YX區(qū)塊含油膠體再利用的可行性*

李 龍

（中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院，山東青島 266100）

0 前言

化學(xué)驅(qū)技術(shù)已在SL 油田YX 區(qū)塊得到大面積推廣，所選用驅(qū)油劑的主要成份為相對(duì)分子質(zhì)量約1500 萬(wàn)的部分水解聚丙烯酰胺。化學(xué)驅(qū)注入井在洗井和沖砂時(shí)，返出的廢液中含有大量含油膠體。目前國(guó)內(nèi)外主要采用微生物降解、就地填埋、熱降解處理技術(shù)［1］以及固化處理法等進(jìn)行含油膠體處理［2］。但是由于含油膠體的處理工序復(fù)雜，又沒(méi)有足夠的外排場(chǎng)地用于就地填埋，且就地填埋的方式會(huì)污染環(huán)境［3］，在一定程度上影響了化學(xué)驅(qū)開發(fā)。目前，較為理想的解決辦法是將洗井返出的含油膠體進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后，作為驅(qū)油劑、調(diào)剖劑或堵水劑直接回注到地層中，以達(dá)到減少環(huán)境污染、廢物再利用的效果。在對(duì)含油膠體進(jìn)行再利用前，先對(duì)含油膠體進(jìn)行成份分析是很有必要的，可避免回注后的含油膠體污染地層而對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生二次傷害［4］。本文分析了含油膠體與地層的配伍性以及含油膠體再利用的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

YX 區(qū)塊含油膠體；鹽酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%）、氯仿，市售；部分水解聚丙烯酰胺HPAM粉末，相對(duì)分子質(zhì)量1500萬(wàn)，水解度30%，固含量90%，任丘市明啟化工有限公司。YX 區(qū)塊模擬水，礦化度2526.2 mg/L，主要離子質(zhì)量濃度（單位mg/L）：CO32-915.2、K++Na+888.8、Cl-597.5、HCO3-106.2、Ca2++Mg2+16.6、SO42-1.9。

V-5800 型光譜儀，上海鼎測(cè)電子科技有限公司；DV2T 博勒飛黏度計(jì)美國(guó)Brookfield，東南科儀有限公司；賽默飛Nicolet Summit 傅里葉紅外光譜儀，美國(guó)Them Fisher 公司；FE28-StandardFiveEasy Plus pH測(cè)量?jī)x，北京京海正通科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將質(zhì)量相同的3份含油膠體編號(hào)，利用Brookfield黏度計(jì)，選用S64 轉(zhuǎn)子，在溫度55℃、轉(zhuǎn)速6 r/min、剪切速率1000 s-1下分別多次測(cè)定3 份含油膠體的黏度后取平均值；利用pH測(cè)量?jī)x分別測(cè)定3份含油膠體的pH值后取平均值；利用電爐烘干含油膠體，計(jì)算含油膠體的含水率；利用氯仿吸油法吸收原油，并計(jì)算含油膠體的含油率；通過(guò)電爐煅燒除去有機(jī)物（主要為聚合物），得到無(wú)機(jī)鹽包括酸溶物及酸不溶物，通過(guò)原子吸收分光光度法及紅外光譜儀檢測(cè)含油膠體中離子含量及不溶物含量；利用紅外光譜儀得到去油、烘干、粉碎后含油膠的光譜，并與HPAM 標(biāo)準(zhǔn)干粉的紅外光譜對(duì)比，通過(guò)查看峰位置及官能團(tuán)位置偏移分析物質(zhì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 含油膠體的黏度及pH值

原始含油膠體表面呈黑色有光澤，且黏度較大、彈性較強(qiáng)［5］。通過(guò)黏度測(cè)定發(fā)現(xiàn)，在55℃下，原始含油膠體的平均黏度為65667 mPa·s。原始含油膠體的黏度過(guò)大，具有堵塞油層、破壞原油開采的危害［6］。此外，含油膠體的平均pH 值為7.9，與YX油藏弱堿性地層條件相近，若能對(duì)含油膠體進(jìn)行妥善處理，向地層注入處理后的含油膠體不會(huì)由于酸堿度而對(duì)地層造成破壞。

2.2 含油膠體的含水率及含油率

將含油膠體經(jīng)氯仿抽提除去原油，然后在105℃電爐內(nèi)恒溫干燥5 h后取出稱重并粉碎，得到初步處理后的樣品。含油膠體經(jīng)過(guò)去油處理后顏色大幅變淺，說(shuō)明含油膠體中的大部分原油已被氯仿除去。經(jīng)過(guò)去油、烘干處理后，含油膠體的體積大幅縮小。經(jīng)測(cè)試，含油膠體的含水率平均為80.74%，含油率平均為6.41%。

2.3 含油膠體黏度原因分析

含油膠體經(jīng)過(guò)氯仿抽提后，原油幾乎被全部除去。分別對(duì)驅(qū)油用的相對(duì)分子質(zhì)量1500 萬(wàn)的HPAM 粉末和去油、干燥處理后的含油膠體樣品進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果見圖1 和圖2。從圖1 可知，去油、干燥處理后的含油膠體樣品的主要特征峰值與HPAM 粉末的特征峰值相重合，說(shuō)明去油、干燥處理后的含油膠體樣品的主要組成為HPAM。含油膠體中的HPAM 可能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而導(dǎo)致含油膠體的黏度增大。

圖1 樣品及標(biāo)準(zhǔn)HPAM干粉紅外光譜對(duì)比圖

2.4 含油膠體組份分析

為了對(duì)含油膠體進(jìn)行有效的再利用，我們需要進(jìn)一步對(duì)含油膠體的組份進(jìn)行分析。除油脫水后的含油膠體經(jīng)高溫煅燒去除HPAM 等有機(jī)物后剩余物質(zhì)為多種無(wú)機(jī)物質(zhì)，對(duì)粉末狀膠體進(jìn)行XRD衍射分析發(fā)現(xiàn)，含油膠體中含有Fe2O3、CaO·Al2O3·2 SiO2、MgCO3等物質(zhì)。將剩余物質(zhì)與酸混合配制成溶液，利用原子吸收分光光度法得到膠體中所含離子的濃度，過(guò)濾不溶物并測(cè)量不溶物含量，進(jìn)而算出各組份含量，結(jié)果見表1。可以看出，含油膠體中所含的大部分物質(zhì)為水，含量達(dá)到80.47%；HPAM等有機(jī)物在含油膠體中所占組份平均含量次之，達(dá)7.16%；原油含量與HPAM的相近，為6.49%；含油膠體剩余組份中硅酸鹽含量為3.185%，其他無(wú)機(jī)物等物質(zhì)的組份含量均不超過(guò)1%。

表1 含油膠體的組份含量

將YX 區(qū)塊模擬水與含油膠體混合，未出現(xiàn)沉淀、渾濁，配伍性較好。含油膠體各組分中不含有污染地層的物質(zhì)，若能找到合適的再利用方法則可以對(duì)含油膠體進(jìn)行再利用。

2.5 含油膠體的再利用

含油膠體中含有一定量的HPAM，而HPAM 作為一種線型高分子聚合物，常被用作油田驅(qū)油劑。含油膠體的黏度較大，所含的HPAM 不能直接被用于驅(qū)油劑的配制，必須先對(duì)其進(jìn)行處理后才能再利用。

首先用氯仿對(duì)含油膠體直接去油處理，除去含油膠體表面及內(nèi)部所含的原油；然后將膠體烘干并打碎成粉末方便存儲(chǔ)；最后取一定的粉末與油田采出水進(jìn)行混合配制成具有一定黏度的油田驅(qū)油劑。

不同含油膠體粉末用量下配制的驅(qū)油劑體系的黏度見表2。靜置一個(gè)月后，對(duì)上述驅(qū)油劑再進(jìn)行黏度測(cè)定，驅(qū)油劑體系的黏度基本未發(fā)生變化。含油膠體再利用處理方法簡(jiǎn)單、對(duì)地層無(wú)污染，有效解決了含油膠體處理難度大又污染環(huán)境的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)處理后的含油膠體可以用于油田驅(qū)油劑的配制，進(jìn)而達(dá)到含油膠體再利用的目的。

表2 不同含油膠體粉末用量下配制驅(qū)油劑體系的黏度

目前注入井每次返排含油膠體量可能達(dá)不到工業(yè)應(yīng)用的計(jì)量，通過(guò)上述研究發(fā)現(xiàn)，含油膠體與油藏酸堿性相近，回注到地層中不會(huì)破壞地層酸堿度，因此更簡(jiǎn)單適用的方法是將含油膠體經(jīng)簡(jiǎn)單過(guò)濾后直接回注到油藏，利用含油膠體黏度大的特點(diǎn)封堵優(yōu)勢(shì)通道或大孔道，起到調(diào)剖堵水的作用，同樣達(dá)到了含油膠體再利用的目的。

3 結(jié)論

含油膠體的酸堿度在7.9左右，與YX實(shí)驗(yàn)區(qū)塊性狀相近，含油膠體的平均黏度在65667 mPa·s左右。

含油膠體中所含的大部分物質(zhì)為水，含量達(dá)到80.47%，聚丙烯酰胺在含油膠體中所占組份含量次之，達(dá)到7.16%；原油含量與聚丙烯酰胺含量相近，為6.49%。含油膠體剩余組份中硅酸鹽含量為3.185%，其他無(wú)機(jī)物等物質(zhì)的組份含量均不超過(guò)1%。

經(jīng)過(guò)處理后的含油膠體可以用于驅(qū)油劑的配制，也可以作為調(diào)剖劑或者堵水劑，有效解決含油膠體處理難度大又污染環(huán)境的問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)到含油膠體再利用的目的。