含油污泥调剖堵剂配制及效果

2023-09-11马琦贾亚东马富玲许岭峰

石化技术 2023年8期

马琦贾亚东马富玲许岭峰

克拉玛依博达生态环保科技有限责任公司新疆克拉玛依 834000

我国环保法在近几年已经将含油污泥列入到危险废弃物当中，若要处理与转运含油污泥都需要环保部门的控制，但是油田在生产过程中含油污泥的处理限制了油田正常生产。含油污泥主要是油田原油生产过程中出现的废弃物，其中的主要成分是来自与地层深部的油层中泥沙、沥青、胶纸以及石蜡等等方面的石油重类物质，该类物质若是没有经过细心处理，对自然环境会造成一定程度的污染，正确处理的话能够实现二次资源的利用。有组织的收集并且研发出含油污泥的经济实用无害化处理或者二次利用技术，不但能够获得经济效益，还能够降低原油生产过程中造成的环境污染。在这个资源越来越匮乏的时代，安全环保综合治理以及应用技术已经逐渐引起重视[1]。本文主要针对江汉油区钟市油田和马王庙油田的含油污泥调剖技术进行探讨，以促进含油污泥的再次利用。

1 含油污泥调剖剂的研制

1.1 含油污泥组成与物化性质

含油污泥外观为黑色黏稠状，并且可流动。通过蒸馏法来测定其中的含水率；蒸馏之后残留物通过有机溶剂萃取、蒸发以及称量来测定其中的含油量；萃取之后留下的残渣通过过滤、烘干、洗盐以及称盐来测定固含量和可溶性。

通过相关数据分析可知含油污泥中的含水量最高，都高于50%，其中的水易处理且易泵送；钟市含油污泥的含油量与固含量相较于马王庙偏低，需要在其中添加一些固相堵剂；由于江汉油田开采出来的原油水矿化程度较高，这就导致钟市开采出来的含油污泥具有较高的可溶性盐含量。

表1为含油污泥水的分析结果。其中钟市分离出来的污水矿化度比马王庙更高，钟市开采出来的含油污泥与实验地区的油田具有更好的配伍性。此外，由于含油污泥中的含油量较低，并且其中的油组大多都是呈现胶质的沥青状为主要形态，这也是含油污泥在水基的调剖剂中保持悬浮稳定形态的重要原因。

表1 含油污泥水分析结果

含油污泥经过洗油以及洗盐之后残留的颗粒状固体，经过电镜扫描后观察分析得出，其中主要是方解石、少量石英、少量含铁化合物以及泥质[2]。借助激光粒度分析仪准确测量出含油污泥当中的颗粒粒径实际分布情况，结果见表2。

表2 含油污泥中固相颗粒及固相添加剂的粒径分布

从表2中不难看出：钟市的含油污泥固相多以中小颗粒为主，并且分布比较均匀；而马王庙的含油污泥固相颗粒多数以中大颗粒为主，马王庙与钟市的污泥具有的共有特点是在10～20μm的颗粒量基本一致，最大的颗粒粒径也都控制在60μm之内。

1.2 含油污泥调剖剂简介

在本次的试验中研究的含油污泥调剖剂后期会用于克拉玛依的油田注水井当中。高渗透层的孔隙直径是11.532μm，但是低渗透的平均孔隙直径是3.978μm。在这样的状况下需要选择高效的封堵高渗透层，能够降低对低渗透层的伤害，这也是研制出有效的含油污泥调剖剂的主要原因[3]。堵剂粒径与地层孔径之间的比值限制在1/3～1/7之间，能够起到更加有效的封堵效果。并且根据克拉玛依油田注水井的现实状况比较分析所得，调剖的颗粒堵剂粒径应当选择1.6～3.8μm即可。所以，可以选取钟市的含油污泥来当作研制调剖剂的主剂，并且在里面适当加入超细碳酸钙粉来充当固相添加剂，借此来缓解钟市污泥中固相含量不足的问题。要提高含油污泥调剖剂的黏度，可以在其中加入筛选的高分子稠化剂；若是要降低含油污泥的沉降速度、提升含油污泥的悬砂能力、增强含油污泥的稳定性能，以此更好地满足矿场的现场施工要求，在里面可以适当地添加一些筛选之后的悬浮剂，这样可以使得颗粒的沉降时间变成4～5h。

2 含油污泥调剖剂室内物理实验模拟

2.1 岩心封堵

此次实验主要采用的是渗透级差为10的平行双岩心组。在开始封堵实验之前要先切一小段下来主要用在扫描电镜、压汞还有铸体薄片中。在实验中加入适当量的含油污泥调剖剂，关闭之后，放置不同时间，计算出封堵率。图1主要是双岩心组最后呈现出来的封堵实验曲线，其中不难看出研制的调剖剂产生了较好的封堵效果，并且对低渗透岩心的伤害较小。

图1 含油污泥调剖剂平行双岩心组封堵实验曲线

从分析封堵前后产生的压汞实验的数据可以得出，借助含油污泥调剖剂进行封堵之后，高渗透岩心的排驱压力逐渐变大，孔吼半径变小，物性降低，这也反映出调剖剂起到了良好的封堵效果。

通过观察高渗透岩心被调剖剂封堵前后的铸体薄片，封堵之后高渗透岩心的面孔率稍有下降，平均孔隙直径也呈现下降的趋势，孔隙连通性降低，孔吼与吼道中需要外来填充物增加。

根据扫描电镜照片来看，在进行调剖之前具有较好的连通性孔道，在进行调剖之后连通孔道大部分都被外来的填充物堵塞。通过分析岩心封堵实验数据发现，研制的含油污泥调剖剂注入的效果较好的量应当控制在2 PV，关闭的时间为48～72间，具有较好的调剖效果，产生的封堵效率在九成以上，伤害值减少到20%以内[4]。

2.2 注入方式和注入参数优化

通过分析不同段塞结构注入岩心封堵实验曲线得知，加入2PV的含油污泥调剖剂若是被分成2个段塞来注入，会比连续注入呈现出来的封堵效果更好，分成3个段塞注入的效果又比分成2个段塞注入的效果好。由此可以得出，在矿场的实际应用当中，含油污泥调剖剂可以采用多段塞的方法来注入能够取得更好的效果。

通过分析观察含油污泥调剖剂封堵岩心的耐冲刷性的实验可以得出，封堵之后的岩心在进过30 PV注水冲刷后仍然可以保持较好的封堵效果。经过一系列的优化升级配方与注入参数的调整，封堵的强度更加，封堵有效时间变长，可以下放到矿场试验中[5]。

3 现场调剖试验

对广北油田的注水井使用含油污泥调剖剂开展调剖施工，总共注入调剖剂为2719m3。此外，为了满足现场施工的实际要求，开发了撬装式污泥调剖装置为中心的撬装式流程以及水泥压裂车活动式流程，形成了适合试验区的防污解堵技术[5]。

3.1 选井原则

对以上研制的含油污泥调剖剂选择的注水井要做到以下三点原则：

原则一：有较大的渗透率级差或者是存在裂缝，并且出现负压吸水的状况；

原则二：注水井对应的油井含水上升速度较快，与油井之间有良好的连通性；

原则三：注水井的井况呈现良好的状态，目的层没有窜槽出现。

3.2 施工工艺流程

含油污泥调剖剂调剖施工工艺流程，如图2所示。

图2 含油污泥调剖剂调剖施工工艺流程

3.3 现场应用效果

广204井，改井田有过2次压裂，在本次的调剖施工之前13.5m3/h排量正注水100m3，油、套压都为0。对其开展含油污泥调剖施工之后，恢复了正常注水，注水的压力值上升到8～9MPa，持续稳定注水长达6个月。与其对应的油井广43井以及广205井产油量稳定并且上升的趋势，含水也同样保持稳定。油井的油量产量呈现增加的状态[4]。

广102井。该油田的地层之间有裂缝状况，在尝试注水时会出现负压的状况。之前尝试用冻胶与双液法堵剂去进行调剖，最后取得的效果都不太理想，有效期较短，分别为12d与3d。在采用含油污泥调剖剂之后，采用多段塞的方式注入，总共挤注含油污泥调剖剂为50m3，在恢复正常注水之后，注水的压力从0上升到6～8MPa，注水的压力由对应的油井广208井反应较为明显，平均日产液量由21.5t/d上升到25.7t/d，日产油量由8.3 t/d上升到13.2 t/d，含水由61.3%下降到48.5%[5]。