含油污泥调驱技术在港西油田的应用

李贵生（大港油田采油五厂）

1998年，国家环保局将含油污泥列为危险废物，污泥排放前必须进行无害化处理。油田含油污泥给油田生产和发展带来的危害是多方面的，其主要表现为：污泥的沉降性能极差，导致大量悬浮物和原油进入污水处理系统[1]，并在系统内部形成恶性循环，使水处理系统状况恶化；污泥属于危险废物，直接排放会造成周边水源、空气以及农田的污染，危害动植物及人类；大量的含油污泥给油田企业带来沉重的经济负担[2]，仅大港油田每年就要缴纳500万元排污费，治理污泥势在必行。

在油田生产中，污水处理系统和原油储运过程会产生大量的含油污泥，其主要成分是悬浮固体、油和水，污泥中还包括各种化学添加剂以及砷、铬、汞等重金属有害物质可造成严重的环境污染。随着老油田的长期开发，含油污泥量将会逐年增加，因此，对含油污泥的无害化处理，国内外都进行了大量的研究，并取得一定进展。各油田根据含油污泥的自身特点及现场生产需要，采取不同的处理措施，在一定程度上实现了含油污泥的无害化处理和资源化利用。

1　含油污泥处理技术现状

目前，国内的含油污泥处理技术主要有填埋、浓缩脱水、固化处理、化学除油、催化裂解或综合利用（制作建筑材料或制作悬浮调剖堵水剂）；国外环保法规比较严格，对含油污泥主要进行焚烧、浮选除油、溶剂萃取、催化焦化或生物处理等，投资相对较大，处理费用也高。

在国内外污泥处理调研结果分析的基础上，本项目将主要针对催化裂解和制作调堵剂来进行污泥处理与利用技术研究。

2　大港油田含油污泥现状调查与特性分析

大港油田每年产含泥率为97%左右的含油污泥15×104m3，污泥组成成分上具有含油、含水、泥含量差别较大的特点。其中，含油率为9%～25%，含泥率为25%～83%，含水率为15%～87%。含油污泥中的烃类主要是重质油组分，且相对分子质量较大（表1）。

表1　大港油田含油污泥特性分析结果

色质联机测定有机物结果表明，含油污泥中的烃类物质碳数较高，属重质油组分，且相对分子质量较大。

3　含油污泥调剖堵水处理技术试验研究

3.1　含油污泥的影响因素

3.1.1金属离子

矿化水中的金属离子对聚合有一定影响。为了消除金属离子的影响，加入助剂E作为金属离子掩蔽剂，其加入量为0.1%。

3.1.2含油率

污油对污泥聚合有较大影响。干泥含油率高于20%时污泥根本无法聚合，高于13%时污泥虽然能部分聚合，但产物强度很低；只有当干泥含油率低于13%时，污泥才能聚合得到有一定强度的产物（表2）。由此可见，除油是污泥能否顺利聚合的关键。

表2　不同含油率下污泥聚合情况

3.2　含油污泥除油预处理技术研究

污泥预处理方法：热水酸洗+除油剂处理，用矿化水，酸洗pH值为6.0～6.5，泥水比为1∶2，除油剂质量浓度为60～80 mg/L，一级离心分离脱水。

含油污泥除油前后的聚合情况比较：分别以原泥、热水酸洗处理污泥、热水酸洗/除油剂处理污泥为原料进行了聚合试验（表3）。

表3　不同含油率下制备含油污泥膨体颗粒的性能

3.3　含油污泥膨体颗粒的合成及条件优化

3.3.1合成原理

含油污泥膨体颗粒实际上是含油污泥与其他不饱和单体共聚得到的产物。该产物分子中由于含吸水基团，因而能够在水中膨胀。污泥共聚可以采用悬浮聚合或水溶液聚合两种方式。悬浮聚合的优点是不用造粒，搅拌速度、硬度、粒径可以控制，缺点是产物需要提纯、洗涤，除去有机溶剂[3]。水溶液聚合的优点是方法简单、无环保问题；缺点是需要解决造粒问题，适应性较差。研究采用水溶液聚合制备含油污泥膨体颗粒型调剖剂。

3.3.2调剖剂性能影响因素的试验研究

1）含油率对污泥调剖剂性能的影响。含油率越高，调剖剂的强度越低，含油率高于12%时，含油污泥膨体颗粒胶块强度明显下降；同时，含油率对污泥调剖剂的吸水倍数也有较大影响，在干泥含油率为0%～16%的范围内，随着含油率的增加，污泥调剖剂的吸水倍数从56.7下降到16.9。分析认为含油率控制在低于12%时比较合适（表4）

表4　含油率对污泥调剖剂性能的影响

2）污泥用量对污泥调剖剂性能的影响。干污泥/单体比例在1～1.2时，聚合产物的强度和弹性均较好；比例高于1.4时，聚合不完全，且产物松散无法使用；比例低于1时，消耗的污泥太少，强度也稍差[4]。

3）单体含量对污泥调剖剂性能的影响。在含油率为11%、单体质量分数为18%～20%时聚合产物的强度和弹性较好，说明产物相对分子质量和交联度较高。单体质量分数高于22.5%时聚合不完全、不均匀，中间有颗粒物产生（表5）。

表5　单体含量对污泥调剖剂性能的影响

4）交联剂用量对污泥调剖剂性能的影响。交联剂很低时，污泥聚合物呈糊状，强度低。交联剂质量分数增加至0.12%时，污泥胶块变硬，强度提高。当交联剂质量分数超过0.22%时，聚合速度太快，产物也变脆[5]；因此，交联剂质量分数选择0.1%～0.12%比较合适（表6）。

表6　交联剂用量对污泥调剖剂性能的影响

4　含油污泥调剖技术现场应用

4.1　试验井组概况

试验井西39-20位于港西41-22断块，注入层位NmⅡ5-2、5-3，日配注40 m3，受益井5口。该井层间矛盾突出，吸水差异大，吸水剖面显示NmⅡ5-2不吸水，NmⅡ5-3吸水率为100%。根据生产动态分析，西39-20井转注前日产液5.96 m3，日产油2.66 t，综合含水率为55.43%。转注后对应受益井西38-22含水上升较快，由转注前的37%上升到目前的69.85%。分析认为存在平面矛盾，因此对西39-20的明二5-3层进行污泥调剖。

4.2　应用效果

西39-20井组累计注入污泥调剖剂量为2300 m3，污泥膨体颗粒为20 t（含水率为50%），实际用量为10 t；粒径为1～5 mm，膨胀倍数为8～50倍。分五个段塞注入。

用污泥调堵剂封堵高渗透层，提高注水压力，注入压力增幅为4 MPa；启用中低渗透层段，降低吸水指数，提高了注入水波及体积以及驱油效率。在注水井污泥调剖实施后，与之对应的5口受益油井分别见到不同的调驱效果，含水率下降7%，累计增油1150 t，获得较好的经济效益。

5　结论

1）含油污泥调剖可以有效封堵高渗透层段，提高注水压力，启用中低渗透层段，提高了注入水波及体积以及驱油效率，从而获得了良好的降水增油的效果。

2）确定了含油污泥预处理技术和边界条件。

3）研究了影响调剖剂性能的主要因素。调堵剂合成工艺的最佳控制参数为：含油率小于13%，干污泥/单体比例在1～1.2之间，单体质量分数为18%～20%，交联剂质量分数为0.1%～0.12%。

4）现场进行含油污泥调剖剂试验研究，取得较好的效果，为以后的应用提供技术支持。

参考文献：

[1]兰张学,杨海龙,兰延陵.含油污泥调驱技术在甘谷驿油田的应用[J].内蒙古石油化工,2017（2）：79-80.

[2]李丹梅,王艳霞,余庆中,等.含油污泥调剖技术的研究与应用[J].石油钻采工艺,2003,25（3）：74-76.

[3]唐金龙,杜新勇,郝志勇,等.含油污泥调剖技术研究及应用[J].钻采工艺,2004,27（3）：86-87.

[4]陈旭峰,赵翠华.城壕油田悦29区含油污泥调剖技术研究及应用[J].企业技术开发,2009,28（6）：44-45.

[5]陈云霄.含油污泥深度调剖工艺技术研究与应用[J].石油天然气学报,2004（S1）：93-94.