姬塬油田含油污泥調(diào)剖技術(shù)研究與應(yīng)用

王玉功， 李 勇， 唐冬珠

(1中石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院 2低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室)

隨著壓裂酸化等措施工作量逐年上升，含油污泥數(shù)量逐年增加，姬塬油田每年都會產(chǎn)生2 000 t以上的含油污泥，目前處理費用高，環(huán)保壓力大。而姬塬油田部分油藏平面矛盾突出，見水井逐年增多，調(diào)剖措施工作量逐年加大。本文立足環(huán)境保護和資源節(jié)約，開展了污泥調(diào)剖技術(shù)研究，不但能夠解決姬塬油田含油泥處理難度大、費用高的問題，同時探索出一條適合姬塬油田經(jīng)濟環(huán)保的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)方式[1]。

一、含油污泥分析

1.含油污泥組分分析

對含油污泥主要組分進行分析，所用的含油污泥樣品來自姬塬油田，油泥樣品呈固體狀態(tài)。該分析主要用來確定含油污泥的水含量、油含量、固相含量，為下一步配制調(diào)剖劑做準(zhǔn)備。樣品采用馬弗爐焚燒法測定含油含水率。首先在120℃烘箱中烘48 h，計算出含水率；再放在馬弗爐中焚燒4.5 h，計算出含油率和固含量。焚燒之后，污泥呈棕色粉末狀，測定結(jié)果見表1。

表1 含油污泥組分分析結(jié)果(焚燒法)

2.含油污泥粒徑分布測定

制備污泥樣品，通過掃描電鏡觀察和納米粒度分析儀分析了污泥的形態(tài)與粒徑，明確了與儲層孔喉的匹配關(guān)系。圖1是污泥樣品的掃描電鏡照片，圖1觀察到，該樣品中污泥顆粒的形狀不規(guī)整，顆粒的粒徑大小分布在5～50 μm之間。采用納米粒度分析儀分析6次，如圖2所示，污泥顆粒的粒徑大小分布在10～50 μm之間。兩種方法的結(jié)論是基本相同的，該方法比掃描電鏡觀察法更精確。

圖1 污泥顆粒的掃描電鏡照片

圖2 污泥顆粒直徑與強度差的關(guān)系圖

根據(jù)經(jīng)典的三分之一橋架封堵理論，污泥粒徑在5～50 μm，適用于姬塬油田延安組延9儲層的堵水調(diào)剖(延9儲層平均孔徑在35～150 μm)。

二、含油污泥調(diào)剖劑研發(fā)

結(jié)合長慶油田低成本戰(zhàn)略，通過大量前期調(diào)研和實驗研究，成功研發(fā)出乳狀液污泥調(diào)剖劑，該體系具有污泥攜帶量高、成本低的優(yōu)點，與凝膠體系配合使用，主要用于封堵注水井遠端的微裂縫。本部分對具體的研發(fā)過程不再詳述，主要對研發(fā)的污泥調(diào)剖劑進行各項綜合性能評價[2-4]。

1.熱穩(wěn)定性

按照最優(yōu)配方配制含油污泥調(diào)剖劑，考察了污泥調(diào)剖劑在不同溫度下的穩(wěn)定性，如表2所示。

表2 不同溫度下污泥調(diào)剖劑的分層時間

結(jié)果表明，含油污泥調(diào)剖劑在常溫下可穩(wěn)定24 h，90℃的穩(wěn)定時間為7 h，完全滿足現(xiàn)場施工注入的要求，說明研制的含油污泥調(diào)剖劑穩(wěn)定性良好。

2.耐鹽性能

分別配制四種礦化度的模擬水，包括蒸餾水，長慶油田采出水(8 000 mg/L)，10 000 mg/L的模擬水，20 000 mg/L的模擬水，按照前面最優(yōu)配方配制含油污泥調(diào)剖劑，觀察不同礦化度水配制的污泥調(diào)剖劑在30℃下的穩(wěn)定性能。

圖3 不同礦化度水配制污泥調(diào)剖劑的分層時間

圖3表明，礦化度不同的水配制的含油污泥調(diào)剖劑在30℃下的分層時間相差不大，處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明該配方下的含油污泥調(diào)剖劑耐鹽性良好。

3.巖心封堵性能

該部分主要考察污泥調(diào)剖劑注入量對巖心封堵性能的影響。選用最優(yōu)污泥調(diào)剖劑配方，采用姬塬油田延9層天然裂縫巖心。該組實驗以注入體積0.5 PV，1.0 PV，2.0 PV，4.0PV為例，得到封堵率與注入體積的關(guān)系見表3。

表3 不同注入體積下的封堵率

由表3可見，當(dāng)注入體積為0.2 PV時，調(diào)剖劑的封堵率僅為55.36%，隨著注入量的增加，封堵率迅速上升，這是因為越來越多的污泥顆粒在大孔隙內(nèi)滯留，實現(xiàn)對大孔道的封堵，當(dāng)注入體積超過1.0 PV時，呈緩慢增大的趨勢。由此可見，調(diào)剖劑的注入體積對封堵率的影響效果明顯，隨著注入體積增加，封堵率也隨之增大。開展現(xiàn)場試驗時，應(yīng)盡可能地加大注入體積，以保證施工效果，從經(jīng)濟角度考慮，選擇調(diào)剖劑的注入量不小于0.5 PV為佳。

三、現(xiàn)場試驗

在姬塬油田延9層成功實施現(xiàn)場試驗1口井，注入污泥調(diào)剖劑1 600 m3多，處理污泥400 m3多，為姬塬油田的含油污泥資源化利用和降本增效提供了新思路。

注水井G162于2005年9月超深彈射孔試油延9層，試油日產(chǎn)油13.8 m3，日產(chǎn)水0 m3。于2010年5月實施酸化壓裂措施轉(zhuǎn)注延93層。該井投注以來，一直正常注水，施工前油壓8.4 MPa，套壓6.5 MPa，日配注30 m3，日注水30 m3，對應(yīng)油井科14-27井含水緩慢上升，進入2016年以來含水上升幅度加快，根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)分析認為科14-27含水上升主要受G162井注水影響。為緩解平面矛盾，提高水驅(qū)效率，決定對G162井實施調(diào)剖措施，見圖4。

圖4 G162污泥調(diào)剖施工曲線

調(diào)剖過程中施工壓力緩慢上升，最終升高2 MPa；調(diào)剖前后壓降幅度降低0.5 MPa，壓降趨勢變緩(見圖5)，說明吸水明顯降低，表明本次調(diào)剖措施對高滲透層起到一定的封堵作用，由于完井時間段，井組效果有待逐漸顯現(xiàn)。

圖5 G162污泥調(diào)剖施工前后壓降曲線

四、結(jié)論

(1)通過對姬塬油田含油污泥組分和粒徑分析，明確了污泥用于調(diào)剖的可行性。

(2)室內(nèi)研發(fā)的污泥調(diào)剖劑，熱穩(wěn)定性、耐鹽性和巖心注入及封堵性能均可以滿足現(xiàn)場施工要求。

(3)成功實施了污泥調(diào)剖的現(xiàn)場試驗，取得了較好的效果，為姬塬油田的含油污泥資源化利用和降本增效提供了新思路。