油泥砂調剖用懸浮劑的篩選與評價

夏福松 山東明君計量檢測技術有限責任公司

油泥砂是石油開采和原油煉制過程中產生的危險廢棄物，成分比較復雜，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。《國家清潔生產促進法》和《固體廢棄物環境污染防治法》要求必須對含油污泥進行無害化處理。

隨勝利油田每年產生油泥砂在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，增強地層的堵塞率的回注調剖技術已成為處理油泥砂的有效方式。通過大量實驗，研制并篩選出適用于目標地區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，通過加入適量的懸浮劑形成油泥體系，有利于延長懸浮穩定時間、增加回注深度、提高封堵率。測試樣品處理后油泥砂含量為20%，懸浮劑濃度為0.2%～0.3%，考察時間為72h。

一、油泥砂調剖用懸浮劑的研制

（一）油泥砂組分分析

通過檢測，目標地區油泥砂的含水率、污泥濃度、礦物油、粒徑中值檢測結果見表1。

表1 油泥砂組分分析數據

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定的懸浮液回注地層，適用于注水井調剖。X射線衍射分析結果，油泥砂的礦物種類主要以石英、鉀長石、斜長石為主，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合懸浮劑主劑，再添加分散劑、增強劑，制成8種復合懸浮劑。復合懸浮劑的作用是延長油泥砂中固體顆粒的懸浮時間，提高可泵性能。

二、油泥砂調剖用懸浮劑的篩選及評價

（一）復合懸浮劑的篩選

考察項目：包括表觀粘度、熱穩定性、懸浮穩定時間、分散性、顆粒沉降時間，理論上來說，在保證注入性的情況下，體系的黏度越高，懸浮穩定性越好。綜合以上各項指標和經濟性因素，優選復合懸浮劑A2、A8。

（二）懸浮劑穩定懸浮的室內評價

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構形狀不規整，這種不規整結構是污泥顆粒易沉降、懸浮性差的主要原因；油泥砂懸浮體系顆粒包裹在網狀結構中，增強結構穩定性，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電位分析儀上測定樣品的Zeta電勢。實驗數據表見表2。

表2 加劑前后油泥砂體系Zeta電勢數據表

Zeta電勢與油泥砂懸浮體系穩定性密切相關，Zeta電勢絕對值越大，體系穩定性越好。油泥砂樣品加劑后 Zeta電勢絕對值有大幅度提高，加入復合懸浮劑A2后Zeta電勢絕對值較高，懸浮體系更穩定。

3.加劑前后油泥砂體系粘度

將恒溫水浴設定為（70±0.1）℃，將轉子與粘度計連接，將待測溶液（1500mg/L）移入測量筒中，恒溫10min，然后設定轉速為6r/min，按粘度計使用說明書進行粘度測定，由于樣品粘度存在波動，在測定時應穩定5min，待粘度相對穩定后，讀取粘度值。實驗數據見表3。

表3 加劑前后油泥砂體系表觀粘度數據表

加懸浮劑后油泥砂懸浮體系粘度增大，增加了體系穩定性。

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，能體現出氨基（N-H）、酰胺基團（C=O、C-N、N-H）峰值波數的偏移，表明氨基和酰胺基團都參與了油泥砂體系穩定懸浮作用。此外，羥基（O-H）和羧基（C-OH）也參與了污泥穩定懸浮作用。

5.油泥砂懸浮體系對巖心的封堵性能

選取填砂管，模擬地層溫度及壓力，在60℃下進行室內模擬驅替實驗，評價油泥砂懸浮體系對巖心的封堵性能。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，封堵率達到87%以上。證實優選的復合懸浮劑A2可以用于油泥砂調剖，提高注入水的波及體積。

三、結論

目標地區油泥砂的資源化處理，可以用于注水井調剖。研制的8種復合懸浮劑，經過實驗篩選出復合懸浮劑A2、A8。

經過油泥砂懸浮體系的穩定懸浮表征測試，表明油泥砂懸浮體系具備較好的封堵性能，復合懸浮劑A2可以用于油泥砂調剖。