申请日2018.07.11
公开(公告)日2018.10.19
IPC分类号C04B28/00; C09K8/46
摘要
本发明涉及一种含油污泥封窜组合物、含油污泥封窜剂及其制备方法、应用，属于油田化学堵水调剖技术领域。本发明的含油污泥封窜组合物，主要由以下重量份数的组分组成：含油污泥10‑35份、油井水泥7‑23份、粉煤灰8‑21份、元明粉0.3‑0.7份、氢氧化钙1.3‑5.7份、氢氧化钠0.3‑1.1份、聚丙烯酰胺0.05‑0.1份。本发明的含油污泥封窜组合物，在进行封堵气(汽)窜的同时可以处理掉更多种类的含油污泥，解决了含油污泥的污染问题。
权利要求书
1.一种含油污泥封窜组合物，其特征在于，主要由以下重量份数的组分组成：含油污泥10-35份、油井水泥7-23份、粉煤灰8-21份、元明粉0.3-0.7份、氢氧化钙1.3-5.7份、氢氧化钠0.3-1.1份、聚丙烯酰胺0.05-0.1份。
2.一种含油污泥封窜剂，其特征在于，主要由以下重量百分含量的原料制成：含油污泥10-35%、油井水泥7-23%、粉煤灰8-21%、元明粉0.3-0.7%、生石灰1.0-4.3%、氢氧化钠0.3-1.1%、聚丙烯酰胺0.05-0.1%，水45-55%。
3.根据权利要求2所述的含油污泥封窜剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求2所述的含油污泥封窜剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的分子量为1000万~1500万。
5.根据权利要求2所述的含油污泥封窜剂，其特征在于，所述油井水泥为G级油井水泥。
6.根据权利要求2所述的含油污泥封窜剂，其特征在于，所述含油污泥中水的质量分数为60~75%，油的质量分数为7.7~16.4%，固含量为11.6~34.2%。
7.根据权利要求2所述的含油污泥封窜剂，其特征在于，所述含油污泥中水的质量分数为54~65%，油的质量分数为9.7~21.4%，固含量为18.3~38.3%。
8.一种如权利要求2所述的含油污泥封窜剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯酰胺与水混合溶解后依次加入油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，混匀即得。
9.根据权利要求8所述的含油污泥封窜剂的制备方法，其特征在于，所述油井水泥为G级油井水泥。
10.一种如权利要求2所述的含油污泥封窜剂在石油热采过程中的应用。
说明书
一种含油污泥封窜组合物、含油污泥封窜剂及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及一种含油污泥封窜组合物、含油污泥封窜剂及其制备方法、应用，属于油田化学堵水调剖技术领域。
背景技术
油田开发过程中产生的含油污泥成分复杂且含有大量有害物质，直接排放对生态环境会造成严重污染。国内外对含油污泥的无害化处理主要采用热解吸调质-机械分离处理技术、热水洗涤、焚烧技术、微生物处理等技术，但这些技术存在处理工艺复杂、经济效益差、综合利用程度不高等问题。而我国稠油油田经过多轮次蒸汽吞吐或蒸汽驱之后，地层亏空严重，往往形成汽窜通道，需要对其封堵或调剖。因此，近年来国内各大油田将含油污泥的处理问题与调剖需求相结合，开展了含油污泥调剖剂的研究。
目前发展的含油污泥调剖剂可以分为5种体系，即含油污泥乳化悬浮体系、含油污泥固化体系、凝胶颗粒型含油污泥体系、有机凝胶型含油污泥体系以及含油污泥聚合物溶液体系。热采井调剖封窜剂需满足耐高温、强度高等特征，只有含油污泥固化体系能满足要求。含油污泥固化体系，就是在含油污泥悬浮体系中另外加入不同类型的固化剂，通常是无机固化剂，提高含油污泥调剖剂的封堵强度和耐温性。
用于热采井调剖封窜的含油污泥固化体系成分较简单，主要由含油污泥、固化体系和悬浮剂组成。固化体系的固化能力和适应性，决定了污泥调剖封窜剂的强度、污泥用量等性能。目前，国内进行过很多可用于热采井调剖封窜的污泥封窜剂的研究。
申请公布号为CN101898860A的中国发明专利公开了一种含油泥无机复合调剖剂，主要由含油污泥、水泥、粉煤灰、缓凝剂、固化剂、表面活性剂经混合配制而成，各原料按重量份数计为：含油污泥10~15份，水泥5~25份，固化剂0~10份，缓凝剂0~10份，表面活性剂0~0.2份，该专利的含油污泥无机复合调剖剂所用含油污泥比例较小，只占总剂量的10-15%，占固含量的40%以内，不能大量消耗污泥;而且固化强度不高，仅在0.7MPa以内。
中国石油大学常国胜的硕士论文《含油污泥调剖技术研究》中介绍了一种热采含油污泥调剖剂，用稀土矿粉做固化剂，污泥占固含量的2/3，抗压强度达到1MPa，但是稀土矿粉成本高，为水泥类固化剂的数十倍，不适合大剂量应用，而且所用污泥含油量不到2%，限制了含油污泥的使用范围，对于含油较高(10%以上)的污泥效果如何，尚不确定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含油污泥封窜组合物，该封窜组合物使用方法简单且具有好的封窜效果。
本发明的第二个目的在于提供一种含油污泥封窜剂，该封窜剂中含油污泥使用量高且高温处理后仍具有好的抗压强度。
本发明的第三个目的在于提供一种上述含油污泥封窜剂的制备方法。
本发明的第四个目的在于提供一种上述含油污泥封窜剂在石油热采过程中的应用。
为实现上述目的，本发明含油污泥封窜组合物的技术方案是：
一种含油污泥封窜组合物，主要由以下重量份数的组分组成：含油污泥10-35份、油井水泥7-23份、粉煤灰8-21份、元明粉0.3-0.7份、氢氧化钙1.3-5.7份、氢氧化钠0.3-1.1份、聚丙烯酰胺0.05-0.1份。
上述含油污泥封窜组合物的制备方法，将含油污泥、油井水泥、粉煤灰、元明粉、氢氧化钙、氢氧化钠、聚丙烯酰胺混匀即得。
上述含油污泥封窜组合物，使用时将其与水混合即可。
上述含油污泥封窜组合物，还包括45~55份水。
所述油井水泥为G级油井水泥。
所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。
所述聚丙烯酰胺的分子量为1000万~1500万。
所述含油污泥中水的质量分数为60~75%，油的质量分数为7.7~16.4%，固含量为11.6~34.2%。
所述含油污泥中水的质量分数为54~65%，油的质量分数为9.7~21.4%，固含量为18.3~38.3%。
一种含油污泥封窜剂，由以下重量百分含量的原料制成：含油污泥10-35%、油井水泥7-23%、粉煤灰8-21%、元明粉0.3-0.7%、生石灰1.0-4.3%、氢氧化钠0.3-1.1%、聚丙烯酰胺0.05-0.1%，水45-55%。
本发明的含油污泥封窜剂，含油污泥使用量较高，含油污泥本身成分复杂含有大量的有害物质，直接排放对生态环境造成严重污染，本发明的封窜剂以含油污泥为原料，加入适量的固化剂，能够有效的利用含油污泥中的泥组分、油组分，封堵注水层由于长期注水冲刷形成的孔道;含油污泥具有良好的抗盐、抗高温、抗剪贴性能，且由于来源于地层又回归于地层，其配伍性好，便于大剂量的调剖剂注入。本发明的封窜剂不仅实现了封堵的效果，还有效地解决了含油污泥的二次污染，有效地保障了油区的生态环境。
本发明的含油污泥封窜剂为颗粒型封窜剂。
所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。
所述聚丙烯酰胺的分子量为1000万~1500万。
所述聚丙烯酰胺为悬浮剂，可减少封窜剂的析水。
所述元明粉为固化增强剂，可提高封窜剂强度，且不影响初凝时间。
所述油井水泥为G级油井水泥。
所述含油污泥为河南油田双联污泥或河南油田稠联浮渣。
所述含油污泥中水的质量分数为60~75%，油的质量分数为7.7~16.4%，固含量为11.6~34.2%。上述含油污泥为河南油田双联污泥。
所述含油污泥中水的质量分数为54~65%，油的质量分数为9.7~21.4%，固含量为18.3~38.3%。上述含油污泥为河南油田稠联浮渣。
所述粉煤灰为普通热电厂一级粉煤灰。
所述粉煤灰的粒径中值为10~25μm。粉煤灰可以作为水泥的支撑剂，同时也可以在生石灰、氢氧化钠的作用下实现自固化，生石灰、氢氧化钠组分中的Ca2+、OH-等离子可破坏粉煤灰颗粒的铝氧八面体和部分四面体结构，使内部的SiO4-、AlO2-等活性成分释放出来，生成具有较高强度和水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，使其实现自固化，进一步增加固化强度。
所述生石灰为粉状。所述生石灰的粒径<1mm。
本发明含油污泥封窜剂的制备方法的技术方案是：
上述含油污泥封窜剂的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯酰胺与水混合溶解，然后依次加入油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，混匀即得。
上述含油污泥封窜剂的制备方法，各原料混匀后，可在室温及以上温度固化，无需烘干。
所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。
所述聚丙烯酰胺的分子量为1000万~1500万。
所述油井水泥为G级油井水泥。
所述含油污泥为河南油田双联污泥或河南油田稠联浮渣。
所述含油污泥中水的质量分数为60~75%，油的质量分数为7.7~16.4%，固含量为11.6~34.2%。上述含油污泥为河南油田双联污泥。
所述含油污泥中水的质量分数为54~65%，油的质量分数为9.7~21.4%，固含量为18.3~38.3%。上述含油污泥为河南油田稠联浮渣。
上述含油污泥封窜剂在石油热采过程中的应用。
上述含油污泥封窜剂在石油热采过程中可分段塞注入。
本发明的含油污泥封窜组合物，使用方法简单，使用时将其与水混合即可。
本发明的含油污泥封窜剂，含油污泥使用量较高，且污泥含油量高(含油量可达20%)，不仅限于含油量低的含油污泥，因此在进行封堵气(汽)窜的同时可以处理掉更多种类的含油污泥，解决了含油污泥的污染问题。
一般情况下，含油污泥的含油量越高，含油污泥封窜剂越不容易固化，而本发明封窜剂使用的含有污泥，尽管含油量达到20%，但在本发明油井水泥、粉煤灰、氢氧化钠、聚丙烯酰胺、元明粉等的相互协同下仍可完成固化，且本发明的含油污泥热采封窜剂流动性好、泵注性佳、利于施工。
本发明的含油污泥封窜剂固化后在300℃处理15d仍具有强的抗拉强度，高达3.1MPa。
本发明的含油污泥封窜剂的制备方法，操作简单可行，所用原料成本低廉，除悬浮剂(聚丙烯酰胺)以外，吨成本均在2500元以内，降低了整体的成本，有利于该技术的现场推广。
具体实施方式
实施例1
本实施例的含油污泥封窜组合物，由以下重量份数的组分组成：含油污泥35份、G级油井水泥7份、粉煤灰8份、元明粉0.3份、氢氧化钙1.32份、氢氧化钠0.3份、阴离子型聚丙烯酰胺0.05份;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1000万;所用的含油污泥为河南油田稠联浮渣，含水62.2%，含油14.7%，固含量23.1%。
本实施例的含油污泥封窜剂，由以下重量百分含量的原料制备而成：含油污泥35%、G级油井水泥7%、粉煤灰8%、元明粉0.3%、生石灰1.0%、氢氧化钠0.3%、阴离子型聚丙烯酰胺0.05%，余量为水;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1000万;所用的含油污泥为河南油田稠联浮渣，含水62.2%，含油14.7%，固含量23.1%。
本实施例的含油污泥封窜剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量在水中加入阴离子型聚丙烯酰胺，搅拌溶解，再按顺序加入G级油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，继续搅拌均匀即得。
按照SY/T5590—2004《调剖剂性能评价方法》分别评价所得封窜剂50℃条件下的初凝时间、抗压强度(候凝48h)、析水率(静置10h)。
经检测，封窜剂初凝时间为16h。根据现场经验，颗粒型封窜剂注入排量为12方/h左右，现场注入量大都在50-200方，因此其初凝时间能满足长时间施工需要。候凝48h后抗压强度0.3MPa，说明其已完全固结。封窜剂析水率3%，浆体稳定。以上结果表明，该含油污泥热采封窜剂能满足热采井封窜现场施工、封堵需要，可作为主体段塞，大剂量注入。
对本实施例所得封窜剂进行耐高温实验：将封窜剂浆体倒入模具，50℃养护48小时，将固化后模块放入高温高压反应釜，300℃处理15d，处理后模块抗压强度为0.5MPa，体积收缩率为3.3%，说明其可耐受300℃高温。现场蒸汽注入油层后温度大都为300℃以内，表明其可在蒸汽吞吐温度下使用。
实施例2
本实施例的含油污泥封窜组合物，由以下重量份数的组分组成：含油污泥16份、G级油井水泥19份、粉煤灰19份、元明粉0.7份、氢氧化钙5.7份、氢氧化钠1.1份、阴离子型聚丙烯酰胺0.1份;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万;所用含油污泥为河南油田双联污泥，含水71.5%，含油11.4%，固含量17.1%。
本实施例的含油污泥封窜剂，由以下重量百分含量的原料制备而成：含油污泥16%、G级油井水泥19%、粉煤灰19%、元明粉0.7%、生石灰4.3%、氢氧化钠1.1%、阴离子型聚丙烯酰胺0.1%，余量为水;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万;所用含油污泥为河南油田双联污泥，含水71.5%，含油11.4%，固含量17.1%。
本实施例的含油污泥封窜剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量在水中加入阴离子型聚丙烯酰胺，搅拌溶解，再按顺序加入G级油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，继续搅拌均匀即得。
按照SY/T5590—2004《调剖剂性能评价方法》分别评价封窜剂50℃条件下的初凝时间、抗压强度(候凝48h)、析水率(静置10h)。
经检测，封窜剂初凝时间为8h，能满足长时间施工需要;抗压强度3.2MPa、说明其固结强度较高;析水率5%，浆体稳定。以上结果表明，该含油污泥热采封窜剂能满足热采井封窜现场施工、封堵需要，可作为封口段塞使用。
对本实施例所得含油污泥热采封窜剂进行耐高温实验：将含油污泥热采封窜剂浆体倒入模具，50℃养护48小时，将固化后模块放入高温高压反应釜，300℃处理15d。处理后模块抗压强度为3.1MPa，体积收缩率为3.6%，说明其可耐受300℃高温，可在蒸汽吞吐温度下使用。
实施例3
本实施例的含油污泥封窜组合物，由以下重量份数的组分组成：含油污泥30份、G级油井水泥10份、粉煤灰11份、元明粉0.5份、氢氧化钙2.0份、氢氧化钠0.5份、阴离子型聚丙烯酰胺0.05份;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1500万;所用含油污泥为河南油田稠联浮渣，含水62.3%，含油11.7%，固含量26%。
本实施例的含油污泥封窜剂，由以下重量百分含量的原料制备而成：含油污泥30%、G级油井水泥10%、粉煤灰11%、元明粉0.5%、生石灰1.5%、氢氧化钠0.5%、阴离子型聚丙烯酰胺0.05%，余量为水;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1500万;所用含油污泥为河南油田稠联浮渣，含水62.3%，含油11.7%，固含量26%。
本实施例的含油污泥封窜剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量在水中加入阴离子型聚丙烯酰胺，搅拌溶解，再按顺序加入G级油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，继续搅拌均匀即得。
按照SY/T5590—2004《调剖剂性能评价方法》分别评价封窜剂30℃条件下的初凝时间、抗压强度(候凝48h)、析水率(静置10h)。
经检测，封窜剂初凝时间为15h，能满足长时间施工需要;抗压强度0.6MPa，说明其已完全固结;析水率3%，浆体稳定。以上结果表明，封窜剂能满足油层温度较低的热采井封窜现场施工、封堵需要。
对本实施例所得封窜剂进行耐高温实验：将含油污泥热采封窜剂浆体倒入模具，30℃养护48小时，将固化后模块放入高温高压反应釜，300℃处理15d，处理后模块抗压强度为0.7MPa，体积收缩率为3.1%，说明其可耐受300℃高温，能在蒸汽吞吐情况下使用。
实施例4
本实施例的含油污泥封窜组合物，由以下重量份数的组分组成：含油污泥10份、G级油井水泥23份、粉煤灰10份、元明粉0.6份、氢氧化钙1.3份、氢氧化钠0.4份、阴离子型聚丙烯酰胺0.05份;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万;所用含油污泥为河南油田稠联浮渣，含水60%，含油7.7%，固含量32.3%。
本实施例的含油污泥封窜剂，由以下重量百分含量的原料制备而成：含油污泥10%、G级油井水泥23%、粉煤灰10%、元明粉0.6%、生石灰1.0%、氢氧化钠0.4%、阴离子型聚丙烯酰胺0.05%，余量为水;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万;所用含油污泥为河南油田双联污泥，含水60%，含油7.7%，固含量32.3%。
本实施例的含油污泥封窜剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量在水中加入阴离子型聚丙烯酰胺，搅拌溶解，再按顺序加入G级油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，继续搅拌均匀即得。
实施例5
本实施例的含油污泥封窜组合物，由以下重量份数的组分组成：含油污泥10份、G级油井水泥22份、粉煤灰21份、元明粉0.7份、氢氧化钙2.5份、氢氧化钠0.6份、阴离子型聚丙烯酰胺0.05份;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万;所用含油污泥为河南油田稠联浮渣，含水54%，含油21.4%，固含量24.6%。
本实施例的含油污泥封窜剂，由以下重量百分含量的原料制备而成：含油污泥10%、G级油井水泥22%、粉煤灰21%、元明粉0.7%、生石灰2.0%、氢氧化钠0.6%、阴离子型聚丙烯酰胺0.05%，余量为水;所用阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万;所用含油污泥为河南油田稠联浮渣，含水54%，含油21.4%，固含量24.6%。
本实施例的含油污泥封窜剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量在水中加入阴离子型聚丙烯酰胺，搅拌溶解，再按顺序加入G级油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，继续搅拌均匀即得。
现场施工时，向搅拌罐中按配方计量加入水和聚丙烯酰胺，搅拌至溶解，再按计量加入G级油井水泥、粉煤灰、元明粉、生石灰、氢氧化钠、含油污泥，搅拌均匀，用挤注泵或水泥车依此泵入含油污泥封窜剂和顶替液，之后反洗井。采取注蒸汽促凝或关井地层自动升温候凝，可根据具体情况确定。
本发明的含油污泥封窜剂可分段塞注入。先注入主体段塞(如实施例1)，占全用量的2/3以上，该段塞含油污泥用量高，初凝时间长，强度相对较差，主要用于填充地层亏空层。后注入封口段塞(如实施例2)，该段塞含油污泥用量较少，需要有更高的强度，初凝时间可较短，主要用于在近井地层抵抗蒸汽的冲刷。
