含油污泥調剖堵劑配制及效果

馬琦 賈亞東 馬富玲 許嶺峰

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我國環保法在近幾年已經將含油污泥列入到危險廢棄物當中，若要處理與轉運含油污泥都需要環保部門的控制，但是油田在生產過程中含油污泥的處理限制了油田正常生產。含油污泥主要是油田原油生產過程中出現的廢棄物，其中的主要成分是來自與地層深部的油層中泥沙、瀝青、膠紙以及石蠟等等方面的石油重類物質，該類物質若是沒有經過細心處理，對自然環境會造成一定程度的污染，正確處理的話能夠實現二次資源的利用。有組織的收集并且研發出含油污泥的經濟實用無害化處理或者二次利用技術，不但能夠獲得經濟效益，還能夠降低原油生產過程中造成的環境污染。在這個資源越來越匱乏的時代，安全環保綜合治理以及應用技術已經逐漸引起重視[1]。本文主要針對江漢油區鐘市油田和馬王廟油田的含油污泥調剖技術進行探討，以促進含油污泥的再次利用。

1 含油污泥調剖劑的研制

1.1 含油污泥組成與物化性質

含油污泥外觀為黑色黏稠狀，并且可流動。通過蒸餾法來測定其中的含水率；蒸餾之后殘留物通過有機溶劑萃取、蒸發以及稱量來測定其中的含油量；萃取之后留下的殘渣通過過濾、烘干、洗鹽以及稱鹽來測定固含量和可溶性。

通過相關數據分析可知含油污泥中的含水量最高，都高于50%，其中的水易處理且易泵送；鐘市含油污泥的含油量與固含量相較于馬王廟偏低，需要在其中添加一些固相堵劑；由于江漢油田開采出來的原油水礦化程度較高，這就導致鐘市開采出來的含油污泥具有較高的可溶性鹽含量。

表1為含油污泥水的分析結果。其中鐘市分離出來的污水礦化度比馬王廟更高，鐘市開采出來的含油污泥與實驗地區的油田具有更好的配伍性。此外，由于含油污泥中的含油量較低，并且其中的油組大多都是呈現膠質的瀝青狀為主要形態，這也是含油污泥在水基的調剖劑中保持懸浮穩定形態的重要原因。

表1 含油污泥水分析結果

含油污泥經過洗油以及洗鹽之后殘留的顆粒狀固體，經過電鏡掃描后觀察分析得出，其中主要是方解石、少量石英、少量含鐵化合物以及泥質[2]。借助激光粒度分析儀準確測量出含油污泥當中的顆粒粒徑實際分布情況，結果見表2。

表2 含油污泥中固相顆粒及固相添加劑的粒徑分布

從表2中不難看出：鐘市的含油污泥固相多以中小顆粒為主，并且分布比較均勻；而馬王廟的含油污泥固相顆粒多數以中大顆粒為主，馬王廟與鐘市的污泥具有的共有特點是在10～20μm的顆粒量基本一致，最大的顆粒粒徑也都控制在60μm之內。

1.2 含油污泥調剖劑簡介

在本次的試驗中研究的含油污泥調剖劑后期會用于克拉瑪依的油田注水井當中。高滲透層的孔隙直徑是11.532μm，但是低滲透的平均孔隙直徑是3.978μm。在這樣的狀況下需要選擇高效的封堵高滲透層，能夠降低對低滲透層的傷害，這也是研制出有效的含油污泥調剖劑的主要原因[3]。堵劑粒徑與地層孔徑之間的比值限制在1/3～1/7之間，能夠起到更加有效的封堵效果。并且根據克拉瑪依油田注水井的現實狀況比較分析所得，調剖的顆粒堵劑粒徑應當選擇1.6～3.8μm即可。所以，可以選取鐘市的含油污泥來當作研制調剖劑的主劑，并且在里面適當加入超細碳酸鈣粉來充當固相添加劑，借此來緩解鐘市污泥中固相含量不足的問題。要提高含油污泥調剖劑的黏度，可以在其中加入篩選的高分子稠化劑；若是要降低含油污泥的沉降速度、提升含油污泥的懸砂能力、增強含油污泥的穩定性能，以此更好地滿足礦場的現場施工要求，在里面可以適當地添加一些篩選之后的懸浮劑，這樣可以使得顆粒的沉降時間變成4～5h。

2 含油污泥調剖劑室內物理實驗模擬

2.1 巖心封堵

此次實驗主要采用的是滲透級差為10的平行雙巖心組。在開始封堵實驗之前要先切一小段下來主要用在掃描電鏡、壓汞還有鑄體薄片中。在實驗中加入適當量的含油污泥調剖劑，關閉之后，放置不同時間，計算出封堵率。圖1主要是雙巖心組最后呈現出來的封堵實驗曲線，其中不難看出研制的調剖劑產生了較好的封堵效果，并且對低滲透巖心的傷害較小。

圖1 含油污泥調剖劑平行雙巖心組封堵實驗曲線

從分析封堵前后產生的壓汞實驗的數據可以得出，借助含油污泥調剖劑進行封堵之后，高滲透巖心的排驅壓力逐漸變大，孔吼半徑變小，物性降低，這也反映出調剖劑起到了良好的封堵效果。

通過觀察高滲透巖心被調剖劑封堵前后的鑄體薄片，封堵之后高滲透巖心的面孔率稍有下降，平均孔隙直徑也呈現下降的趨勢，孔隙連通性降低，孔吼與吼道中需要外來填充物增加。

根據掃描電鏡照片來看，在進行調剖之前具有較好的連通性孔道，在進行調剖之后連通孔道大部分都被外來的填充物堵塞。通過分析巖心封堵實驗數據發現，研制的含油污泥調剖劑注入的效果較好的量應當控制在2 PV，關閉的時間為48～72間，具有較好的調剖效果，產生的封堵效率在九成以上，傷害值減少到20%以內[4]。

2.2 注入方式和注入參數優化

通過分析不同段塞結構注入巖心封堵實驗曲線得知，加入2PV的含油污泥調剖劑若是被分成2個段塞來注入，會比連續注入呈現出來的封堵效果更好，分成3個段塞注入的效果又比分成2個段塞注入的效果好。由此可以得出，在礦場的實際應用當中，含油污泥調剖劑可以采用多段塞的方法來注入能夠取得更好的效果。

通過分析觀察含油污泥調剖劑封堵巖心的耐沖刷性的實驗可以得出，封堵之后的巖心在進過30 PV注水沖刷后仍然可以保持較好的封堵效果。經過一系列的優化升級配方與注入參數的調整，封堵的強度更加，封堵有效時間變長，可以下放到礦場試驗中[5]。

3 現場調剖試驗

對廣北油田的注水井使用含油污泥調剖劑開展調剖施工，總共注入調剖劑為2719m3。此外，為了滿足現場施工的實際要求，開發了撬裝式污泥調剖裝置為中心的撬裝式流程以及水泥壓裂車活動式流程，形成了適合試驗區的防污解堵技術[5]。

3.1 選井原則

對以上研制的含油污泥調剖劑選擇的注水井要做到以下三點原則：

原則一：有較大的滲透率級差或者是存在裂縫，并且出現負壓吸水的狀況；

原則二：注水井對應的油井含水上升速度較快，與油井之間有良好的連通性；

原則三：注水井的井況呈現良好的狀態，目的層沒有竄槽出現。

3.2 施工工藝流程

含油污泥調剖劑調剖施工工藝流程，如圖2所示。

圖2 含油污泥調剖劑調剖施工工藝流程

3.3 現場應用效果

廣204井，改井田有過2次壓裂，在本次的調剖施工之前13.5m3/h排量正注水100m3，油、套壓都為0。對其開展含油污泥調剖施工之后，恢復了正常注水，注水的壓力值上升到8～9MPa，持續穩定注水長達6個月。與其對應的油井廣43井以及廣205井產油量穩定并且上升的趨勢，含水也同樣保持穩定。油井的油量產量呈現增加的狀態[4]。

廣102井。該油田的地層之間有裂縫狀況，在嘗試注水時會出現負壓的狀況。之前嘗試用凍膠與雙液法堵劑去進行調剖，最后取得的效果都不太理想，有效期較短，分別為12d與3d。在采用含油污泥調剖劑之后，采用多段塞的方式注入，總共擠注含油污泥調剖劑為50m3，在恢復正常注水之后，注水的壓力從0上升到6～8MPa，注水的壓力由對應的油井廣208井反應較為明顯，平均日產液量由21.5t/d上升到25.7t/d，日產油量由8.3 t/d上升到13.2 t/d，含水由61.3%下降到48.5%[5]。

4 結束語

綜上所述，經過對含油污泥調剖劑的實驗研制以及應用效果可知，其有利于提高采收效率，綜合治理油田，降低生產成本，對促進油田的環保與開發都有較為重要的意義。