油泥砂调剖用悬浮剂的筛选与评价

夏福松 山东明君计量检测技术有限责任公司

油泥砂是石油开采和原油炼制过程中产生的危险废弃物，成分比较复杂，含有大量的老化原油、胶体、固体悬浮物、油田助剂、腐蚀生成物等，还有重金属以及苯并芘等有毒有害物质。《国家清洁生产促进法》和《固体废弃物环境污染防治法》要求必须对含油污泥进行无害化处理。

随胜利油田每年产生油泥砂在10×104t以上，油泥砂的资源化处理日益得到重视，利用油泥砂具有一定的粒径，把处理后油泥砂加入悬浮剂后回注地层，增强地层的堵塞率的回注调剖技术已成为处理油泥砂的有效方式。通过大量实验，研制并筛选出适用于目标地区油泥砂的低成本悬浮剂是目前需要解决的主要问题。

油泥砂包括泥组分、油组分等，通过加入适量的悬浮剂形成油泥体系，有利于延长悬浮稳定时间、增加回注深度、提高封堵率。测试样品处理后油泥砂含量为20%，悬浮剂浓度为0.2%～0.3%，考察时间为72h。

一、油泥砂调剖用悬浮剂的研制

（一）油泥砂组分分析

通过检测，目标地区油泥砂的含水率、污泥浓度、矿物油、粒径中值检测结果见表1。

表1 油泥砂组分分析数据

油泥砂的pH约为8.0，粒径分布集中在10～300μm（所占比例大于80%），处理后的油泥砂加入悬浮剂形成稳定的悬浮液回注地层，适用于注水井调剖。X射线衍射分析结果，油泥砂的矿物种类主要以石英、钾长石、斜长石为主，粘土矿物含量不高。

（二）悬浮剂的研制

以不同类型悬浮剂作为复合悬浮剂主剂，再添加分散剂、增强剂，制成8种复合悬浮剂。复合悬浮剂的作用是延长油泥砂中固体颗粒的悬浮时间，提高可泵性能。

二、油泥砂调剖用悬浮剂的筛选及评价

（一）复合悬浮剂的筛选

考察项目：包括表观粘度、热稳定性、悬浮稳定时间、分散性、颗粒沉降时间，理论上来说，在保证注入性的情况下，体系的黏度越高，悬浮稳定性越好。综合以上各项指标和经济性因素，优选复合悬浮剂A2、A8。

（二）悬浮剂稳定悬浮的室内评价

1.加剂前后油泥砂扫描电镜分析

从扫描电镜图片（图1、图2）可以看出，油泥砂样品污泥颗粒结构形状不规整，这种不规整结构是污泥颗粒易沉降、悬浮性差的主要原因；油泥砂悬浮体系颗粒包裹在网状结构中，增强结构稳定性，悬浮液均一。

图1 油泥砂样品扫描电镜图片

图2 油泥砂悬浮体系扫描电镜图片

2.加剂前后油泥砂悬浮体系Zeta电位

取复合悬浮剂A2、A8 并稀释至0.2%，加入到油泥砂样品中，在Zeta电位分析仪上测定样品的Zeta电势。实验数据表见表2。

表2 加剂前后油泥砂体系Zeta电势数据表

Zeta电势与油泥砂悬浮体系稳定性密切相关，Zeta电势绝对值越大，体系稳定性越好。油泥砂样品加剂后 Zeta电势绝对值有大幅度提高，加入复合悬浮剂A2后Zeta电势绝对值较高，悬浮体系更稳定。

3.加剂前后油泥砂体系粘度

将恒温水浴设定为（70±0.1）℃，将转子与粘度计连接，将待测溶液（1500mg/L）移入测量筒中，恒温10min，然后设定转速为6r/min，按粘度计使用说明书进行粘度测定，由于样品粘度存在波动，在测定时应稳定5min，待粘度相对稳定后，读取粘度值。实验数据见表3。

表3 加剂前后油泥砂体系表观粘度数据表

加悬浮剂后油泥砂悬浮体系粘度增大，增加了体系稳定性。

4.加剂前后油泥砂体系红外光谱分析

油泥砂加剂前后的红外谱图分析，能体现出氨基（N-H）、酰胺基团（C=O、C-N、N-H）峰值波数的偏移，表明氨基和酰胺基团都参与了油泥砂体系稳定悬浮作用。此外，羟基（O-H）和羧基（C-OH）也参与了污泥稳定悬浮作用。

5.油泥砂悬浮体系对岩心的封堵性能

选取填砂管，模拟地层温度及压力，在60℃下进行室内模拟驱替实验，评价油泥砂悬浮体系对岩心的封堵性能。含油污泥悬浮体系注入量为0.4PV，注入流量为0.8mL/min，污泥浓度为20%。

油泥砂悬浮体系具备较好的封堵性能，封堵率达到87%以上。证实优选的复合悬浮剂A2可以用于油泥砂调剖，提高注入水的波及体积。

三、结论

目标地区油泥砂的资源化处理，可以用于注水井调剖。研制的8种复合悬浮剂，经过实验筛选出复合悬浮剂A2、A8。

经过油泥砂悬浮体系的稳定悬浮表征测试，表明油泥砂悬浮体系具备较好的封堵性能，复合悬浮剂A2可以用于油泥砂调剖。