化剂)、质量分数为0.20%聚丙烯酰胺(分散剂)及固相含量12%的膨润土(固相含量12%)，测定调剖剂的黏度和调剖剂3h和12h的析水量(体积分数)，试验结果如表5所示。

由表5可知，降黏剂的加入质量分数为0.10%～0.20%时，调剖剂的黏度μ≤300mPa·s，符合调剖剂的要求。由此确定低固相含油污泥调剖剂的配方为羧甲基纤维素钠0.25%(悬浮剂)+十二烷基苯磺酸钠0.60%(乳化剂)+聚丙烯酰胺0.20%(分散剂)+木质素磺酸钠0.10%(降黏剂)+膨润土10.0%+含油污泥。

3 含油污泥调剖剂封堵性能评价

将普通白石英粉用分析筛分成不同的粒径范围，洗净、烘干，按不同配比装入内径25mm、长300mm的不锈钢岩心筒中，制成具有不同渗透率的人造岩心，随后抽真空，计算孔隙体积和孔隙度，测定其水驱渗透率[10]。在一定压力下，将配置好的含油污泥调剖剂注入岩心，注入体积约为孔隙体积的3倍。在60℃温度下老化24h，然后用水驱替，观测并记录突破压力，待压力稳定后，测突破后水相渗透率，试验结果如表6所示。由表6可知，注入调剖剂的岩心模型在60℃温度下老化24h后，其渗透率明显降低，其封堵率在94%以上，突破压力达到7.0MPa以上。由此可见，该调剖剂具有良好的封堵效果。

表6 低固相含油污泥调剖剂岩心驱替试验数据

4 结论和建议

(1)低固相含油污泥调剖剂配方为悬浮剂0.25%+乳化剂0.60%+分散剂0.20%+降黏剂0.10%+膨润土10.0%+含油污泥时，其封堵率在94%以上，突破压力达到7.0MPa以上，具有良好的封堵效果。

(2)在现场施工时应根据地层孔隙结构调整固体颗粒添加剂的类型，由此进一步改善封堵效果。

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2013-06-17

罗跃(1958-)，男，教授，现主要从事油田化学方面的教学与研究工作。

TE357.46

A

1673-1409(2013)26-0128-03

[编辑] 李启栋