熱采封竄用改性含油污泥調剖劑研制與應用

苗鈺琦 楊安國

摘 要：河南某油田高濃度含油污泥溶液具有較高的粘度及懸浮穩定性，經過化學改性，形成了具有較高封堵強度、封堵率、成本低等特點的化學改性含油污泥調剖封竄劑，既可用于治理熱采汽竄，又解決了含油污泥環保處理問題，達到了廢棄物資源化再利用及降本增效雙重目的。

關鍵詞：稠油;熱采;含油污泥;改性;調剖;降本

含油污泥來源于地層，與地層具有良好的配伍性。與其他化學調剖劑相比，含油污泥調剖劑具有較好的熱穩定性、抗鹽性和耐剪切性，適合于大劑量注入，并且成本較低[1-3]。河南某油田稠油儲層薄、埋藏淺、膠結疏松，伴隨蒸汽吞吐輪次增加，汽竄通道持續發育，直接影響熱采效果效益，急需開發低成本汽竄治理技術推進降本提效。該油田含油污泥主要產至污水罐沉降物及污水處理氣浮浮渣，無機大顆粒較少，具有較好的懸浮性能。利用含油污泥懸浮性能及與地層的良好配伍性，對其進行改性研究，替代原有顆粒調剖配方中的懸浮劑，形成一種低成本調剖封竄劑配方，實現污泥資源化利用與降本增效的目的[4-6]。

1、含油污泥特征研究

1.1? 含油污泥組分分析

采用石油醚萃取法，測定原油含量。將萃取后濾渣置于坩堝中，放入105℃烘箱中烘干至恒重并記錄，將殘余物放在600～650 ℃馬弗爐中煅燒至恒重，計算無機顆粒及其它有機物含量。采用蒸餾法測定含油污泥含水率[7-8]。采用 Coulter LS-230激光粒度分析儀測定固含物的粒度分布[9]。實驗發現含油污泥中主要成分為水、固體顆粒及原油等有機物，其中含水68.8%、固體顆粒21.8%、原油2.9%、其它有機物6.5%。固體顆粒粒徑中值35μm。原油、氣浮浮渣等有機物的存在，有利于適當濃度的含油污泥保持較好的懸浮穩定性，為調剖利用奠定了基礎。

1.2含油污泥懸浮性穩定性分析

一定時間內流體中顆粒沉降體積比越小，則該混合液懸浮穩定性越好。按不同干稀比（含油污泥：壓濾前液）配制含油污泥溶液，攪拌均勻后，置于量筒內，靜止觀測顆粒沉降體積，每5小時記錄1次沉降體積，沉降體積與總體積之比即為該時間節點沉降體積比。實驗結果表明含油污泥溶液干稀比越大，一定時間內沉降體積越小，懸浮穩定性越好，干稀比例在1：0.5-1：1.5之間時懸浮性能最佳，可滿足現場長時間（8小時）安全施工需求。

2、改性含油污泥調剖劑配方研制與性能評價

2.1改性含油污泥調剖劑配方的研制

含油污泥溶液具有較好的懸浮穩定性和較高粘度，可進入地層深部進行封堵，但強度相對較弱，需要對其進行改性，提升含油污泥固結強度[10]。河南某油田常用GC-1顆粒調剖劑主要由固結劑、填充劑以及懸浮劑組成，為降低藥劑成本，利用含油污泥溶液良好的懸浮性能，替代GC-1顆粒調剖劑中的懸浮劑。通過調整各組分比例，開展正交實驗，不同配方在常溫（25℃）下粘度，50℃下養護48小時抗壓強度等性能，優選確定最佳配方。實驗優選確定75%含油污泥溶液（含油污泥：壓濾前液=1：1.5）+25%顆粒調剖劑（固結劑：填充劑=3：7）為最優配方，其粘度（5003 mPa.s）能滿足現場安全擠注需求，固結后抗壓強度（2.2MPa）可滿足現場封堵強度需求（2MPa），同時配方成本同比GC-1降低36%（608元/方降低至387元/方）。

2.2改性含油污泥調剖劑配方性能評價

為綜合確定所研制污泥調剖劑配方，按照石油行業標準SY/T 5590-2004《調剖劑性能評價方法》對污泥調剖劑配方進行綜合評價、分析，以確定是否滿足現場生產及工藝措施需求：懸浮穩定時間≥8h、抗壓強度≥2MPa、失水率≤5%、封堵率≥80%、初凝時間≥10h、完全凝固時間≤48h。

2.2.1懸浮性能評價

將25%顆粒調剖劑（固結劑：填充劑=3：7）加入75%含油污泥溶液（含油污泥：壓濾前液=1：1.5）與清水中，攪拌均勻后，在常溫（25℃）下計時觀察分層時間及初凝時間，對比配方懸浮穩定性。實現發現由于含油污泥具有較好的懸浮穩定性，加入含油污泥溶液的配方，顆粒沉降時間長達12小時，初凝時間達18.5小時，可滿足現場安全施工需求。而加入清水的配方中，由于缺少懸浮劑固體顆粒很快發生沉降。

2.2.2抗壓強度、失水率評價

將25%顆粒調剖劑（固結劑：填充劑=3：7）加入75%含油污泥溶液（含油污泥：壓濾前液=1：1.5）與清水中，攪拌均勻備用。將部分配好的藥劑裝入試管中，密封后置于40攝氏度環境中養護，測量析出量水，計算失水率為0.9%。將剩余藥劑裝入φ25mm密封鋼桶中，在40℃恒溫水浴養護48h后，取出固結體，研磨試樣兩端至平整、平行，形成φ25×25mm規格，并將試樣表面的雜質顆粒清除干凈后，測試抗壓強度2.25MPa，能夠滿足現場2MPa需求。

2.2.3封堵性能評價

制備填砂管，飽和地層水，在恒定的流速（0.5ml/min）下水驅，直至壓力穩定，測定水相滲透率。按照0.5ml/min排量注入1pv改性含油污泥調剖劑后，置于50℃恒溫48h，轉水驅，測定封堵后水相滲透率，評價封堵率。實驗發現改性含油污泥調剖劑對不同滲透率的填砂管均具有較好的封堵效果（平均封堵率在82.84%），能夠滿足淺薄層疏松砂巖儲層熱采汽竄大通道封堵需求。

3、現場應用效果

改性含油污泥調剖技術，具有耐高溫（350℃）、強度高（抗壓強度高>2MPa）、懸浮性好（>8h）、失水率小（<5%）、低成本（由608元/方下降至387元/方）等特點，在河南某油田現場應用107井次，階段增油8071噸（表10），累計創效8767萬元。其中，資源化利用含油污泥9788方，節約對外委托處理成本3426萬元，增油創效2341萬元。

4、結論與認識

4.1含油污泥溶液具有較好的懸浮穩定和較高粘度，可作為熱采調剖的主體段塞。

4.2創新利用含油污泥替代原有顆粒調剖配方中的懸浮劑，形成能滿足現場施工及封堵需求的改性含油污泥調剖劑配方，將調剖劑成本降低30%。

4.3改性含油污泥調剖封竄技術，不僅解決了稠油熱采封竄難題，同時實現了含油污泥資源化利用，解決了含油污泥處理難題，社會意義顯著。

參考文獻：

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（1. 中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院，河南 南陽473132;2. 中國石化河南油田分公司科技部，河南 南陽473132）