滕立勇，王 堯，趙永鴻，于福濤，于學凱

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

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遼河油田稠油污油泥調剖技術

滕立勇，王 堯，趙永鴻，于福濤，于學凱

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

遼河油田已進入中后期開采階段，隨著含水率升高，集輸系統中污油泥大量囤積。針對該問題，在分析污油泥組分和粒徑的基礎上，以不同種類污油泥做為調剖劑的主要原料，添加適當的化學藥劑和固相顆粒等添加劑，研制出污油泥超細顆粒調剖劑、污油泥高分子聚合物調剖劑和污油泥高溫改性封口劑3種污油泥調剖劑，通過段塞組合，用于稠油蒸汽吞吐井的調剖封堵。實際應用表明，該技術可有效動用中、低滲透層，節(jié)約調剖成本，并解決了污油泥處理難題，值得大力推廣應用。

污油泥；調剖；蒸汽吞吐；稠油；曙光油田

0 引 言

遼河油田每年產生污油泥18.8×104t/a以上，其中浮渣約為7.5×104t/a，底泥約為4.8×104t/a。以遼河油田曙光采油廠集輸系統為例，系統日產污油泥約為350 t/d，年產污油泥約為12.0×104t/a，由于歷史原因，污水廠囤積污油泥約為5.0×104t，產量相當于一個中等規(guī)模油田的污油泥產量，儲存能力已達極限。污油泥中含有苯類、酚類、蒽類等物質，同時伴隨惡臭氣味，若直接與土壤、水體和植被接觸會造成較大污染，同時導致資源浪費[1-6]。因此，無論是從環(huán)境保護還是從回收能源的角度考慮，都急需研究一種行之有效的處理技術對污油泥進行無害化處理[7-15]。

1 稠油污油泥調剖技術機理

稠油污油泥調剖技術是一項對油田污水系統中所產生的污油泥進行資源化利用的技術。污油泥源于油藏，耐高溫耐剪切，與地層有良好的配伍性，加入不同用量的懸浮劑、分散劑和增黏劑后，可以制備成不同性能的調剖劑乳狀液，用于稠油熱采井調剖。該技術的封堵機理主要是物理堵塞作用。當污油泥調剖劑通過地層孔隙介質時，受到地層巖石的吸附作用，調剖劑中的乳化懸浮體系發(fā)生分解，其中泥質和油會分離出來，吸附地層中的膠質和瀝青質，并聚集形成較大粒徑的團粒結構，沉降在大孔道中，使大孔道孔徑變小，從而達到封堵高滲透層帶的目的，使注入蒸汽轉向中、低滲透層，改善油層吸汽剖面和油藏動用狀況[16-18]。

2 污油泥特性評價

污油泥成分較為復雜，可以大致分為水、乳化油或吸附油、固體異物、無機鹽等，性質各不相同，因此，在室內需要進行污油泥特性研究，考查其作為調剖劑的可行性。

2.1 污油泥基本組分含量分析

取一定量的遼河油田曙光采油廠污水處理系統中3種污油泥(浮選機浮渣、沉降罐底泥、污水廠活性污泥)，用蒸餾法測其含水量，并用石油醚和丙酮的混合溶劑反復洗滌，直至殘余物不含油為止，最后測定泥質含量，考察其作為顆粒調剖劑的可行性，實驗結果見表1。

表1 污油泥組分分析

由表1可知，3種污油泥中泥質組分含量為13.10%～25.08%，浮選機浮渣中泥質含量最高，污水廠活性污泥中泥質含量最低。常規(guī)顆粒調剖劑中固相含量通常為10.0%～30.0%，3種污油泥中的固相含量符合應用標準，因此，污油泥具有制作成顆粒調剖劑的可能性；同時污油泥中含水量較高，均超過50.00%，易泵送至目的油層；污水廠活性污泥中泥質含量較低，需要在體系中添加一定量固相堵劑，增加其封堵強度[19]。

2.2 污油泥分散懸浮性分析

為將污油泥輸送至注入目的層即高滲透層，必須要求污油泥調剖劑具有一定的懸浮性能。將樣品按不同比例用清水稀釋后，觀察其分散性和懸浮穩(wěn)定性。實驗結果表明：污水廠活性污泥的穩(wěn)定性能最好，稀釋后基本不分層，可單獨作為調剖劑使用；沉降罐底泥和浮選機浮渣由于泥質成分含量較高，在摻水比例較高時，會出現分層現象，需要加入一定量的稠化劑，提高懸砂性能，降低沉降速度，提高穩(wěn)定性，以滿足現場施工要求[20]。

2.3 污油泥流動性分析

當流體黏度不大于600 mPa·s時，能保證正常的流動以及管輸。因此，將樣品按不同比例摻清水稀釋后，測定混合液不同含水率時的黏度，考察其泵送能力(表2)。

表2 污油泥流動性

由表2可知，當3種污油泥含水率達到75%以上時，污油泥黏度均小于600 mPa·s，具有較好的流動性，能夠順利泵入地層。但如果含水率過高，會造成污油泥的固體含量和黏度下降，影響其封堵能力。因此，在現場使用時，須將污油泥的含水率控制在75%～80%。

3 污油泥調剖劑系列配方研制

特性分析實驗顯示，污油泥具備制作成調剖劑的可能性，但由于污油泥中有一定含量的油質成分，耐蒸汽沖刷性較差，應用到稠油熱采井上，難以長期滯留在地層中，為避免回注地層的污油泥又隨采出液回到地面，再次成為污油泥，需針對不同的污油泥添加不同的改性化學藥劑和添加劑，研制不同體系配方，提高其封堵性能。

3.1 污油泥調剖劑基本配方

(1) 污油泥高分子聚合物調剖劑。配方主要成分為沉降罐底泥，加入少量的聚丙烯酰胺和絮凝劑。由于沉降罐底泥中的泥質成分相對較高，因此，該調剖劑的調剖強度相對較大。污油泥高分子聚合物調剖劑黏度為80～500 mPa·s，成膠時間為12～24 h。

(2) 污油泥超細顆粒調剖劑。該調剖劑以污水廠活性污泥為基本原料，活性污泥固體含量較低，流動性能好，因此，在體系中加入了200目以上的超細固相顆粒和適量的懸浮劑、分散劑，將其調配成顆粒型調剖劑，注入地層后產生架橋作用，對地層中的小孔道進行封堵。該調剖劑顆粒懸浮性能大于6 h，封堵率為50%～90%。

(3) 污油泥高溫改性封口劑。該調剖劑由浮選機浮渣、稀土固化劑、懸浮劑等按適當比例復配而成。通過控制反應溫度和稀土固化劑的用量，調節(jié)成膠速度和成膠強度。該調剖劑在成膠前黏度低，利于泵注；在地層中成膠后，強度高，耐溫性好，能夠滿足注蒸汽條件下的耐熱、耐沖刷的要求，并長期有效。污油泥高溫改性封口劑成膠溫度為40～95 ℃，成膠時間為8～72 h。

3.2 污油泥調剖劑封堵性能

污油泥調剖劑應用在稠油熱采井上，需要有很高的耐溫性能。采用單填砂管模型，考察了污油泥調剖劑高溫(300 ℃)下的封堵能力(表3)。

表3 污油泥調剖劑封堵率實驗數據

由表3可知，3種污油泥調剖劑都具有一定的封堵能力，可不同程度地滿足儲層封堵需要。其中，污油泥高溫改性封口劑封堵效果、封堵強度最好，封堵率可達95%以上。

3.3 污油泥調剖劑組合工藝

針對遼河油田不同稠油區(qū)塊的開發(fā)矛盾，優(yōu)選段塞組合注入方式(表4)。第1段塞采用強度較大的污油泥高分子聚合物調剖劑對油層進行“建墻”處理，建立起封堵強度；第2段塞采用流動性較好的污油泥超細顆粒調剖劑對油層進行“填縫處理”，填充高滲透層中遠端細小的地層孔喉；第3段塞使用污油泥高溫封口劑進行封口，在調剖劑體系固化后形成耐高溫蒸汽沖刷的保護段塞。

表4 污油泥調剖劑施工工藝優(yōu)選

4 現場應用

4.1 工藝流程

由于污油泥成分復雜，且配制要求高，一般常規(guī)注入設備難以滿足注入要求，常出現卡泵、磨損、漏漿或注不進等問題。為保證污油泥調剖施工的連續(xù)性，從污油泥的傳送、過濾、配制、攪拌、外輸、檢測等各個環(huán)節(jié)進行全面設計優(yōu)化，研制了污油泥調剖專用注入設備，流程見圖1。

圖1 污油泥調剖劑配制注入工藝流程

主要工作流程：首先利用傳送裝置將污油泥傳送至配液罐，在配液罐中將乳化劑、懸浮劑、稀釋劑等化學藥劑與污油泥攪拌搖勻，制成調剖劑。再利用轉輸泵，將配制好的調剖劑輸入儲液罐進行熟化和檢測。在調剖劑的密度、黏度達到設計要求后，由變頻注入泵將污油泥調剖劑注入井內。注入過程中要嚴格控制壓力，盡量保持在低壓力下注入。根據實際情況適時調整注入速度、調剖劑密度和黏度。為保證調剖劑的正常配制注入，選擇排量大、可控、耐磨的注入泵，有加熱功能的儲液罐，同時為防止污油泥中雜物堵塞，還需在配液罐中設置多級過濾器。

4.2 應用實例

在理論研究的基礎上，選取遼河油田杜813興隆臺、杜84興隆臺、杜210等不同稠油區(qū)塊進行污油泥調剖試驗。3個區(qū)塊稠油油藏儲層物性好，高孔、高滲，平均滲透率為2.37 μm2，有效孔隙度為32.6%。同時縱向上非均質性嚴重，易形成注入蒸汽的單層突進，最大滲透率級差達到203，適合實施污油泥調剖措施。2015年至今共進行26井次的試驗。與措施前周期對比，26口措施井注汽壓力平均提高2.1 MPa，階段周期增油2 583 t，取得了較好的措施效果。

26口調剖井共使用污油泥原料8.19×104t，按遼河油田污油泥原處理費用為600 元/t計算，節(jié)約處理費用4 914×104元。同時措施井增油2 583 t，稠油價格按850元/t計算，直接取得經濟效益為219×104元，合計取得經濟效益為5 133×104元。措施投入包括2臺污油泥注入泵購置費用為100×104元，添加劑費用為260×104元，施工費用為52×104元等成本，措施投入共計412×104元。投入產出比達1.0∶12.4。

措施井杜813-48-K57井于2015年3月7日進行第10周期蒸汽吞吐，注汽壓力為12.94 MPa，周期生產時間為45 d，周期產油僅為9 t。2015年6月10日實施污油泥調剖技術，累計注入污油泥956 t，措施后該井注汽壓力為14.4 MPa，較措施前提高了1.5 MPa，說明該井的中、低滲透層得到了一定程度的動用。措施后該井周期生產117 d，周期產油為476 t，與第9、10周期對比，分別增油151、467 t，措施效果明顯。

5 結 論

(1) 在室內實驗的基礎上，研究了強度不同的3種污油泥調剖劑，通過不同段塞的配方組合，對高滲大孔道的封堵率可達到90%以上。

(2) 污油泥作為調剖劑，其耐鹽、耐溫、耐沖刷性能優(yōu)異，能夠適應遼河油田稠油油藏調剖工作的需要。具有成本低、封堵效果好等優(yōu)點，可擴展應用于火驅、SAGD、蒸汽驅開發(fā)等領域。

(3) 實際應用表明，污油泥調剖劑用于稠油油藏在技術上是可行的，且施工成本較低，經濟效益明顯，為油田污油泥的處理提供了一項切實可行的新技術，同時解決了污油泥外排所造成的環(huán)境污染問題。

(4) 稠油污油泥調剖技術目前仍缺少科學的工程設計方法，下一步需要建立有代表性的普通稠油油藏和超稠油油藏的地質模型，為稠油油藏在不同熱采階段污油泥調剖劑選擇及注入參數設計提供理論支持。

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編輯 孟凡勤

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.033

20160503；改回日期：20160707

國家科技重大專項“污油泥調剖技術研究與應用”(2016JG-11)

滕立勇(1973-)，男，高級工程師，1995年畢業(yè)于西南石油學院油藏工程專業(yè)，現從事油田采油工藝的研究與管理工作。

TE357.4

A

1006-6535(2016)05-0134-04