CN107841300B - 一种含油污泥型调剖堵水复合剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含油污泥型调剖堵水复合剂，所述复合剂包括如下重量百分比的原料：含油污泥40～60％、固化剂4～10％、驱油剂0.2～1％、分散剂0.4～0.8％、悬浮剂0.3～0.7％、添加剂0.5～1.5％，其余量为水，本发明调剖堵水复合剂具有封堵强度高，可以用于水井的调剖堵水。解决含油污泥的废弃物的利用问题，有利于环境保护。且同时本发明含油污泥型调剖堵水复合剂的制备方法简单，能够实现油层的深部调剖，用以提高石油采收率。

Description

一种含油污泥型调剖堵水复合剂

技术领域

本发明涉及石油开采工艺领域，尤其涉及一种含油污泥型调剖堵水复合剂。

背景技术

由于原油开采、油田集输过程以及修井、管线泄漏、储罐清污罐等作业过程中，对油田采出液经脱水处理后形成了净化油和油田污水，油田污水在再生处理过程中，在除油罐、缓冲沉降罐和储水罐底部逐渐形成一层黑色粘稠液体，即含油污泥。含油污泥本身主要由不同粒径的泥质颗粒加上部分油、水和其他杂质所组成的。这种油污泥完全无害化处理费用昂贵，技术不成熟。目前只有露天堆积存放、填埋等方式处理。由于越积越多，占用大量土地，对环境、土壤和地下水资源造成污染。无害化处理含油污泥，实现经济、社会和环境效益的协调发展已成为石油业开发生产过程中一个非常棘手的问题。

目前采用的处理污油泥的方法主要有：(1)注入安全地层法，以废弃的油井或专用井作为注入井，利用泵及井口装置将污油泥注入地层。这种方法受注入地层的限制，不能被普遍采用。(2)干燥焚烧法，采用特制的装置干燥或焚烧污油泥。(3)生物降解法，借助微生物的作用处理污油泥中的有机物。但处理时间长，缺少专门应用于污油泥的微生物菌种。(4)坑内填埋，将盛放污油泥储存坑用土方填平恢复原状。(5)坑内密封法，实质是一种有条件的回填处理，在储存坑的四周铺一层聚乙烯塑料封闭层，污油泥直接排入坑内，将封闭层包严实，上覆土壤恢复原状。(6)固化法，加入化学添加剂(固化剂)，与污油泥发生一系列复杂的物理、化学变化，形成具有一定强度的稳定的抗水固体，在其他条件受到限制的情况下，对污油泥的处理一般采用固化法。

本发明采用油污泥调剖技术，拟对含油污泥实施化学处理，使成为污油泥调剖剂，可以将油污泥综合利用，变废为宝，将其综合运用于油井堵水领域，减少含油污泥处理的成本和难度，环境造成的污染，取得了较好的经济效益。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含油污泥型调剖堵水复合剂。本发明利用含油污泥作为原料，利用含油污泥中的污泥颗粒对地层的高渗带形成封堵，即能有效环保处理含油污泥，又能实现对注水井的调剖作业。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种含油污泥型调剖堵水复合剂，所述复合剂包括如下重量百分比的原料：含油污泥40～60％、固化剂4～10％、驱油剂0.2～1％、分散剂0.4～0.8％、悬浮剂0.3～0.7％，添加剂0.5～1.5％，其余量为水。

作为本发明的优选，所述复合剂包括如下重量百分比的原料：含油污泥50％、固化剂7％、驱油剂0.6％、分散剂0.6％、悬浮剂0.5％，添加剂1％，其余量为水。

所述的含油污泥的成分为：石英：11.3％；长石13.9％；岩屑75％；杂质：28％；胶结物：2.1％。

优选的，所述的固化剂为碳酸钙、驱油剂为片碱、分散剂为碳酸钠、悬浮剂为黄原胶、添加剂为氯化钠。

优选的，所述复合剂包括如下重量百分比的原料：含油污泥50％、碳酸钙7％、片碱0.6％、碳酸钠0.6％、黄原胶0.5％、氯化钠1.5％，其余量为水。

本发明所述含油污泥型调剖堵水复合剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将固化剂、驱油剂分溶于40℃～60℃的水中，搅拌5～20min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥加热到80～100℃；并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以300～600r/min进行搅拌，搅拌时间为30min～60min，均匀得混合液；

(3)、再将分散剂、添加剂、悬浮剂加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

优选的，本发明含油污泥型调剖堵水复合剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将固化剂、驱油剂分溶于50℃的水中，搅拌10min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥加热到90℃；并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以500r/min进行搅拌，搅拌时间为50min，均匀得混合液；

(3)、再将分散剂、添加剂、悬浮剂加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

本发明含油污泥调剖剂处方优选：

1、含油污泥调剖剂处方的研制

含油污泥调剖剂虽然与地层匹配性好，成本低，但要取得预期的调剖效果，使用之前必须对含油污泥的基本组成、性质进行合理的分析判断。

1.1含油污泥分析来源

含油污泥粗分可分为两种，一种是联合站罐底泥，其特点是固体悬浮物少，含水量高。另一种是钻完井井下施工作业泥+落地泥+生活污泥。样品来源为新疆阜康准东石油基地油田污水联合处理站。

本实验所选取的样品上述两种污泥的混合物，包括了上述两大类污泥的综合污泥池的含油污泥，外加油机岩屑，组份如下：其中固体中有6-8的胶质沥青质，

来下面又对固体进行了更为详细的筛分：

1.2含油污泥分析

测试方法：取一定量含油污泥样品，用蒸馏法测其含水量，然后将蒸馏残余物趁热用砂芯漏斗过滤，并用石油醚和丙酮的混合溶剂反复洗涤，直至残余物

不含油为止，最后将盛有残余物的砂芯漏斗在85℃烘箱内恒温12h后称重。经测定结果如下表1：

表1含油污泥组成

1.3含油污泥粒径

采用Coulter LS-230激光粒度分析仪(美国Notice公司)对分离出的泥质组分的粒度组成进行测定，测定结果见表2。

表2油污泥粒径分布情况

由表2可知，粒径＞100目的约为21％，含油污泥的粒径的最高频率值为140～160目，占累计粒径质量百分比33.96％，粒径在200目以下的颗粒占累计粒径质量百分比85％，粒径的集中分布和具有一定的颗粒大小，使其具备了进入地层和封堵高渗透层段的条件。

1.4含油污泥固体颗粒(不含胶质沥青质)的分类检验数据如下：

石英：11.3％；长石13.9％；岩屑75％；杂质：28％；胶结物：2.1％。岩屑中除了20.2％的灰凝岩外还有安山岩、霏细岩和泥岩，杂质以高岭石为主，胶结物中以方解石为主。

2.1含油污泥调剖剂配方研究

2.1.1固化剂的选择

由于含油污泥本身固结强度很低，要想有效地封堵高渗层，需借助于固化剂提高其强度。固化剂主要是保证含油污泥调剖剂具有一定的强度，能吸附在孔隙介质上，封堵高渗透通。

故本研究拟筛选的固化剂具有胶结强度大、初始固化时间大于4h、耐温性好、耐酸碱等特点，满足此要求的胶结剂有硫酸钠和磺酸。三种固化剂在不同温度下的固化性能见表3。

表3固化剂在不同温度下的性能

由上表3可知，当温度在60～90℃时，可以选择以上氯化铵和碳酸钙两种固化剂，从大生产的成本及固化效果考虑，选择碳酸钙做固化剂。

2.1.2固化剂用量的选择

抗压强度的测试方法：首先把不同配方的含油污泥调剖剂充分搅拌，倒入先准备好的60mm×60mm×60mm的立方体试模内，放人50℃的常压水浴养护箱内，放置3d后，拆掉试模，取出里面的固化物，放置在YES-300型数显式压力试验机上按中国石油天然气行业标准SY/T5546-92(油井水泥应用性能试验方法)进行抗压测试，记录最大的压力值，即为该配方下的抗压强度。

表4固化剂含量对强度的影响

由表4可以看出，随着固化剂的加入量增大，油污泥调剖剂的抗压强度逐渐增大；处方3在3d后的抗压强度为1.7MPa，9d后的抗压强度可以达到2.6MPa。为使调剖剂在注入地层后，有一定的封堵强度，选定合适的比例为：油污泥：固化剂：水＝1：0.5：4.6。

2.1.3分散剂筛选

由于落地含油污泥中含有较多的原油，要将这些含油污泥分散到水中，必须使用能降低油-水界面的物质。片碱，碳酸钠、氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、钠基膨润土等5种分散剂进行了分散试验，结果表明，片碱，氢氧化钠和碳酸钠分散效果最好。由于氢氧化钠具有强碱性，考虑到现场施工安全性差，片碱生产成本相对较高，因此选用碳酸钠作为分散剂。

表5分散剂加量对油污泥稳定的影响

从表5看，碳酸钠浓度如果太低，形成的污泥悬浮液分层速度较快，现场施工时易过早生成沉淀。因此，既考虑现场注入对含油污泥沉降速度的要求，又考虑施工成本，确定碳酸钠使用浓度在0.4％～0.6％之间。

2.1.4悬浮剂选择及用量的确定

含油污泥中有一定量的固体颗粒，为保证调剖剂有一定的悬浮能力，使调剖剂能顺利注入地层，需要在含油污泥中加入一定的悬浮剂。选择羧甲基纤维素钠

和黄原胶进行预试验，黄原胶的悬浮能力稍强于羧甲基纤维素钠，故选择黄原胶作为悬浮剂。

在常温下，将50g污油泥倒入250mI烧杯中，分别加入不同用量的悬浮剂、质量分数10％的油污泥和水，搅拌10～30min后，取30mL放入带刻度的试管中静置，观察记录油、水的分层时间及固体颗粒的沉降时间，实验数据见表6。

表6悬浮剂加量对污油泥稳定性的影响

由表6可知，所用的悬浮剂对污油泥具有良好的悬浮作用，延长了油、水和固体颗粒的分层时间，而且也减缓了固体颗粒的沉降速度，因此本研究选择悬浮剂的用量为质量分数0.3-0.7％为宜。

2.2含油污泥调剖剂的处方研究

2.2.1原料及制备方法如下：

原料：含油污泥：准东污泥坑含油污泥；固化剂，西安；驱油剂，西安；

制备：含油污泥为主剂+固化剂+驱油剂；根据凝固时间和终凝强度的需求配制污泥冻胶段塞的配伍。

取清水+固化剂+驱油剂搅拌10min；加入50％的含油污泥，强力充分搅拌30min～60min后得到新型含油污泥型调剖剂。

2.2.2含油污泥调剖剂影响因素的评测

2.2.2.1 GKW-准东含污泥调剖固化时间影响因素

实验结果参见图1，当固化剂7％，驱油剂0.6％，温度50℃情况下，含油污泥量对初凝及终凝时间的影响，可以看出，随着含油污泥的含量增加，固化时间延长，但总体影响不大。

实验结果参见图2，当含油污泥量为50％，驱油剂0.6％，温度50℃情况下，固化剂含量对初凝及终凝时间的影响，可以看出，随着固化剂的含量的增加，固化时间稍微延长，可以忽略不计。

实验结果参见图3，当固化剂7％，含油污泥量50％，温度50℃情况下，驱油剂含量对初凝及终凝时间的影响，可以看出，随着驱油剂含量的增加，固化时间大大缩短，影响极大。

实验结果参见图4，含油污泥量50％，驱油剂0.6％情况下，温度对初凝及终凝时间的影响，可以看出，随着温度的升高，固化时间和初凝时间均有大幅度缩短。

实验结果参见图5，为当含油污泥量为50％，固化剂7％，驱油剂0.6％，温度50℃情况下，矿化度(加入氯化钠量)对初凝及终凝时间的影响，可以看出，随着矿化度的升高，固化时间延长，但总体影响不大。

表7各条件下单因素各自对固化时间的影响

由表7可以看出，本实验新型含油污泥型调剖剂终凝固化后固化强度的影响强弱，各因素顺序为固化剂含量>含油污泥含量>>驱油剂含量>温度>矿化度(氯化钠加入量)，其中固化剂含量和含油污泥含量是影响终凝后固化强度的主要因素，驱油剂含量、温度以及矿化度(氯化钠加入量)为影响终凝后固化强度的次要因素。

另外实验发现当其他因素不变时，实验结果参见图6可知，固化剂含量低于7％时，会因为密度不均产生不完全固化现象，而导致部分含油污泥调剖机不能被固化，依然以液体的形式存在。

实验结果参见图7(50℃水浴时间，固化强度MPa)，在少于210天时，凝胶体系较稳定，强度有所减小但是变化不大，经过210天的候凝，粘度保留率仍然达到72％，经过210天后，凝胶粘度下降迅速，最后达到失效状态。寿命该体系稳定性非常好，适合深度调剖。

图8(50℃水浴时间，剥落量占总有效质量比例％)可以看出，在少于210天时，凝胶体系较稳定，强度有所减小但是变化不大，经过210天的候凝，强度和有效体积保留率分别达到95％和92％以上。寿命该体系稳定性非常好，适合深度调剖。

3、本发明含油污泥调剖剂的性能评价

3.1流变性的测试

作为油污泥调剖剂，必须要有较好的可泵性，以便于现场操作。实验通过旋转黏度计对优选的配方为含油污泥50％、碳酸钙7％、片碱0.6％、碳酸钠0.6％、黄原胶0.5％，氯化钠1％，其余量为水。进行了流变测试。测试结果表明，该调剖体系属于幂律流体，对其表观黏度进行计算可知，在剪切速率为500～1000S^-1时，体系的表观黏度在80～90mPa·S，该体系具有较好的可操作性。

3.2封堵性能评价

实验方法：将普通白石英粉用分析筛分成不同的粒径范围0.151～0.089mm，洗净、烘干，按不同配比装入内径25mm、长300mm的不锈钢岩心筒中，制成具有不同渗透率的人造岩心；随后抽真空饱和蒸馏水，计算出孔隙体积和孔隙度。在一定压力下，将配置好的含油污泥调剖剂注入岩心，注入量约为岩心孔隙体积的3倍；在地层温度(50℃)条件下，候凝48h，然后用水驱替，观测并记录突破压力，测定堵前渗透率和堵后渗透率，并计算出封堵率。

表8调剖剂封堵性能试验结果

试验结果表8可知，含油污泥调剖剂封堵强度较高，其岩心封堵率为91.8％～94.7％，突破压力6.4MPa以上。

3.3热稳定性能

将配制好的含油污泥调剖剂加入试管中封口，再将其置于80℃恒温干燥箱内，隔15d观察其粘度的变化，考察调剖剂的热稳定性，含油污泥调剖剂在80℃恒温箱内，放置90d粘度变化不大，这表明，该调剖剂热稳定性能良好。

3.4热稳定性能

3.5对应油井应用效果分析

将本发明优选的油污泥调剖剂，对新疆阜康准东石油基地的3口油田井进行测试，并取得了明显的增油降水效果。

对含油污泥调剖前后，对井1，井2，进行了吸水指示曲线测试，测试结果见表9。

表9调剖剂前后吸水指示曲线处理结果

从结果表9可知，调剖后，注水启动压力上升，吸水指数下降，这些数据也说明，本发明含油污泥调剖能有效封堵高渗透层段。

3个油田井在生产作业过程中，应用本发明研制的油污泥调剖剂，对应的井起到明显的增油效果，其见效率达到91％，投入产出比达到l：4.7。

表10调剖剂前对应井生产对比

本发明油污泥调剖剂的有益效果如下：

⑴、本发明的含油污泥调剖剂中含油泥量40％～60％之间，粒径分布小于200目占85％以上。该调剖剂具有很好的稳定性。经试验测定，对不同渗透率岩心的堵塞率大于90％，可以满足现场调剖施工的要求。

⑵、本实验新型含油污泥型调剖机具有性能稳定，耐高温高矿化度等特点，使用与高中低温度下的中高渗透底层调剖，同时有可以大量消耗点油田产生的含油污泥，适用性广，同时解决油田增产和环保两方面的问题。

⑶、对比现阶段使用的酚醛树脂交联冻胶有机调剖剂的中低温度下的低渗透适用范围更加广泛；按照有效调剖质量计算，在有效质量相同的情况下本新型含油污泥型调剖剂的费用约为无机矿粉膨润土型调剖剂费用的1/8，对比现阶段使用的无机矿粉膨润土型调剖剂可以具有更高有效质量和经济价值。

附图说明

图-1，含油污泥量对固化时间的影响；

图-2，固化剂含量对固化时间的影响；

图-3，驱油剂含量对固化时间的影响；

图-4，温度对固化时间的影响；

图-5，矿化度(加入氯化钠量)对固化时间的影响；

图-6，固化剂含量对固化程度的影响；

图-7，老化时间对固化强度的影响；

图8，老化时间对剥落量的影响。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

(1)、将碳酸钙7g、片碱0.6g，分溶于50℃的水中，搅拌10min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥50g、加热到90℃，并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以500r/min进行搅拌，搅拌时间为50min，均匀得混合液；

(3)、再将碳酸钠0.6g、氯化钠1g、黄原胶0.5g，加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

实施例2

(1)、将碳酸钙4g、片碱0.2g，分溶于60℃的水中，搅拌20min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥40g，加热到100℃，并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以600r/min进行搅拌，搅拌时间为30min，均匀得混合液；

(3)、再将碳酸钠0.4g、氯化钠1.5g、黄原胶0.3g，加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

实施例3

(1)、将碳酸钙10g、片碱1g，分溶于40℃的水中，搅拌5min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥60g，加热到80℃，并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以300r/min进行搅拌，搅拌时间为60min，均匀得混合液；

(3)、再将碳酸钠0.8g、氯化钠0.5g、黄原胶0.7g，加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

实施例4

(1)、将碳酸钙9g、片碱0.7g，分溶于50℃的水中，搅拌15min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥45g，加热到85℃，并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以400r/min进行搅拌，搅拌时间为50min，均匀得混合液；

(3)、再将碳酸钠0.7g、氯化钠0.8g、黄原胶0.4g，加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

实施例5

(1)、将碳酸钙5g、片碱0.3g，分溶于55℃的水中，搅拌10min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥55g，加热到95℃，并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以500r/min进行搅拌，搅拌时间为60min，均匀得混合液；

(3)、再将碳酸钠0.5g、氯化钠0.7g、黄原胶0.6g，加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

将实施例1至6调剖剂进行相关的封堵性能测试，封堵效率的测试方法参照调剖剂性能评价方法SY/T5590-2004，所用仪器为岩心流动试验仪。

表11调剖剂封堵性能试验结果

从以表11结果可知，本发明提供含油污泥型调剖剂封堵率大于89.0％，这表明其具有良好的封堵性能。

综上所述，本发明调剖体具有封堵强度高，可以用于水井的调剖堵水。该技术的推广，既可以对油井进行有效的封堵，达到提高采收率的目的，也进一步解决了含油污泥的利用问题，实现了废弃物的利用。

Claims (4)

1.一种含油污泥型调剖堵水复合剂，其特征在于，所述复合剂包括如下重量百分比的原料：含油污泥40～60％、碳酸钙4～10％、片碱0.2～1％、碳酸钠0.4～0.8％、黄原胶0.3～0.7％，氯化钠0.5～1.5％，其余量为水；

所述含油污泥型调剖堵水复合剂的制备方法如下：

(1)、将碳酸钙、片碱分溶于40℃～60℃的水中，搅拌5～20min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥加热到80～100℃；并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以300～600r/min进行搅拌，搅拌时间为30min～60min，均匀得混合液；

(3)、再将碳酸钠、氯化钠、黄原胶加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

2.如权利要求1所述的含油污泥型调剖堵水复合剂，其特征在于，所述复合剂包括如下重量百分比的原料：含油污泥50％、碳酸钙7％、片碱0.6％、碳酸钠0.6％、黄原胶0.5％、氯化钠1.5％，其余量为水。

3.如权利要求1所述的含油污泥型调剖堵水复合剂，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)、将碳酸钙、片碱分溶于50℃的水中，搅拌10min配制成混悬溶液；

(2)、将含油污泥加热到90℃；并向步骤(1)混悬溶液中加入含油污泥，并以500r/min进行搅拌，搅拌时间为50min，均匀得混合液；

(3)、再将碳酸钠、氯化钠、黄原胶加入到步骤(2)混合液中，充分搅拌，冷却至室温，得到调剖剂成品。

4.如权利要求1或2所述的含油污泥型调剖堵水复合剂，其特征在于，所述复合剂用于原油开采、油田集输过程以及修井作业、管线泄漏、储罐清污罐的含油污泥的处理。

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