油井酸化返排液物性參數分析

王春林，胡紅福，榮新明，劉桂武，奎智斌，杜 勛

（中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459）

酸化可以有效解除近井地帶的污染，減小油氣流入井底遇到的阻力，是被國內外油田廣泛應用的一項增產技術[1]。酸化措施增產效果顯著，但酸化后返排液處理卻成為困擾各大油田的難題[2]。見油前返排液具有低含油、低pH、高礦化度、高濁度、高色度的特點，不能夠直接排放或直接注入地層；而見油后返排液含有大量游離水、乳化水、泥質以及各種離子，在電脫水器中會引起跳閘，使整個處理流程難以進行[3]。為了確定酸化返排液的基本特性，本文選取兩口稠油井及兩口稀油井酸化后返排初期、中期、后期的返排液樣品，通過對不同時期返排液的水相pH值、無機離子含量、懸浮物含量、濁度、電導率、表面張力等參數進行表征分析，研究整個返排過程中返排液物理性質的變化。

1 返排液水相pH值測定

隨著返排過程的進行（見表1，表2），從返排前期到返排后期返排液的水相pH值呈較為明顯的遞增趨勢。這是由于前期返排液為酸化施工后期存在于井筒以及近井地帶中的酸性工作液返出，致使液體中含有大量殘余酸，故前期返排液的pH值較低。返排后期，返排液水相pH值逐漸趨近于中性，甚至堿性。

2 返排液懸浮物、電導率及水相濁度測定

從表1、表2可以看出，不論稀油井還是稠油井，前期酸化返排液中的懸浮物含量均較中期、后期低。這是由于前期返排液中主要為酸化施工收尾階段存在于井筒及近井地帶中的強酸性工作液。較為純凈的酸性工作液幾乎不含有懸浮的固相物質，較強的酸性能夠讓易發生水解的高價金屬鹽類以離子態較為穩定的存在，使得前期返排液較為澄清。

返排液樣品的水相濁度值從前期到后期逐漸增大，且這種變化趨勢與返排液中的懸浮物含量的變化趨勢具有明顯的一致性。樣品的濁度與其電導率、pH值存在以下關系：電導率值越低，pH值則越接近堿性，相應返排液水相的濁度值越高。

表1 稀油井返排液樣品基本物性分析測試結果

表2 稠油井返排液樣品基本物性分析測試結果

3 油水界面張力測定

海上酸化作業所用的酸主要是鹽酸和土酸，酸化返排液的pH值很低，經過四口井的返排液中前期的返排液pH值測定，pH值一般在4以下。海上平臺油井酸化返排液處理，由于平臺空間小等條件限制，常規做法是從井口注入碳酸鈉溶液（或其他中和液）中和返排酸液，提高其pH值。pH值的升高會降低油水界面張力，增大油水乳狀液的穩定性，這是導致酸化期間原油脫水困難的主要因素之一[4]。

研究顯示，pH值在6～8時界面張力出現極大值，在低pH值區，pH值越低則油水界面張力越小，在高pH值區，隨著pH值的增大，界面張力迅速降低[5]。pH值為酸性或堿性時都能有效降低油水界面張力、增加乳狀液穩定性并使其化學破乳脫水變得困難[6]。當pH＜7時，原油中瀝青質穩定乳狀液的能力強，而膠質穩定乳狀液的能力較弱；當pH＞7時，原油中瀝青質穩定乳狀液的能力變弱，而膠質穩定乳狀液的能力增強。電脫裝置的跳電現象與瀝青質、膠質穩定乳狀液的能力變化相關。因此在生產平臺現場返排液進入電脫裝置前如能盡量減少前期返排液的混入，或將酸性較強的前期返排液進行中和，控制在適當的pH范圍內，降低油水界面張力，能有效地降低乳化程度，使油、水更容易發生分離。

4 返排液無機離子測定

將返排液樣品的水相進行蒸干、灼燒后，將樣品進行XRF（X射線熒光光譜）全元素掃描，對返排液水相中的元素種類進行分析[7，8]，結果（見表3）。所有返排液樣品中均能夠看到在前期、中期返排液中存在含量較為可觀的F、B等元素，這是由于返排前期的液體中所含有的殘余HF以及HBF4所致。所以返排液中F元素的含量會隨著返排過程的進行而逐漸降低。

表3中四口井取樣顯示前期返排液中Fe等易水解離子的含量均明顯高于其他各時期的返排液，這是因為在返排前期，水相的pH值相對較低，易水解金屬離子能夠以較為穩定的游離態存在于水相當中。不同時期返排液中Fe等高價離子含量的變化規律也能從側面說明中期、后期返排液中的固相懸浮物可能為高價金屬的氧化物或氫氧化物沉淀。返排液中含有的其他次高價元素如Ca、Mg、Al等在后期返排液中的含量明顯高于前期、中期返排液、這與Fe等元素含量在返排液中所表現出的規律一致。

5 結論及建議

（1）隨著返排的進行，不同時期返排液物性特征差異明顯。

（2）返排液的水相pH值呈較為明顯的遞增趨勢。濁度與電導率、pH值存在以下關系：pH值越接近堿性，電導率值越低，相應返排液水相的濁度值越高。

表3 返排液樣品的元素種類測試結果

（3）返排液樣品的水相濁度值從前期到后期逐漸顯著增大，且這種變化趨勢與返排液中的懸浮物含量的變化趨勢具有明顯的一致性。

（4）隨著pH值逐漸升高，樣品返排液的油、水界面張力逐漸升高，更不容易發生乳化現象。

（5）不同時期返排液中Fe等高價離子含量的變化規律也說明中期、后期返排液中的固相懸浮物可能為高價金屬的氧化物或氫氧化物沉淀。