CN100375773C - 一种利用废弃的含油污泥配制的用于注水井的调堵剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用废弃的含油污泥配制的用于注水井的调堵剂。解决现有的调堵剂成本高及含油污泥污染环境的问题。该利用废弃的含油污泥配制的用于注水井的调堵剂由下列组分组成，下列各组分按质量百分比配比：含油污泥99.65%、R型乳化剂0.15%、W中型稳定剂0.05%及X型稀释剂0.15%。该调剖剂成本低又解决了含油污泥会污染环境的问题。
Description
技术领域：
本发明涉及油田采油领域中用的一种助剂，尤其是一种利用废弃含油污泥配制的用于注水井的调堵剂。
背景技术：
目前有部分注入井注入压力低，这严重影响驱油效果，这些井的井下存在特高渗透层。这种情况下，注入的聚合物或水只能沿着特高渗透层推进，其他层不能注入，造成聚合物溶液或水的无效循环而驱油效率低。对这些特高渗透层进行治理，合理提高全井注入压力，解放其他层，很有必要，可提高驱油效率。有效的方法就是对这些井采取调堵措施，但目前一般的调剖剂成本都比较高。
同时，在油田生产过程中，含油污泥是油田日常生产中伴生的无法再利用的工业废弃物，仅大庆采油一厂水处理系统每年约有255台压力容器清污，约12000立方米，油气站库每年约有520台压力容器清污，年清污量约23500立方米，两相合计年产污泥35500立方米。这些含油污泥难以处理，以往的处理常用方法是挖坑深埋，会对环境造成严重污染。
发明内容：
为了克服背景技术的不足，本发明提供一种利用废弃含油污泥配制的用于注水井的调堵剂，该调剖剂成本低又解决了含油污泥会污染环境的问题。
本发明的技术方案是：该利用废弃的含油污泥配制的用于注水井的调堵剂由下列组分组成，下列各组分按质量百分比配比：含油污泥99.65％、R型乳化剂0.15％、W中型稳定剂0.05％及X型稀释剂0.15％。
上述的含油污泥中含油10～20％、含泥砂30～50％及含水30～50％；R型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；W中型稳定剂为羧甲基纤维素钠；X型稀释剂为磺化单宁。
本发明具有如下有益效果：本发明利用含油污泥配制成调堵剂，对低压井进行调堵。可达到既废物利用，又可以对低压井进行治理的目的。
调堵剂中用的基础体系是含油污泥，含油污泥来源于地层岩石中剥落的胶结物，由油井产出液携带到地面，其主要成分是水、泥砂、胶质沥青质和蜡质，各成分所占比例因影响因素较多而变化较大，具有以下特性：自然降解困难，成分不固定，不是稳定体系；自然分散困难，强制稀释分散后，油泥分层严重，无法泵送。
一、含油污泥的含油量、含泥砂量适用范围调整。
1、泥砂量范围的确定：
依据现场配制设备条件、以往泥浆配制及输送经验及调堵剂体系需要，即浆体漏斗粘度<100s，比重介于1.2-1.4期间较为理想。由于泥砂与水配比实验后进行含油量的确定实验，体系加油后比重会下降，粘度会增加，同时，泥含量高有利于油的分散及体系稳定，在多种因素要求下，我们对不同泥砂与水的配比进行实验，选取泥砂与水的配比小于1.27的泥水组成，实验结果见下表1。
泥砂与水的配比实验 表1
| 序号 | 泥砂∶水 | 比重 | 漏斗粘度 |
| 1 | 2∶1 | 1.61 | >80″ |
| 2 | 1.4∶1 | 1.5 | 50.4″ |
| 3 | 1.27∶1 | 1.46 | 36.6″ |
| 4 | 0.9∶1 | 1.33 | 21.0″ |
泥、砂配比实验 表2
| 序号 | 泥∶砂 | 比重 | 沉降时间 |
| 1 | 30∶70 | 1.48 | 迅速沉降 |
| 2 | 40∶60 | 1.47 | 迅速沉降 |
| 3 | 50∶50 | 1.45 | <1分钟 |
| 4 | 60∶40 | 1.40 | >1分钟 |
上述两组实验中可以看出：泥、砂含量比例不同影响体系稳定性，优选出砂含量不超过泥砂总量的50％、泥砂与水的配比小于1.27的组成，将这样的范围作为含油污泥调堵剂基础体系的第一部分构成。
2、含油量的确定：
不同含油量的测定，实验结果见下表3及表4。
在泥砂与水配比为1.27∶1基础上进行 表3
| 序号 | 含油量(％) | 比重 | 漏斗粘度 | 样品状况 | 沉降时间 |
| 1 | 0 | 1.46 | 36.6″ | 5分钟 | |
| 2 | 5 | 1.40 | 2′40″ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
| 3 | 10 | 1.35 | 4′2″ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
| 4 | 20 | 1.25 | >5′ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
| 5 | 30 | 1.19 | >5′ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
同时，为增大调堵剂使用范围，以防止在现场注入过程中注入压力偏大而造成调堵剂注不进去的情况，进行了低比重调堵剂室内实验，实验结果见表4
在泥砂与水配比为0.8∶1基础上进行 表4
| 序号 | 含油量(%) | 比重 | 漏斗粘度 | 样品状况 | 沉降时间 |
| 1 | 0 | 1.32 | 23″ | 5分钟 | |
| 2 | 5 | 1.29 | 36″ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
| 3 | 10 | 1.25 | 43.8″ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
| 4 | 20 | 1.13 | 1′49″ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
| 5 | 30 | 1.11 | >3′ | 在添加剂作用下，样品分散、稳定、乳化良好。 | >24小时 |
从实验中可以看出：泥砂与水配比<0.7的体系，虽比重较低，但存在油在体系中乳化不好，体系不稳定等情况。
根据以上实验以及在O/W型乳化液中可以得出油含量不超过30％的范围，我们认为含油污泥调堵体系可用污油范围为5％-30％之间，且随污油量增加，粘度增加明显。根据以上实验，我们认为可用作含油污泥深度调堵剂基础体系配比为：含油(10-20％)+含泥砂(30-50％)+含水(30-50％)。
二、由于含油污泥的特性一含油、含泥砂，为使之成为一稳定、分散、均质体系，具有一定粘度可泵送的O/W型乳化悬浮液，需添加乳化剂和稳定剂。
1、调堵剂中添加剂的确定：
乳化剂筛选实验 表5
| 序号 | 乳化剂品种 | 乳化前含油污泥状况 | 乳化前含油污泥状况 | 沉降时间 |
| 1 | 纯碱 | 搅拌后油、水、泥分层。 | 仍有分层。 | 2分钟 |
| 2 | OP型 | 搅拌后油、水、泥分层。 | 仍有分层，但层间距离加大。 | 10分钟 |
| 3 | R型乳化剂 | 搅拌后油、水、泥分层。 | 分层消失，原油呈细颗粒分布。 | >4小时 |
从表5可以看出R型乳化剂有较好的乳化性能。
稳定剂筛选实验(已加R型乳化剂) 表6
| 序号 | 稳定剂 | 添加前含油污泥状况 | 添加后含油污泥状况 | 漏斗粘度 | 沉降时间 |
| 1 | W<sub>1</sub>型 | 乳化良好，但长时间泥砂有下沉现象。 | 体系稳定、分散、均质，流动性较差。 | >15′ | >24小时 |
| 2 | W<sub>中</sub>型 | 乳化良好，但长时间泥砂有下沉现象。 | 体系稳定、分散、均质，流动性好。 | 4′20 | >24小时 |
从表6可以得出W中型稳定剂作为含油污泥调堵剂体系的稳定剂。
2、添加剂用量确定实验：
在基础体系配比条件下进行了添加剂用量确定实验。
添加剂用量实验(基础体系用量为1000ml) 表7
| 序号 | R型乳化剂(％) | W<sub>中</sub>型稳定剂(％) | X型稀释剂(％) | 漏斗粘度 | 沉降时间 |
| 1 | 0.1 | 0.05 | 4′20″ | >24小时 | |
| 2 | 0.15 | 0.05 | 4′2″ | >24小时 | |
| 3 | 0.15 | 0.03 | 4′ | 6小时 | |
| 4 | 0.15 | 0.05 | 0.01 | 3′50″ | >24小时 |
| 5 | 0.15 | 0.05 | 0.05 | 3′2″ | >24小时 |
| 6 | 0.15 | 0.05 | 0.07 | 2′11″ | >24小时 |
| 7 | 0.15 | 0.05 | 0.15 | 65″ | >24小时 |
为此，在基础体系配比条件下，含油污泥深度调堵剂体系配方为：
基础体系(99.65％)+R型乳化剂(0.15％)+W中型稳定剂(0.05％)+X型稀释剂(0.15％)。该配比使调堵剂成为分散均匀稳定、可泵送的O/W型乳化含油悬浮液。
用上述方法配制的含油污泥调堵机理：当含油污泥乳化悬浮液注入油层，在到达一定的深度后，受地层孔隙剪切、吸附及地层水稀释等作用，乳化悬浮体系分解，体系中的泥质等成分沉降、吸附在大孔道中，使大孔道通径变小或形成堵塞，增加注入水的渗流阻力，迫使注入水改变流动方向，从而起到提高注入水的波及体积，达到改善注水开发效果的目的。
该调堵剂的主要技术经济指标与指标完成情况对比表：表8
| 主要技术经济指标 | 指标完成情况 |
| 1.确定调堵剂的配方，达到配伍性好，体系分散良好，可泵性好，地面稳定性可达ld以上； | 1.研制、确定调堵剂的配方，达到了配伍性好，体系分散良好，可泵性好，地面稳定性可达1d以上的目的； |
| 2.通过模拟实验，对污泥调堵剂的性能进行评价，为现场实施提供依据； | 2.通过岩心实验说明；含油污泥调堵体系具有良好的注入能力和一定的调堵能力； |
| 3.确定污泥调堵剂的现场配制和注入工艺，达到完善可行；研制的注入设备日注污泥100m3。 | 3.确定污泥调堵剂的现场配制和注入工艺，现场证实完善可行；研制的注入设备日注污泥可达150m3以上。 |
| 4.确定现场调堵工艺，形成一套设计方法，包括调堵剂的注入量、注入管柱、注入压力等； | 4.确定现场调堵工艺，形成了一套合理设计方法，包括调堵剂的注入量、注入管柱、注入压力等； |
| 5.现场实施3-5口井，按施工设计量顺利注入，调堵后注入压力稳定或上升，成功率80％。 | 5.现场实施6口井，按施工设计量顺利注入，调堵后注入压力上升，成功率100％。 |
| 6、单井药品费不超过15万元。 | 6、单井药品费不超过11万元。 |
附图说明：
图1中丁3-P5井试验前后吸入对比曲线；
图2中丁3-P7井试验前后吸入对比曲线。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明：该利用废弃的含油污泥配制的用于注水井的调堵剂由下列组分组成，下列各组分按质量百分比配比：含油污泥99.65％、R型乳化剂0.15％、W中型稳定剂0.05％及X型稀释剂0.15％。上述的含油污泥中含油10～20％、含泥砂30～50％及含水30～50％；R型乳化剂优选十二烷基苯磺酸钠；W中型稳定剂优选羧甲基纤维素钠；X型稀释剂优选磺化单宁。
调剖剂配制工艺：利用传送装置将含油污泥传送到配制罐搅拌，
将乳化剂、悬浮剂和稀释剂加入到配制罐含油污泥浆中，搅拌摇匀。由泥浆泵将含油污泥调堵剂注入井内。注入过程要严格控制压力，尽量保持在低压力下注入。
用上述方案配制的调堵剂进行室内岩心实验：方案是注入油泥1.OPV，饱和模型用水和驱替用水均采用人工模拟合成盐水(矿化度3700.0mg/1)，模拟盐水均经由二次蒸馏水配置，且使用前经0.2μm微孔滤膜过滤。实验模型选用不同粒径石英砂经压实添装的填砂管，尺寸Ф×L＝2.0cm×50.0cm，气测渗透率在3.0μm2左右。填砂管堵头及整个注入流程全部经过扩孔等工艺加工。
实验程序：
(1)填砂管抽空，饱和水，测定孔隙体积，计算孔隙度；
(2)恒温12h，水测渗透率K1；
(3)以0.3ml/min、的速度按照实验方案注入调剖剂，同时监测压力变化情况；
(4)停注72h；
(5)以与注入调剖剂时相同的方向向填砂管注水，缓慢升压。当出口堵头孔眼中滴出第以滴液体时，此时进口端压力表读数即可定义为突破压力；
(6)注水冲刷至压力稳定；计算残余阻力系数、堵塞率，评价调剖剂耐冲刷性能。
调剖剂岩心评价实验结果 表9
| 实验方案 | 最高注入压力/MPa | IPV堵塞率/％ | 最终堵塞率/％ | 残余阻力系数 | 冲刷至压力稳定时 PV数 |
| 油泥1.0PV | 10.4 | 97.50 | 70.85 | 140.3 | 18.0 |
从油泥注入过程压力变化可以看出，在注入前期压力上升平缓，阻力系数低，在注入段塞达到0.3PV之后，压力逐步上升，在注入至1.1PV时，注入压力达到10.4MPa。说明含油污泥调堵体系具有一定的调堵能力。
现场试验：含油污泥调堵技术现场试验6口井，共注入19562 m3含油污泥调堵剂(含油泥为1860 m3)。其中，北1-丁5-P136井作为前期试验井，注入含油污泥调堵剂72m3，2004年对中1-P48、中1-P50进行含油污泥调堵技术现场试验，2005年对中丁2-P13、中丁3-P5、中丁3-P7井进行含油污泥调堵技术现场试验。现场试验情况见下表10：
含油污泥深度调堵试验井现场调堵情况 表10
| 序号 | 井号 | 设计注入量 | 实际注入量 | 初期注入压力 | 结束期注入压力 |
| 1 | 中1-P48 | 2550 | 2490 | 5.5 | 11.5 |
| 2 | 中1-P50 | 3200 | 3200 | 5 | 11.5 |
| 3 | 中丁2-P13 | 3250 | 3400 | 8 | 11.5 |
| 4 | 中丁3-P5 | 4200 | 5200 | 6 | 11 |
| 5 | 中丁3-P7 | 4000 | 5200 | 7 | 11.5 |
| 平均单井 | 3440 | 3898 | 6.3 | 11.4 |
现场试验效果评价：
含油污泥深度调堵试验效果 表11
| 序号 | 井号 | 注入污泥量(m<sup>3</sup>) | 配注(m<sup>3</sup>) | 试验前 | 试验后初期 | 目前 | |||
| 注入压力(MPa) | 日注(m<sup>3</sup>) | 注入压力(MPa) | 日注(m<sup>3</sup>) | 注入压力(MPa) | 日注(m<sup>3</sup>) | ||||
| 1 | 中1-P48井 | 2490 | 250 | 7.82 | 251 | 9.5 | 253 | 10 | 251 |
| 2 | 中1-P50井 | 3200 | 160 | 5.97 | 161 | 7.6 | 160 | 8 | 161 |
| 3 | 中丁2-P13井 | 3400 | 270 | 7.2 | 268 | 9.8 | 271 | 9.8 | 273 |
| 4 | 中丁3-P5井 | 5200 | 330 | 6.22 | 334 | 9.2 | 334 | 9.3 | 332 |
| 5 | 中丁3-P7井 | 5200 | 380 | 8.0 | 378 | 9.7 | 381 | 10.0 | 381 |
| 平均单井 | 3898 | 278 | 7.042 | 278.4 | 9.16 | 279.8 | 9.42 | 279.6 | |
从上表可以看出，在日注入量保持不变的前提下，试验井平均注入压力由试验前的7.04MPa上升到目前试验后的9.42MPa，上升了2.38MPa。
1、中丁3-P5井：中丁3-P5井调堵液设计用量4200m3，实际注入量5200m3，停注压力11.0 MPa。2005年6月6.22MPa注水338m3/d；调堵后注入压力9.2Mpa，注入量326 m3/d；与试验前对比，注入压力上升3.0 Mpa，连通油井平均含水由试验前97.5％下降到目前的96.7％，下降0.8个百分点，见到了较好的增压降水的效果。试验前后测试数据见图1和表12。
中丁3-P5井试验前后电磁测试数据对比 表12
| 2005年4月8日电磁 | 2005年 | 年10月9日电磁 | ||||||
| 序号 | 层位(层段) | 测点深度(m) | 合层注入量(m<sup>3</sup>/d) | 绝对注入量(m<sup>3</sup>/d) | 相对注入量(％) | 合层注入量(m<sup>3</sup>/d) | 绝对注入量(m<sup>3</sup>/d) | 相对注入量(％) |
| 1 | I1 | 950.6 | 329.6 | 2.5 | 0.76 | 340.5 | 0 | 0 |
| 2 | 葡I1-3 | 955.1 | 327.1 | 15.9 | 4.82 | 340.5 | 38 | 11.16 |
| 3 | 958.6 | 311.2 | 211 | 64.02 | 302.5 | 215.74 | 63.36 | |
| 4 | 964.7 | 100.2 | 11.5 | 3.49 | 86.76 | 24.49 | 7.19 | |
| 5 | 968.6 | 88.7 | 16.8 | 5.1 | 62.27 | 21.82 | 6.41 | |
| 6 | 葡I4，4，4，4 | 972.3 | 71.9 | 23.2 | 7.04 | 40.45 | 31.92 | 9.37 |
| 7 | 974.5 | 48.7 | 48.7 | 14.78 | 8.53 | 8.53 | 2.51 | |
| 8 | 葡I6 | 979 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 葡I6 | 980.8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
由表12可以看出：试验后葡I1-3层段相对注入量得到明显改善，主吸入段的相对注入量由试验前的64.02％下降为63.36％，而该层其它吸入段的相对注入量由试验前的13.41％上升为24.76％，该层注入剖面得到显著调整，达到试验目的。
2.丁3-P7井：中丁3-P7井调堵液设计用量4000m3，实际注入量5200m3，停注压力11.5 MPa。2005年7月8MPa注水384m3/d；调堵后注入压力9.7MPa，注入量为383m3/d；与试验前对比，注入压力上升1.7MPa，连通油井平均含水由试验前98.2％下降到目前的97.4％，下降0.6个百分点，见到了较好的增压降水的效果。中丁3-P7井试验前后结果见图2和表13。
中丁3-P7井试验前后电磁测试数据对比 表13
| 序号 | 层位(层段) | 有效厚度(m) | 有效渗透率(μm<sup>2</sup>) | 测点深度(m) | 试验前 | 试验后 | ||
| 相对注入量(％) | 单层相对注入量(％) | 相对注入量(％) | 单层相对注入量(％) | |||||
| 1 | 葡I1-2 | 4.8 | 0.58 | 926 | 5.87 | 7.91 | 0.59 | 5.31 |
| 2 | 933 | 2.04 | 2.72 | |||||
| 3 | 葡I2 | 936.6 | 0 | 0 | 1.97 | 1.97 | ||
| 4 | 葡I2-3 | 6.2 | 0.54 | 938.4 | 9.63 | 56.59 | 1.82 | 53.42 |
| 5 | 941.3 | 46.96 | 51.6 | |||||
| 6 | 葡I4 | 0.6 | 0.28 | 946.2 | 4.87 | 4.87 | 0.66 | 0.66 |
| 7 | 葡I4，4 | 0.4 | 0.29 | 949.2 | 3.25 | 3.25 | 0.41 | 0.41 |
| 8 | 葡I7.5-7 | 10.2 | 0.81 | 952 | 26.4 | 27.38 | 35.34 | 40.23 |
| 9 | 957.1 | 0.77 | 1.51 | |||||
| 10 | 958.8 | 0.21 | 0.05 | |||||
| 11 | 960.1 | 0 | 1.74 | |||||
| 12 | 963.2 | 0 | 1.59 | |||||
| 13 | 966 | 0 | 0 | |||||
由表13可以看出：葡I7，5-7层相对注入量由试验前的27.38％上升为试验后的40.23％，该层注入剖面得到明显改善。
六口井含油污泥调堵试验完成设计注入量，对调堵剂的配方、现场配制、现场注入能力、现场注入工艺等进行了一系列的实践检验，证明了含油污泥深度调堵技术不仅改善了注入井吸水剖面，而且为处理油田废弃油泥提供了新的解决方向。
Claims (1)
1.一种利用废弃的含油污泥配制的用于注水井的调堵剂，其特征在于：由下列组分组成，下列各组分按质量百分比配比：含油污泥99.65％、R型乳化剂0.15％、W中型稳定剂0.05％及X型稀释剂0.15％，所述的含油污泥中含油10～20％、含泥砂30～50％及含水30～50％，R型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，W中型稳定剂为羧甲基纤维素钠，X型稀释剂为磺化单宁。
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