酸化返排液特征研究

黃利平，孟向麗，楊 淼，熊培祺

（中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452）

油水井酸化作為常規(guī)增產(chǎn)措施，在各海上油田廣泛應(yīng)用。渤海油田自2001年開始大規(guī)模應(yīng)用油井酸化解堵技術(shù)，取得了良好的解堵增油效果。海上平臺油井酸化返排液處理，由于平臺空間小等條件限制，一般采用井口加堿中和，進(jìn)油氣水處理系統(tǒng)即時處理工藝。隨著開發(fā)的進(jìn)行，由于平臺油氣水處理設(shè)備老化、處理藥劑復(fù)雜化等原因，中和后的酸化返排液進(jìn)入平臺處理系統(tǒng)，易造成處理系統(tǒng)不穩(wěn)定，部分高酸值油田[1]及老舊平臺甚至出現(xiàn)了因酸化返排，引起外輸原油含水超標(biāo)而短暫關(guān)停的現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了海上油井酸化的正常開展[2-4]。近年來，平臺現(xiàn)場酸化返排多采用井口加堿中和+簡單沉降過濾、回注注水井處理工藝，該工藝能有效避免酸化返排對平臺油氣水處理系統(tǒng)造成影響，但經(jīng)簡單處理后的酸化返排液由于各項(xiàng)指標(biāo)與注入水指標(biāo)差異大，易造成回注井堵塞。為進(jìn)一步認(rèn)識回注井堵塞原因，同時為海上平臺酸化返排液即時處理工藝優(yōu)化提供依據(jù)，對渤海某油井酸化返排液特征進(jìn)行了研究。

1 海上平臺酸化返排液處理工藝現(xiàn)狀

海上平臺油井酸化返排采用的井口加堿中和，進(jìn)油氣水處理系統(tǒng)工藝，易造成油氣水處理系統(tǒng)紊亂，最主要表現(xiàn)是破乳藥劑失效及電脫裝置掉電[5-8]。為避免油井酸化返排對平臺油氣水處理系統(tǒng)造成沖擊，現(xiàn)場工程師們結(jié)合各平臺的具體特征，提出了酸化返排液不加堿中和直接回注注水井、加堿中和回注注水井、加堿中和簡單處理后回注注水井等處理工藝，這些工藝雖然避免了油井酸化返排對油氣水處理系統(tǒng)造成沖擊的問題，但返排液不處理或經(jīng)簡單處理后回注注水井，易造成回注井堵塞?，F(xiàn)場為確保油井酸化返排施工的連續(xù)順利進(jìn)行，單口油井酸化返排液回注一般需預(yù)備2至3口回注井，避免出現(xiàn)因回注井堵塞造成返排中斷的現(xiàn)象，返排結(jié)束后，再對堵塞的回注井進(jìn)行二次解堵。

2 渤海某油井酸化返排液特征

渤海油田某油井酸化，采用常規(guī)緩速酸體系，酸液主要成分為鹽酸、氟硼酸及常規(guī)酸液添加劑，酸液用量90 m3，返排液處理采用井口加堿中和-緩沖罐重力沉降分離-籃式+袋式過濾-回注注水井工藝，平均返排液量200 m3/d，共返排5 d，返排結(jié)束后，油井恢復(fù)正常生產(chǎn)。該井酸化返排過程中，在井口對加堿中和后的不同時期返排液進(jìn)行取樣，取樣時間間隔為24 h，現(xiàn)場井口取樣溫度為45℃，共取回5 d的樣品。

2.1 油相含水率分析

取回樣品經(jīng)45℃恒溫水浴加熱2 h，收集各樣品上層浮油，參考GB/T 8929-2006《原油水含量的測定蒸餾法》，測試上層浮油含水率（見表1）。

該井取回的返排液樣品中含油較少，僅上部表層可見少量浮油，蒸餾法測試上層浮油含水率為6%～7%，說明酸化返排過程中，油相含量少，油相含水率低。

表1 各樣品上層浮油含水率

2.2 表觀特征分析

收集去浮油后的樣品，裝入100 mL脫水瓶中（見圖 1、表 2）。

圖1 不同時期去除浮油后返排液

表2 去除浮油后返排液樣品表觀特征

由返排液樣品的水相表觀特征分析可以得出，初期返排液中基本不含懸浮物，后期返排液中懸浮物含量增加非常明顯。

2.3 pH值測試

測試不同時期返排液的pH值，測試結(jié)果（見圖2）。

圖2 不同時期返排液樣品pH值

由圖2可以看出，隨著返排的進(jìn)行，返排液pH值逐漸升高，說明樣品酸性逐漸變?nèi)?。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，解堵液擠注順序?yàn)榍爸盟?主處理酸-后置酸-頂替液，前置酸用量相對較小，最先進(jìn)入地層，與地層反應(yīng)時間較長，酸液濃度消耗大；主處理酸隨后進(jìn)入地層，用量相對較大，與堵塞物反應(yīng)較徹底；后置酸用量最小，配方多與前置酸一致，與地層接觸時間相對較短，酸液濃度消耗有限；頂替液多為注入水或防膨液，用于將后置液頂入地層，一般不與地層接觸。酸化返排過程中，頂替液最先返出，而頂替液用量一般較小，故初期返排液主要為頂替液及后置酸殘液，呈現(xiàn)強(qiáng)酸性，隨后返排出的主處理酸殘液及前置酸殘液由于與地層接觸時間相對較長，酸液濃度消耗大，酸性逐漸變?nèi)酢，F(xiàn)場返排液井口加堿中和施工中，井口加堿速度一般相對固定，故中和酸性物質(zhì)能力也相對固定，初期返排液酸性較強(qiáng)，堿液未能完全中和，故出現(xiàn)了初期中和后殘液顯酸性，后期中和后殘液酸性逐漸變?nèi)醯默F(xiàn)象。

2.4 鐵含量測試

參考SY/T5523-2016《油田水分析方法》，使用UV-2100型紫外可見分光光度計，分別測試去浮油后5 d樣品的鐵含量，測試結(jié)果（見圖3）。

圖3 返排液鐵含量測試

由圖3可以看出，初期返排液中鐵含量非常高，總鐵含量高達(dá)6 000 mg/L以上，隨著返排的進(jìn)行，返排液中鐵含量迅速降低，后期返排液總鐵含量降至10 mg/L以下，說明酸化過程中，由于酸液對井筒管柱腐蝕和對鐵銹等物質(zhì)的溶蝕，返排液中鐵含量急劇增加。初期返排液由于酸性較強(qiáng)，鐵多以離子形態(tài)存在，故初期返排液樣品未因含鐵高而出現(xiàn)沉淀，后期返排液酸性變?nèi)?，易生成氫氧化鐵沉淀，導(dǎo)致沉淀物急劇增加，與后期返排液懸浮物含量明顯增加的特征吻合。

2.5 沉淀物體積測試

模擬井口返排液溫度，45℃恒溫水浴條件下，分別各取去浮油后返排液樣品100 mL至帶刻度的脫水瓶中，靜置24 h，觀察沉淀情況（見圖4）。

由圖4可以看出，隨著返排的進(jìn)行，返排液中沉淀物體積逐漸增加，初期返排樣品中無沉淀，后期返排液樣品中沉淀物體積約占總體積的6%。

圖4 100 mL返排液中沉淀物含量

2.6 懸浮物質(zhì)量測試

進(jìn)一步定量評價各時期返排液中懸浮物質(zhì)量，分別取不同時期去浮油后返排液樣品100 g，用濾紙過濾，105℃烘干4 h，稱重，測試各樣品中懸浮物質(zhì)量，測試結(jié)果（見圖5）。

圖5 100 g不同時期返排液樣品中懸浮物質(zhì)量

由圖5實(shí)驗(yàn)可以看出，不同時期返排液中懸浮物質(zhì)量增加明顯，懸浮物質(zhì)量約占樣品總質(zhì)量的0.04%～0.5%。參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYT5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，取樣的海上油田注入水指標(biāo)中懸浮物含量指標(biāo)應(yīng)≤30 mg/L，酸化返排液中懸浮物指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，是造成回注井堵塞的重要原因。

結(jié)合取樣井酸化返排液特征分析可以看出，酸化返排液中油相含量少，油相含水率低；隨著返排的進(jìn)行，返排液pH值逐漸升高，酸性逐漸變?nèi)?，總鐵含量逐漸降低，樣品中懸浮物含量增加明顯。含有大量懸浮物的返排液回注注水井，勢必會造成回注井堵塞。

3 返排液中懸浮物元素分析

進(jìn)一步分析返排液中懸浮物元素成分，將不同時期返排液樣品經(jīng)45 μm過濾膜過濾，收集上部過濾出的懸浮物，進(jìn)行XRF元素分析，由于第一天樣品未收集到懸浮物，故未進(jìn)行分析（見表3～表6）。

抽濾過程中，過濾膜表面的懸浮物呈現(xiàn)明顯的黑褐色油泥狀，說明懸浮物含有原油，而實(shí)際XRF元素分析無法對原油元素進(jìn)行分析，故出現(xiàn)XRF元素分析結(jié)果中各元素質(zhì)量百分比總和偏低的現(xiàn)象；由XRF分析結(jié)果可以看出，樣品中無機(jī)物成分較少，元素以Ca、Fe、Al、Si為主。

表3 第二天懸浮物樣品XRF分析結(jié)果

表4 第三天懸浮物樣品XRF分析結(jié)果

表5 第四天懸浮物樣品XRF分析結(jié)果

表6 第五天懸浮物樣品XRF分析結(jié)果

4 結(jié)論

（1）渤海油田油井酸化返排液直接回注或經(jīng)簡單處理后回注注水井，返排液中懸浮物、鐵含量嚴(yán)重超標(biāo)，是造成回注井堵塞的主要原因。

（2）不同時期酸化返排液特征差異明顯，初期返排液酸性強(qiáng)，總鐵含量高達(dá)6 000 mg/L以上，基本不含沉淀，隨著返排的進(jìn)行，返排液酸性逐漸變?nèi)?，總鐵含量逐漸降低至10 mg/L以下，懸浮物含量增加明顯，懸浮物沉淀后的體積逐漸增加至總體積的6%，懸浮物質(zhì)量逐漸增加至總質(zhì)量的0.5%。

（3）XRF分析表明，返排液懸浮物主要為原油和無機(jī)物的混合物，無機(jī)物含量較少，無機(jī)物元素以Ca、Fe、Al、Si為主。

（4）正確認(rèn)識酸化返排液特征，采用合適的工藝解決返排液中懸浮物、鐵含量嚴(yán)重超標(biāo)等問題，是海上平臺酸化返排液即時處理工藝成功的關(guān)鍵。

［1］師麗娟，等.蓬萊高酸原油中環(huán)烷酸的結(jié)構(gòu)組成［J］.華東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，33（3）：314-317.

［2］郭海軍，段明，張健，等.酸化返排液對原油乳化液穩(wěn)定性的影響［J］.油田化學(xué)，2008，25（2）：130-132.

［3］夏旖旎.油井酸化返排液處理工藝技術(shù)研究［D］.成都：西南石油大學(xué)，2014.

［4］修海媚，等.海上壓裂返排液處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2015，29（6）：138-140.

［5］衛(wèi)秀芬.壓裂酸化措施返排液處理技術(shù)方法探討［J］.油田化學(xué)，2007，24（4）：384-388.

［6］孫月文.埕島油田酸化油成因及乳化特性分析［J］.油田化學(xué)，2010，7（1）：22-24.

［7］李平，鄭曉宇，朱建民，等.原油乳狀液的穩(wěn)定與破乳機(jī)理研究進(jìn)展［J］.精細(xì)化工，2001，18（2）：89-92.

［8］叢娟，岳湘安，尤源，等.石油磺酸鹽與原油乳化影響因素研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（5）：46-49.