油井酸化返排液物性参数分析

王春林，胡红福，荣新明，刘桂武，奎智斌，杜 勋

（中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459）

酸化可以有效解除近井地带的污染，减小油气流入井底遇到的阻力，是被国内外油田广泛应用的一项增产技术[1]。酸化措施增产效果显著，但酸化后返排液处理却成为困扰各大油田的难题[2]。见油前返排液具有低含油、低pH、高矿化度、高浊度、高色度的特点，不能够直接排放或直接注入地层；而见油后返排液含有大量游离水、乳化水、泥质以及各种离子，在电脱水器中会引起跳闸，使整个处理流程难以进行[3]。为了确定酸化返排液的基本特性，本文选取两口稠油井及两口稀油井酸化后返排初期、中期、后期的返排液样品，通过对不同时期返排液的水相pH值、无机离子含量、悬浮物含量、浊度、电导率、表面张力等参数进行表征分析，研究整个返排过程中返排液物理性质的变化。

1 返排液水相pH值测定

随着返排过程的进行（见表1，表2），从返排前期到返排后期返排液的水相pH值呈较为明显的递增趋势。这是由于前期返排液为酸化施工后期存在于井筒以及近井地带中的酸性工作液返出，致使液体中含有大量残余酸，故前期返排液的pH值较低。返排后期，返排液水相pH值逐渐趋近于中性，甚至碱性。

2 返排液悬浮物、电导率及水相浊度测定

从表1、表2可以看出，不论稀油井还是稠油井，前期酸化返排液中的悬浮物含量均较中期、后期低。这是由于前期返排液中主要为酸化施工收尾阶段存在于井筒及近井地带中的强酸性工作液。较为纯净的酸性工作液几乎不含有悬浮的固相物质，较强的酸性能够让易发生水解的高价金属盐类以离子态较为稳定的存在，使得前期返排液较为澄清。

返排液样品的水相浊度值从前期到后期逐渐增大，且这种变化趋势与返排液中的悬浮物含量的变化趋势具有明显的一致性。样品的浊度与其电导率、pH值存在以下关系：电导率值越低，pH值则越接近碱性，相应返排液水相的浊度值越高。

表1 稀油井返排液样品基本物性分析测试结果

表2 稠油井返排液样品基本物性分析测试结果

3 油水界面张力测定

海上酸化作业所用的酸主要是盐酸和土酸，酸化返排液的pH值很低，经过四口井的返排液中前期的返排液pH值测定，pH值一般在4以下。海上平台油井酸化返排液处理，由于平台空间小等条件限制，常规做法是从井口注入碳酸钠溶液（或其他中和液）中和返排酸液，提高其pH值。pH值的升高会降低油水界面张力，增大油水乳状液的稳定性，这是导致酸化期间原油脱水困难的主要因素之一[4]。

研究显示，pH值在6～8时界面张力出现极大值，在低pH值区，pH值越低则油水界面张力越小，在高pH值区，随着pH值的增大，界面张力迅速降低[5]。pH值为酸性或碱性时都能有效降低油水界面张力、增加乳状液稳定性并使其化学破乳脱水变得困难[6]。当pH＜7时，原油中沥青质稳定乳状液的能力强，而胶质稳定乳状液的能力较弱；当pH＞7时，原油中沥青质稳定乳状液的能力变弱，而胶质稳定乳状液的能力增强。电脱装置的跳电现象与沥青质、胶质稳定乳状液的能力变化相关。因此在生产平台现场返排液进入电脱装置前如能尽量减少前期返排液的混入，或将酸性较强的前期返排液进行中和，控制在适当的pH范围内，降低油水界面张力，能有效地降低乳化程度，使油、水更容易发生分离。

4 返排液无机离子测定

将返排液样品的水相进行蒸干、灼烧后，将样品进行XRF（X射线荧光光谱）全元素扫描，对返排液水相中的元素种类进行分析[7，8]，结果（见表3）。所有返排液样品中均能够看到在前期、中期返排液中存在含量较为可观的F、B等元素，这是由于返排前期的液体中所含有的残余HF以及HBF4所致。所以返排液中F元素的含量会随着返排过程的进行而逐渐降低。

表3中四口井取样显示前期返排液中Fe等易水解离子的含量均明显高于其他各时期的返排液，这是因为在返排前期，水相的pH值相对较低，易水解金属离子能够以较为稳定的游离态存在于水相当中。不同时期返排液中Fe等高价离子含量的变化规律也能从侧面说明中期、后期返排液中的固相悬浮物可能为高价金属的氧化物或氢氧化物沉淀。返排液中含有的其他次高价元素如Ca、Mg、Al等在后期返排液中的含量明显高于前期、中期返排液、这与Fe等元素含量在返排液中所表现出的规律一致。

5 结论及建议

（1）随着返排的进行，不同时期返排液物性特征差异明显。

（2）返排液的水相pH值呈较为明显的递增趋势。浊度与电导率、pH值存在以下关系：pH值越接近碱性，电导率值越低，相应返排液水相的浊度值越高。

表3 返排液样品的元素种类测试结果

（3）返排液样品的水相浊度值从前期到后期逐渐显著增大，且这种变化趋势与返排液中的悬浮物含量的变化趋势具有明显的一致性。

（4）随着pH值逐渐升高，样品返排液的油、水界面张力逐渐升高，更不容易发生乳化现象。

（5）不同时期返排液中Fe等高价离子含量的变化规律也说明中期、后期返排液中的固相悬浮物可能为高价金属的氧化物或氢氧化物沉淀。