含油污泥无害化处理技术研究与应用＊

于春涛

（吉林油田公司采油工艺研究院）

在油田开发过程中，砂岩地层的油井产出液中含有大量泥砂，泥砂在污水罐中沉积形成难以处理的含油污泥，若不经处理直接排放，不仅污染环境，而且也是对污泥中原油资源的浪费，同时也不符合GB 18598－2001《危险废物填埋污染控制标准》要求［1－2］。目前，国内外对于含油污泥无害化处理方法一般有焚烧法、生物处理法、热洗涤法、溶剂萃取法、化学破乳法、固液分离法等［3］。

各油田根据含油污泥的自身特点及现场生产需要，采取了不同的处理措施，在一定程度上实现了含油污泥的减量化处理、无害化处理和资源利用［4－5］。但是，无论是通过物理方法、化学方法还是生物方法处理都存在着如能耗较高、易造成二次污染、资源回收率低、综合利用程度不高等［6］问题。

本文主要根据含油污泥的成分，提出对含油污泥实施化学处理方法，充分利用污泥成分中的固含量制作成污泥颗粒调剖剂，用于注水井调剖，调整注水结构，提高水驱波及效率。

1 实验条件与方法

1．1 实验条件

1．1．1 实验材料

部分水解聚丙烯酰胺（相对分子质量2 000万、水解度21．6%，恒聚）；

有机交联剂A（自制）；

稳定剂B（自制）；

SDBS乳化剂；

非离子型乳化剂OP－10；

阳离子型乳化剂K12（油田服务公司提供）。

1．1．2 实验仪器

常规烘箱、天平、DV－III黏度计、玻璃器皿等。激光粒度仪（LA－950）、XRD 衍射仪、DSTP－111调剖堵水流动试验仪。

1．1．3 实验条件

模拟油藏温度（30℃）；

实验用水：现场注入污水（矿化度3 300 mg／L）。

1．2 实验方法

（1） 污泥预处理：选取样品进行蒸馏，测试含水率、固含量，应用激光粒度仪测试粒径分布、X衍射仪测试矿物成分。

（2） 调剖剂的研制：根据含油污泥的特性筛选适合油藏温度条件下的乳化剂、交联剂以及稳定剂，形成含油污泥调剖剂。

（3） 调剖剂的评价以及应用：通过对含油污泥调剖剂进行静动态性能评价确定最佳的配比，形成含油污泥调剖处理技术。

2 结果与讨论

2．1 含油污泥组成以及粒径分布

含油污泥样品外观呈黑色黏稠状，主要成分固含量65%（质量分数，下同）、油含量23．52%、水含量10．9%，其余为杂质，p H值显中性。由XRD射线衍射分析以及粒径分析可知，固含量主要成分有石英、方解石与钠长石。污泥粒径主要分布在10～100μm之间，约占80%（见图1），粒径的分布较为集中，适合用于注水井调剖，封堵水窜通道的条件。

2．2 含油污泥乳化剂的选择

为了使含油污泥能够在聚合物中均匀分散，考虑加入乳化剂，使油／水形成乳化体系，满足可泵入性，使含油污泥能够顺利回注地层。选择阴离子型乳化剂SDBS、非离子型乳化剂OP－10、阳离子型乳化剂K12，考察不同加入浓度（质量分数为0．05%、0．1%、0．2%、0．3%和0．4%）乳化剂对油／水的分层时间的影响（见图2）。实验结果显示，SDBS乳化剂有较好乳化性能，可使油、水、泥分层消失，含油污泥分散性良好，其用量确定在质量分数0．20%～0．30%为宜。

3 含油污泥调剖体系

3．1 含油污泥调剖剂研发思路

含油污泥中含有一定量的固相颗粒，注入地层后具有一定的封堵作用，由于污泥在地面受温度影响，黏度较大，不具备流动性，注入困难。在油泥中加入乳化剂，能使油泥悬浮在聚合物体系中，加入一定配比的交联剂、稳定剂，形成均匀稳定的污泥调剖剂，随着柱塞泵注入地层，在地层起到封堵裂缝、大孔道目的。由于污泥形成的调剖剂体系具有较好的耐剪切、耐冲刷性能，回注油藏后不会被采出而形成二次污染，真正达到无害化处理的目的。

3．2 含油污泥调剖剂配方的确定

由图3和图4可以得出，含油污泥调剖剂的配方为：w（聚合物）0．2%～0．25%＋w（复合交联剂）0．25%～0．3%。

3．3 含油污泥调剖剂性能评价

3．3．1 体系适应温度的确定

按最佳凝胶配比，模拟油藏温度为20～100℃条件下，考察油藏温度对含油污泥调剖剂的影响。通过实验结果看出（见图5），污泥调剖体系在油藏温度80℃时，黏度保留率大于80%；超过80℃时，黏度保留率下降幅度增加，说明该体系适应温度小于80℃。

3．3．2 含油污泥加量的选择

含油污泥的含量对于调剖剂的封堵能力和选择性进入能力有较大的影响。考察了不同含油污泥加入量（质量分数为10．0%、15．0%和20．0%）对凝胶体系影响。实验结果显示（见图6），含油污泥加入量为10%～20%时，凝胶体系的黏度保持在约13 000 mPa·s。

3．3．3 含油污泥的岩心封堵性能评价

选取目标区块油藏渗透率，采用0．105～0．147 mm石英砂充填2．5 c m×100 c m填砂管岩心，用ISCO恒速恒压泵将含油污泥与凝胶复合调剖体系段塞注入填砂管中，段塞大小0．1～1．0 PV，放置60℃恒温箱中，候凝72 h后，开始注水，注入压力基本稳定时，计算封堵率［7］。

含油污泥凝胶调剖体系的封堵率随着注入量的增加而增加，封堵率达到96．0%以上（见表1），表明含油污泥调剖剂能够将污泥封存在地层中，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。

表1 含油污泥调剖剂岩心封堵性能试验Table 1 Plugging perfor mance test of oily sludge profile control agent

4 现场应用

含油污泥调剖技术在吉林油田现场实施14井次，累计处理污泥4 260 m3，通过对生产井采出液跟踪检测，污泥注入地层后未在相应油井产出，未造成二次污染。措施后吸水剖面改善程度达到80%，措施增油850 t、减水6 400 m3，直接经济效益158．9万元。

按照同类区块水井调剖应用颗粒堵剂，施工过程中注入压力上升幅度2～2．5 MPa，污泥调剖剂固含量65%，注入压力上升2 MPa，污泥调剖剂能够在地层起到颗粒堵剂同样的封堵性能，并且起到节约成本的目的，按照颗粒堵剂单井3 t（2．5万元／t）计算，14井次节约成本105万元，污泥调剖技术现场应用经济效益明显，投入产出比1∶2．2。

5 结论

（1） 含油污泥调剖技术不但解决了目前油泥对环境的污染问题，而且能够在注水井注入，起到封堵裂缝大孔道、调整吸入剖面的问题，从措施效果分析，技术经济可行。

（2） 污泥做为调剖剂回注油层，取代颗粒堵剂，大大降低调剖成本，经济效益明显，具有巨大的环保效益和社会效益。

（3） 用活性油泥作为调剖剂，充分利用现有资源，不仅为油田含油污泥的再生利用找到了一种有效方法，而且也为油田综合治理、降低生产成本提供了一项技术措施。

［1］ 胡华龙，韩梅，黄秉禾，等．利用石化污泥生产新型除油吸附剂的实验研究［J］．交通环保，2001，22（4）：12．

［2］ 黄玲，高荔，党博，等．油田含油污泥产生途径及处理方法［J］．油气田地面工程，2010，29（2）：75－76．

［3］ 高琦琳，由庆，王国辉．含油污泥在我国油田中的应用［J］．中国石油大学胜利学院学报，2010，24（1）：8－11．

［4］ 陈明燕，刘政，王晓东，等．含油污泥无害化及资源化处理新技术及发展方向［J］．石油与天然气化工，2011，40（3）：313－317．

［5］ 岳明，欧天雄．含油污泥资源化处理技术研究［J］．石油与天然气化工，2008，37（3）：259－262．

［6］ 舒政，郑川江，叶仲斌，等．油田含油污泥调剖技术研究进展［J］．应用化工，2012，41（7）：1232－1235．

［7］ 王从领，薛鲁营，赵成祥，等．含油污泥调剖剂的研究与应用［J］．石油地质与工程，2010，24（2）：115－117．