耐温耐盐含油污泥调剖体系.pdf

油气田地面工程第2 9 卷第8 期(2 0 1 0 8)1 3d o i：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 6 6 8 9 6 2 0 1 0 0 8 0 0 7耐温耐盐含油污泥调剖体系戴达山1刘义刚2刘宏现3刘开莉1石新41 中国石化河南油田分公司2 中海石油天津分公司3 中国石油新疆油田勘探开发研究院4 中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院摘要：注水开发油田存在大量含油污泥堆积而不能进行有效的环保处理，同时由于长期注水开发，每年都有大量注水井需要进行调剖作业。在对含油污泥进行相关物性分析的基础上，研制了舍油污泥调剖体系。进行了戚胶时间、耐温、抗盐、抗剪切、注入性、堵剂强度、封堵能力及稳定性等性能评价，优化调剖配方，并提出了段塞设计思路。大量室内实验证实，利用含油污泥对注水井进行调剖是可行的。关键词：含油污泥；乳化体系；注入性；堵水率；稳定性；剪切大多数注水开发油田每年都有大量含油污泥产生，含油污泥是一种严重污染环境的物质 I-3 。如何在发展生产的同时有效地保护环境，无害化处理含油污泥，实现经济、社会和环境效益的协调发展是石油工业迫切需要解决的课题之一 4 。油田由于长期注水开发，每年都有大量注水井需要实施调剖作业。含油污泥本身主要由不同粒径的泥质颗粒加上部分油、水和其他杂质所组成的。那么，就可以利用含油污泥作为原料，研制一种调剖剂，将含油污泥回注入地层，利用含油污泥中的污泥颗粒对地层的高渗带形成封堵，在有效环保处理含油污泥的同时实现对注水井的调剖作业。以国内西部油田(S 油田)为例，利用含油污泥作为调剖剂的原料，研制含油污泥调剖体系，使其能够回注入地层，并利用污泥颗粒对地层的高渗带形成封堵，在有效环保处理含油污泥的同时实现了对注水井的调剖。1含油污泥样品测定室内实验所用含油污泥样品取自S 油田污水联合处理站。初步分析含油污泥样品，其外观呈黑色黏稠状，初采出时无特殊异味，经过数十天密封储在图l 中，对三元驱和聚驱油井深度在7 0 0-一8 0 0m处的蜡样性质进行了对比，结果见表3。表3 各油井7 0 0 8 0 0m 处蜡样性质对比逞加蟹婪蟹图1油井蜡样含蜡量随井深的变化关系从图1 和表3 中数据可明显看出，对于三元驱和聚驱油井，均存在以下规律：原油蜡含量越高，相同井深处蜡样中蜡含量越高，蜡样凝点越高，油井结蜡越严重。4结语(1)对于同一口油井，随着井深的增加，井壁结蜡蜡样的蜡含量、相对密度、凝点也相应增加。油井深部结蜡严重，越靠近井口结蜡越轻。(2)原油的含蜡量越高，对应的油井壁结蜡蜡样的含蜡量也越高，油井结蜡越严重，三元驱及聚驱油井均存在此规律。(3)采出原油的族组成和含蜡量相近，则相同井深处蜡样蜡含量和凝点相近，结蜡程度相近。参考文献 1 张佳民。韩东，郑俊德聚合物驱油井结蜡分析及合理热洗周期的确定 J 石油钻采工艺2 0 0 5 2 7(3)：4 1-4 4 2 刘业国，张杰采取增加液体流速措施降低油井结蜡 J 油气田地面工程，2 0 0 7，2 6(9)：2 7(栏目主持杨军)中国调剖网 w w w.t i a o p o u.c o m不只是调剖石油人专业技术学习交流平台！1 4油气田地面工程第2 9 卷第8 期(2 0 1 0 8)存、运输后具有扑鼻恶臭气味，表明其中含有较多杂质、化学物质和生长细菌。实验室测得样品p H 值为6 5 7 5，基本呈中性。在常温下，不与水互溶。通过测定，样品的铁锈含量为7 2，泥质含量为4 1 7，含水率为1 9 0，含油率为3 2 5，铁离子含量为0 2 8 3m g L。由于含水率和含油率是单独称取样品进行测定，使得最后所有物质百分含量之和为1 0 0 4，在正常的实验误差之内。含油污泥颗粒粒径峰值为5 0 7 0 弘m，其中约8 0 的颗粒粒径为2 0 2 0 0”m，粒径的集中分布和具有一定的颗粒大小，使其具备了进入地层和封堵高渗透层段的条件。利用B R O O K F I E I。D 旋转黏度计测定含油污泥样品在不同温度下的黏度，结果见图1。在室温下样品呈黑色黏稠状，如浆糊般，基本不具有流动性。随着温度的升高，含油污泥的黏度呈下降趋势。在4 0 -5 0 时含油污泥的黏度急剧下降，而在5 0 7 0 时下降缓慢。这是由于含油污泥的黏度主要受其中的油组分影响，而原油的黏度将会随着温度的升高而下降，从而使得含油污泥的黏度也随着温度的升高而下降。温度图1含油污泥不同温度下的黏度2含油污泥调剖体系由于S 油田含油污泥处理量比较大，通过室内研究，结合现场工艺，决定采用“预交联颗粒+含油污泥乳化体系+可控凝胶体系”的复合调剖技术对含油污泥进行处理。含油污泥中含有一定量的稠油和同相颗粒，具有一定的封堵作用，但由于在地面温度环境下黏度高，基本不具备流动性，注入困难，不能直接使用。为了大量处理含油污泥，通过加入乳化剂(S N)和乳化助剂(S H)使得含油污泥均匀分散，悬浮在携带液中，满足可泵入性，使含油污泥能够顺利回注地层，同时利用含油污泥同相颗粒对地层高渗带产生堵塞，从而调整吸水剖面。考虑到施工工艺和经济最优的要求，室内筛选出含油污泥乳化体系配方为0 1 0 4 S N，1 3 S H，具体用量可以根据施工情况调整。虽然含油污泥乳化调剖剂使含油污泥大量回注地层成为町能，但是由于其耐冲刷性较差，不能使回注地层的含油污泥长期滞留在地层中。为了避免回注地层的含油污泥又随采出液回到地面。再次成为含油污泥，有必要研制可控强度的凝胶调剖剂，将回注地层的含油污泥封堵在地层中。但是，凝胶调剖剂难免会和含油污泥直接接触，这就要求凝胶调剖剂要具有较好的抗含油污泥影响的能力。室内对混合含油污泥后凝胶的配方、影响因素和性能都进行了详细的筛选和评价，确定了可控强度的凝胶调剖体系，见表1、表2。表1 凝胶调剖剂配方聚合物交联剂和助剂浓度m g I。1 9 1，-。J l。J L 1J L 一2 1J L 3J L 一4成胶时间成胶强度hm P a sl0 0 02 0 05 015 0 03 0 01 0 020 0 04 0 01 5 025 0 05 0 02 0 030 0 06 0 02 5 035 0 07 0 03 0 02 0 010 0 01 5 03 0 0l0 0 01 5 04 0 012 5 01 5 05 0 015 0 01 5 05 0 017 5 01 5 06 0 020 0 01 5 042 0 088 0 01 82 0 02 16 0 05 00 0 07 42 0 0表2 快速凝胶配方聚合物m g L30 0 035 0 040 0 03含油污泥调剖体系室内性能评价(1)温度和矿化度的影响。凝胶调剖剂由于本身强度不高，因此其抗温性能的好坏对凝胶在油藏条件下的长期稳定性具有重要的影响。通过测室内2 5(室温)、4 0、5 0、6 0、7 0 和8 0 不同时间胶体的强度变化来确定成胶时间和成胶后强度。测定结果表明：温度对凝胶的成胶时间有很大影响，温度越高，成胶时间越短，由4 0 到6 0 成胶时间缩短了一半以上；温度对成胶强度有较大的影响，温度越高，成胶强度越低，当温度达到8 0 时，聚合物浓度为10 0 0m g L 的体系强度降低到39 7 0m P a s，而7 0 时凝胶的强度是43 2 0m P a s；温度对凝胶的稳定性有很大影响，温度越高，凝胶体系的稳定性就越差。在8 0 温度下，凝胶在4 个月后胶体开始有不均匀的趋势，胶体中有絮状物质出现；在5 0 温度下，凝胶在5 个月后未脱水；温度低于5 0 时都未脱水，胶体较好。巢徽!滞罢篙一叫一的_。一儿一。警而泛堕型啪湖喜堕堕告黧一儿一j耋啪啪加堪M 挖均8642sddlll毯勰中国调剖网 w w w.t i a o p o u.c o m不只是调剖石油人专业技术学习交流平台！油气田地面工程第2 9 卷第8 期(2 0 1 0 8)1 5在不同矿化度溶液中，聚合物分子链会有蜷曲程度不同的构象，因此矿化度也是制约凝胶调剖剂综合性能的关键因素之一。用不同矿化度的水配制溶液，在不同时间测定胶体的强度变化，以此来确定成胶时间和成胶后强度。实验结果表明：矿化度对成胶时间的影响较小，对凝胶的性能有较大的影响。凝胶的成胶强度随着矿化度的升高而降低，而且有很大的降幅，这是因为盐的存在使聚合物分子链卷缩，这就限制了分子间交联点的形成，因此使交联后的网状结构较弱。所以，凝胶的成胶强度随着矿化度的升高而降低，而且有很大的降幅，矿化度是影响胶体强度的一个重要因素。(2)抗剪切性。凝胶在进入地层时，不可避免地会在炮眼和近井地带受到地层多孑L 介质的剪切，研究凝胶在被多孔介质剪切后的性能，有助于更加深入地了解凝胶特性，筛选出性能更良好的凝胶配方。多孔介质剪切对凝胶调剖剂交联性能的影响评价，是通过测定不同孑L 隙流速条件下的岩芯流出凝胶的成胶情况来进行。凝胶调剖剂在经过多孔介质剪切后，对其成胶性能有较大的影响。经过剪切后的凝胶与未经过剪切的凝胶相比，成胶时间将延长，胶体强度有所降低。虽然成胶时间延长了，胶体强度有一定降低，但是同时凝胶的稳定性也有一定程度的提高，在3个月以后，剪切后样品比未剪切样品的胶体好。所以，当室内配制的未经过剪切的凝胶稳定性不好时，并不代表其在地层中成胶后的稳定性就不好。总的来说，该凝胶调剖剂具有较好的抗多孔介质剪切的能力。(3)稳定性。在油藏温度下，凝胶容易发生热降解而使胶体强度降低并脱水，保证凝胶调剖剂的长期稳定性对于整个调剖作业的效果至关重要，也是本研究工作的重点。本研究选用的聚合物为耐温耐盐聚合物G R F 5。在解决其长期稳定性方面，基本技术思路是充分利用耐温耐盐聚合物G R F 一5分子上疏水基的缔合作用。事实上，因为聚合物分子间通过疏水基团的缔合作用发生了具有一定强度、但可逆的物理“交联”，所以可适当减少化学键交联，降低交联剂用量，避免过度交联。这样就降低了凝胶调剖剂的脆性，提高了胶体的弹性，也就提高了凝胶调剖剂的长期稳定性。将耐温耐盐聚合物G R F 5 配制成母液和不同浓度的目标液，加人交联剂和交联助剂，为了防止意外并考察重复性，相同的配方配制5 个样品放入5 0 的烘箱中，在不同时间测定每个胶体的强度变化并取平均值，观察脱水情况。结果表明，凝胶调剖剂经过5 个月老化后，均未出现脱水，在5 0 温度下，所筛选出的凝胶调剖剂配方表现出了较好的稳定性能。(4)堵水率。室内堵水实验结果见表3。从表3 可以看出，封堵率随注人量的增加而增加，在注入量达到0 4P V 及其以上时，封堵率的变化就不再明显，封堵率均达到9 8 以上，表明凝胶调剖剂具有较好的封堵率，能够将含油污泥封存在地层中。表3 凝胶注入量对封堵率的影响4结语针对目前注水开发油田存在大量含油污泥堆积而不能有效环保处理，以及由于长期注水开发，每年都有大量注水井需要进行调剖作业的问题，通过实验分析，得到含油污泥样品的基本组分和性质，认为含油污泥颗粒的粒径分布集中且具有一定大小，具备了进入地层和封堵高渗透层段的条件，为利用含油污泥实施调剖作业奠定了基石i f。研制了预交联颗粒+可控凝胶体系+含油污泥乳化体系的含油污泥调剖体系。室内实验表明，含油污泥调剖体系能够使含油污泥回注地层，将含油污泥封存在地层之中；在处理含油污泥的同时能有效改善吸水剖面，增加中、低渗透层的吸液量，提高注入水的波及体积。目前该技术正在S 油田Y 6 油藏进行现场试验，可以根据现场试验结果进一步优化该技术，加大现场试验的规模，简化施工工艺。参考文献 1 中国石油天然气总公司开发生产局改善高含水油田开发效果实例 M 北京：石油工业出版社，1 9 9 6 2 孙晓明大庆杏南油田含油污泥深度调剖技术 J 油气田地面工程。2 0 0 9。2 8(1)：1 6 1 7 3 陈国福萨北地区油井采出污泥利用技术研究 D 大庆：大庆石油学院，2 0 0 2 4 李恒进胥元刚李胜彪。等河南稠油油田油泥砂无害化处理工艺 J 油气田地面工程。2 0 0 9。2 8(8)：7 9 8 0(栏目主持杨军)中国调剖网 w w w.t i a o p o u.c o m不只是调剖石油人专业技术学习交流平台！耐温耐盐含油污泥调剖体系耐温耐盐含油污泥调剖体系作者：戴达山，刘义刚，刘宏现，刘开莉，石新作者单位：戴达山,刘开莉(中国石化河南油田分公司)，刘义刚(中海石油天津分公司)，刘宏现(中国石油新疆油田勘探开发研究院)，石新(中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院)刊名：油气田地面工程英文刊名：OIL-GASFIELD SURFACE ENGINEERING年，卷(期)：2010,29(8)参考文献(4条)参考文献(4条)1.李恒进;胥元刚;李胜彪 河南稠油油田油泥砂无害化处理工艺期刊论文-油气田地面工程 2009(08)2.陈国福 萨北地区油井采出污泥利用技术研究学位论文 20023.孙晓明 大庆杏南油田含油污泥深度调剖技术期刊论文-油气田地面工程 2009(01)4.中国石油天然气总公司开发生产局 改善高含水油田开发效果实例 1996 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.赵瑞玉.杜文军.杨玉芳.董新民.杨宴彬.王爱军.Zhao Ruiyu.Du Wenjun.Yang Yufang.Dong Xinming.YangYanbin.Wang Aijun 萃取法处理含油污泥技术研究期刊论文-油气田环境保护2010,20(4)2.王亚.苏建栋 含油污泥调剖技术研究与应用期刊论文-石油天然气学报2008,30(4)3.孙秀芳 浅谈酸压施工中减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失的技术期刊论文-科技信息2009(4)4.席建勇 高浓度乳化酸体系研究与应用期刊论文-新疆石油学院学报2003,15(3)5.马香丽.张军科 改性污泥深部调剖先导试验期刊论文-石油地质与工程2007,21(3)6.刘富州.彭文忠.王化鸽.马娟.彭立.王优先 河南油田不同类型油藏聚合物调驱技术研究与应用期刊论文-石油地质与工程2009,23(3)7.李新会.李会堂.马学峰.仝照伟 注水油藏聚合物驱开发的增油措施期刊论文-油气田地面工程2009,28(2)8.苗建生.张文玉 河南油田聚驱后利用地层残留聚合物深部调剖技术会议论文-20079.白长琦.李德儒.刘评.刘谷满.张效举.王军 河南油田普通稠油注水开发深部调剖技术研究应用期刊论文-石油地质与工程2008,22(6)10.吕帅.刘文华.皇海权.刘艳华.梁杨.束华东 河南油田低强度调剖体系研究期刊论文-石油地质与工程2010,24(4)中国调剖网 w w w.t i a o p o u.c o m不只是调剖石油人专业技术学习交流平台！