含油污泥調驅技術在港西油田的應用

李貴生（大港油田采油五廠）

1998年，國家環保局將含油污泥列為危險廢物，污泥排放前必須進行無害化處理。油田含油污泥給油田生產和發展帶來的危害是多方面的，其主要表現為：污泥的沉降性能極差，導致大量懸浮物和原油進入污水處理系統[1]，并在系統內部形成惡性循環，使水處理系統狀況惡化；污泥屬于危險廢物，直接排放會造成周邊水源、空氣以及農田的污染，危害動植物及人類；大量的含油污泥給油田企業帶來沉重的經濟負擔[2]，僅大港油田每年就要繳納500萬元排污費，治理污泥勢在必行。

在油田生產中，污水處理系統和原油儲運過程會產生大量的含油污泥，其主要成分是懸浮固體、油和水，污泥中還包括各種化學添加劑以及砷、鉻、汞等重金屬有害物質可造成嚴重的環境污染。隨著老油田的長期開發，含油污泥量將會逐年增加，因此，對含油污泥的無害化處理，國內外都進行了大量的研究，并取得一定進展。各油田根據含油污泥的自身特點及現場生產需要，采取不同的處理措施，在一定程度上實現了含油污泥的無害化處理和資源化利用。

1　含油污泥處理技術現狀

目前，國內的含油污泥處理技術主要有填埋、濃縮脫水、固化處理、化學除油、催化裂解或綜合利用（制作建筑材料或制作懸浮調剖堵水劑）；國外環保法規比較嚴格，對含油污泥主要進行焚燒、浮選除油、溶劑萃取、催化焦化或生物處理等，投資相對較大，處理費用也高。

在國內外污泥處理調研結果分析的基礎上，本項目將主要針對催化裂解和制作調堵劑來進行污泥處理與利用技術研究。

2　大港油田含油污泥現狀調查與特性分析

大港油田每年產含泥率為97%左右的含油污泥15×104m3，污泥組成成分上具有含油、含水、泥含量差別較大的特點。其中，含油率為9%～25%，含泥率為25%～83%，含水率為15%～87%。含油污泥中的烴類主要是重質油組分，且相對分子質量較大（表1）。

表1　大港油田含油污泥特性分析結果

色質聯機測定有機物結果表明，含油污泥中的烴類物質碳數較高，屬重質油組分，且相對分子質量較大。

3　含油污泥調剖堵水處理技術試驗研究

3.1　含油污泥的影響因素

3.1.1金屬離子

礦化水中的金屬離子對聚合有一定影響。為了消除金屬離子的影響，加入助劑E作為金屬離子掩蔽劑，其加入量為0.1%。

3.1.2含油率

污油對污泥聚合有較大影響。干泥含油率高于20%時污泥根本無法聚合，高于13%時污泥雖然能部分聚合，但產物強度很低；只有當干泥含油率低于13%時，污泥才能聚合得到有一定強度的產物（表2）。由此可見，除油是污泥能否順利聚合的關鍵。

表2　不同含油率下污泥聚合情況

3.2　含油污泥除油預處理技術研究

污泥預處理方法：熱水酸洗+除油劑處理，用礦化水，酸洗pH值為6.0～6.5，泥水比為1∶2，除油劑質量濃度為60～80 mg/L，一級離心分離脫水。

含油污泥除油前后的聚合情況比較：分別以原泥、熱水酸洗處理污泥、熱水酸洗/除油劑處理污泥為原料進行了聚合試驗（表3）。

表3　不同含油率下制備含油污泥膨體顆粒的性能

3.3　含油污泥膨體顆粒的合成及條件優化

3.3.1合成原理

含油污泥膨體顆粒實際上是含油污泥與其他不飽和單體共聚得到的產物。該產物分子中由于含吸水基團，因而能夠在水中膨脹。污泥共聚可以采用懸浮聚合或水溶液聚合兩種方式。懸浮聚合的優點是不用造粒，攪拌速度、硬度、粒徑可以控制，缺點是產物需要提純、洗滌，除去有機溶劑[3]。水溶液聚合的優點是方法簡單、無環保問題；缺點是需要解決造粒問題，適應性較差。研究采用水溶液聚合制備含油污泥膨體顆粒型調剖劑。

3.3.2調剖劑性能影響因素的試驗研究

1）含油率對污泥調剖劑性能的影響。含油率越高，調剖劑的強度越低，含油率高于12%時，含油污泥膨體顆粒膠塊強度明顯下降；同時，含油率對污泥調剖劑的吸水倍數也有較大影響，在干泥含油率為0%～16%的范圍內，隨著含油率的增加，污泥調剖劑的吸水倍數從56.7下降到16.9。分析認為含油率控制在低于12%時比較合適（表4）

表4　含油率對污泥調剖劑性能的影響

2）污泥用量對污泥調剖劑性能的影響。干污泥/單體比例在1～1.2時，聚合產物的強度和彈性均較好；比例高于1.4時，聚合不完全，且產物松散無法使用；比例低于1時，消耗的污泥太少，強度也稍差[4]。

3）單體含量對污泥調剖劑性能的影響。在含油率為11%、單體質量分數為18%～20%時聚合產物的強度和彈性較好，說明產物相對分子質量和交聯度較高。單體質量分數高于22.5%時聚合不完全、不均勻，中間有顆粒物產生（表5）。

表5　單體含量對污泥調剖劑性能的影響

4）交聯劑用量對污泥調剖劑性能的影響。交聯劑很低時，污泥聚合物呈糊狀，強度低。交聯劑質量分數增加至0.12%時，污泥膠塊變硬，強度提高。當交聯劑質量分數超過0.22%時，聚合速度太快，產物也變脆[5]；因此，交聯劑質量分數選擇0.1%～0.12%比較合適（表6）。

表6　交聯劑用量對污泥調剖劑性能的影響

4　含油污泥調剖技術現場應用

4.1　試驗井組概況

試驗井西39-20位于港西41-22斷塊，注入層位NmⅡ5-2、5-3，日配注40 m3，受益井5口。該井層間矛盾突出，吸水差異大，吸水剖面顯示NmⅡ5-2不吸水，NmⅡ5-3吸水率為100%。根據生產動態分析，西39-20井轉注前日產液5.96 m3，日產油2.66 t，綜合含水率為55.43%。轉注后對應受益井西38-22含水上升較快，由轉注前的37%上升到目前的69.85%。分析認為存在平面矛盾，因此對西39-20的明二5-3層進行污泥調剖。

4.2　應用效果

西39-20井組累計注入污泥調剖劑量為2300 m3，污泥膨體顆粒為20 t（含水率為50%），實際用量為10 t；粒徑為1～5 mm，膨脹倍數為8～50倍。分五個段塞注入。

用污泥調堵劑封堵高滲透層，提高注水壓力，注入壓力增幅為4 MPa；啟用中低滲透層段，降低吸水指數，提高了注入水波及體積以及驅油效率。在注水井污泥調剖實施后，與之對應的5口受益油井分別見到不同的調驅效果，含水率下降7%，累計增油1150 t，獲得較好的經濟效益。

5　結論

1）含油污泥調剖可以有效封堵高滲透層段，提高注水壓力，啟用中低滲透層段，提高了注入水波及體積以及驅油效率，從而獲得了良好的降水增油的效果。

2）確定了含油污泥預處理技術和邊界條件。

3）研究了影響調剖劑性能的主要因素。調堵劑合成工藝的最佳控制參數為：含油率小于13%，干污泥/單體比例在1～1.2之間，單體質量分數為18%～20%，交聯劑質量分數為0.1%～0.12%。

4）現場進行含油污泥調剖劑試驗研究，取得較好的效果，為以后的應用提供技術支持。

參考文獻：

[1]蘭張學,楊海龍,蘭延陵.含油污泥調驅技術在甘谷驛油田的應用[J].內蒙古石油化工,2017（2）：79-80.

[2]李丹梅,王艷霞,余慶中,等.含油污泥調剖技術的研究與應用[J].石油鉆采工藝,2003,25（3）：74-76.

[3]唐金龍,杜新勇,郝志勇,等.含油污泥調剖技術研究及應用[J].鉆采工藝,2004,27（3）：86-87.

[4]陳旭峰,趙翠華.城壕油田悅29區含油污泥調剖技術研究及應用[J].企業技術開發,2009,28（6）：44-45.

[5]陳云霄.含油污泥深度調剖工藝技術研究與應用[J].石油天然氣學報,2004（S1）：93-94.