一種油田粘性含聚油泥的模擬方法與流程
2024-01-27 02:17:15 1
本發明屬於石油領域，具體涉及一種油田開發生產中粘性含聚油泥的模擬方法。
背景技術：
油田含油汙泥簡稱油泥，一般在油田採出液處理階段加入處理藥劑後生成，是油田開發生產的必然產物。油泥是一種複雜的混合物，主要成分包括汙水、原油、無機礦物(如粘土、砂粒、無機鹽等)和殘留有機物(聚合物、清水劑、反相破乳劑、殺菌劑等)。隨著聚合物驅油技術在我國各大油田的推廣應用，產出聚合物對汙水的性質和組成帶來了極大的影響，油水乳化程度高、油珠粒徑變小、油滴聚並困難，採出液處理難度增大，帶來油泥處理難題。目前，注聚油田採用的驅油聚合物主要為陰離子型聚丙烯醯胺，注入地下經剪切、水解後成為分子量在十萬到百萬級別的高水解度、強電負性的產出聚合物；經清水劑、反相破乳劑等採出液處理藥劑作用後，生成了處理難度較大且具有明顯粘性的含聚油泥，對油田生產造成影響，且對環境存在潛在危害。近年來，由於我國環保法規的逐步完善和企業技術進步的要求，油田含聚汙泥的汙染治理技術逐漸引起人們的關注和重視。針對油田粘性含聚油泥的處理技術攻關，已成為油田採出液處理的重要攻關內容。
目前，研究人員針對粘性含聚油泥開展了大量減量化及回收利用的物理或化學技術，代表性的有調質-機械分離處理技術、熱處理技術、溶劑萃取處理技術、生物處理技術、化學處理技術及電處理技術等。由於不同油田的油泥組成不同、性質差異較大，為考察每種技術各自的技術適用性，需要大量的、有著不同比例組成的油泥樣品進行評價實驗。因此，亟需一種油田粘性含聚油泥的模擬方法，為各種油泥處理技術提供室內必需的模擬油泥樣品，並為相關油泥分離藥劑的實驗和篩選提供樣品。此外，為模擬預測油田不同開發階段的油泥產量及油泥組成變化，也亟需一種可靠有效的油泥模擬方法。
由此可知，針對油田粘性含聚油泥的模擬方法，對油泥處理技術的研發和實驗、油泥產量及其組成變化的模擬預測等至關重要，目前尚無針對此方面的報導。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種油田粘性含聚油泥的模擬方法，利用此方法可以實現不同類型、不同比例組成的含聚油泥的製備。
本發明所提供的油田粘性含聚油泥的模擬方法，包括如下步驟：
1)參照實驗目標油田的礦化水離子的實際組成，配製含無機礦化離子的油田模擬礦化水；
2)將油田用驅油劑加入到所述模擬礦化水中得到聚合物溶液，將所述聚合物溶液進行降解和剪切處理，得到降解、剪切後的聚合物溶液；
3)將油田現場脫水後原油、油田巖石礦物，加入到上述降解、剪切後的聚合物溶液中得到油、水、礦物混合液；
4)將陽離子型絮凝劑加入到上述油、水、礦物混合液中，攪拌後取絮體即為模擬粘性含聚油泥。
上述方法步驟1)中，所述油田模擬礦化水的無機礦化離子組成包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-，具體各離子濃度比例參照實驗目標油田的實際組成。
所述實驗目標油田具體可為渤海油田，所述油田模擬礦化水的無機礦化離子組成為：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-和Cl-。
步驟2)中，所述油田用驅油劑具體可為聚丙烯醯胺，所述聚丙烯醯胺為高分子量線型聚丙烯醯胺、枝化型聚丙烯醯胺或疏水締合型聚丙烯醯胺，分子量為5×105～2×107g/mol，水解度約30％～35％；由模擬礦化水配製的聚合物溶液的濃度為300～500mg/L，具體可為300mg/L、400mg/L、500mg/L。
對所述聚丙烯醯胺溶液進行降解處理的條件為：高壓汞燈強度500W、紫外光降解10～20min，具體可為10min、15min、20min；剪切處理條件為：將降解後的聚合物溶液在高速攪拌機4500～6500rpm下剪切4～8min×4次。
所述步驟3)中，油田現場脫水後原油含水率<1％(體積分數)，具體可為0.8％或0.5％；所述油田巖石礦物參照實驗目標油田的實際巖石礦物組成配製，具體可包括氯化鈉、粘土、石英、鉀長石、斜長石、方解石及其他矽酸鹽礦物。
所述油田巖石礦物參照渤海油田地下巖石礦物組成配製，具體包括：粘土、石英、鉀長石、斜長石、方解石和氯化鈉。
所述油、水、礦物混合液中，原油的濃度為6000～12000mg/L，具體可為6000mg/L、8000mg/L、12000mg/L；巖石礦物的濃度為100～300mg/L，具體可為100mg/L、200mg/L、300mg/L。
步驟3)中還包括對所述油、水、礦物混合液進行高速攪拌混合的操作。
所述高速攪拌的條件為：600～1000rpm攪拌10～20min。
所述步驟4)中，所述陽離子型絮凝劑包括無機陽離子型和有機陽離子型，如聚鋁、聚鐵、聚鋁鐵、聚丙烯醯胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚(丙烯醯胺基-丙烯醯氧乙基)三甲基氯化銨等。
所述陽離子型絮凝劑的分子量為2×104～5×105g/mol。
所述陽離子型絮凝劑可以其溶液的形式加入，所述溶液中，陽離子型絮凝劑的含量為20％～30％。
所述陽離子型絮凝劑也可以固體形式直接加入。
所述絮凝劑在最終油、水、礦物、絮凝劑的混合液中的濃度為300～600mg/L。
上述方法步驟1)～4)中，實驗溫度均為60～80℃，具體可為68℃。
本發明提供的油田粘性含聚油泥模擬方法，通過模擬油田實際生產中的油泥組成，利用油田自身的原油、巖石礦物、驅油聚合物及採出液處理用絮凝劑，在室內實現油田油泥的模擬，並可靈活調整各主要組分的組成比例、藥劑類型等，實現對不同處理情形下的不同類型油泥的模擬，為後續評價各類油泥處理技術的適用性、模擬計算油泥的產量、油泥的處理難度提供了可能。
本發明提供的油泥模擬方法，實現了對不同油田、不同類型油泥、不同處理條件下各類油泥的模擬，方法簡單可靠，各組分比例調整靈活，並具有普適性，對油田各類油泥處理技術的研發和實驗、不同階段的油泥產量模擬預測等具有重要意義。
附圖說明
圖1為實施例2製備的模擬油泥MS-S2及渤海S油田實際油泥SS的照片，其中左圖為實施例2製備的模擬油泥MS-S2的照片，右圖為渤海S油田實際油泥SS的照片。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明進行說明，但本發明並不局限於此。
下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法；下述實施例中所用的試劑、材料等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
下述實施例中所使用的聚合物分為2種：高分子量線型聚丙烯醯胺，重均分子量為1.3×107g/mol，水解度31％，購自法國SNF公司；疏水締合型聚丙烯醯胺，重均分子量為3.6×106g/mol，水解度35％，購自四川光亞聚合物化工有限公司。
所用油田現場脫水後原油分別由渤海S油田和J油田提供，原油含水率分別為0.8％和0.5％(質量分數)；所用巖石礦物組成由渤海S油田和J油田提供。
所用油田(渤海S油田和J油田)的礦化水無機離子組成分別見表1和表2。
表1渤海S油田模擬礦化水無機離子組成
表2渤海J油田模擬礦化水無機離子組成
所用油田(渤海S油田和J油田)的地下巖石礦物組成分別見表3和表4。
表3渤海S油田地下巖石礦物組成
表4渤海J油田地下巖石礦物組成
所用陽離子型絮凝劑分為3種：聚鋁(PAC)絮凝劑，數均分子量5萬，有效含量30％，購自荊州市天合科技化工有限公司；陽離子聚二甲基二烯丙基氯化銨，數均分子量30萬，有效含量26％，購自美國Aldrich公司；陽離子聚(丙烯醯胺基-丙烯醯氧乙基)三甲基氯化銨，數均分子量50萬，有效含量20％，購自法國SNF公司。
實施例1、
1)按照渤海S油田的礦化水離子組成(見表1)配製5L油田模擬礦化水。
2)稱取1.5g疏水締合型聚丙烯醯胺，加入到上述5L油田模擬礦化水中，配製得到聚丙烯醯胺濃度為300mg/L的聚合物溶液，並用水浴鍋加入至68℃；將溶解好的聚丙烯醯胺溶液置於高壓汞燈下紫外光降解20min，之後將聚合物溶液在高速攪拌5000rpm下剪切5min，共剪切4次，得到降解、剪切後的聚合物溶液。
3)稱取60g渤海S油田現場脫水後原油，以及0.5g渤海S油田巖石礦物(各組分比例見表3)，加入到上述降解、剪切後的聚合物溶液中，配製得到原油濃度為12000mg/L、巖石礦物濃度為100mg/L的油、水、礦物混合溶液，並用水浴鍋加入至68℃。
4)稱取3.0g聚鋁絮凝劑的藥劑母液，加入到上述配製好的油、水、礦物混合溶液，攪拌後分離上部絮體層，即為模擬渤海S油田的粘性含聚油泥，編號MS-S1。
實施例2、
1)按照渤海S油田的礦化水離子組成(見表1)配製5L油田模擬礦化水。
2)稱取2.0g高分子量線型聚丙烯醯胺，加入到上述5L模擬礦化水中，配製得到聚丙烯醯胺濃度為400mg/L的聚合物溶液，並用水浴鍋加入至68℃；將溶解好的聚丙烯醯胺溶液置於高壓汞燈下紫外光降解15min，之後將聚合物溶液在高速攪拌5000rpm下剪切5min，共剪切4次，得到降解、剪切後的聚合物溶液。
3)稱取40g渤海S油田現場脫水後原油，以及1.5g渤海S油田巖石礦物(各組分比例見表3)，加入到上述降解、剪切後的聚合物溶液中，配製得到原油濃度為8000mg/L、巖石礦物濃度為300mg/L的油、水、礦物混合溶液，並用水浴鍋加入至68℃。
4)稱取2.0g陽離子聚二甲基二烯丙基氯化銨的藥劑母液，加入到上述配製好的油、水、礦物混合溶液，攪拌後分離上部絮體層，即為模擬渤海S油田的粘性含聚油泥，編號MS-S2。
實施例3、
1)按照渤海J油田的礦化水離子組成(見表2)配製5L油田模擬礦化水。
2)稱取2.5g高分子量線型聚丙烯醯胺，加入到上述5L模擬礦化水中，配製得到聚丙烯醯胺濃度為500mg/L的聚合物溶液，並用水浴鍋加入至80℃；將溶解好的聚丙烯醯胺溶液置於高壓汞燈下紫外光降解10min，之後將聚合物溶液在高速攪拌5000rpm下剪切5min，共剪切4次，得到降解、剪切後的聚合物溶液。
3)稱取30g渤海J油田現場脫水後原油，以及1g渤海S油田巖石礦物(各組分比例見表4)，加入到上述降解、剪切後的聚合物溶液中，配製得到原油濃度為6000mg/L、巖石礦物濃度為200mg/L的油、水、礦物混合溶液，並用水浴鍋加入至80℃。
4)稱取1.5g陽離子聚(丙烯醯胺基-丙烯醯氧乙基)三甲基氯化銨的藥劑母液，加入到上述配製好的油、水、礦物混合溶液，攪拌後分離上部絮體層，即為模擬渤海J油田的粘性含聚油泥，編號MS-J3。
對比例
取渤海S油田和J油田現場的粘性含聚油泥樣品SS、SJ，與實施例1～3得到的模擬油泥樣品進行油泥中各組分含量的對比分析。
其中，含油率由石油醚/四氯化碳萃取洗滌後由SY/T0530-2011分光光度法測定；含水率按照GB/T8929-2006原油含水量測定—蒸餾法分析測定；含固率由油泥樣品總質量除去水和油部分的剩餘質量；固相中的汙泥含量，由油泥中的固相組分經600℃高溫灼燒後剩餘部分(無機固相物)用熱重分析法測定；固相中的有機物含量，由固相組分總質量減去固相中的汙泥含量得到。
表5是實例1-3中模擬油泥樣品與油田實際油泥的組分對比分析。
由表中數據可知，由本發明提供的模擬方法製備的油田含聚油泥樣品MS-S2、MS-J3，各主要組分的含量及規律與實際油田中的油泥樣品SS、SJ基本一致；同時，由實施例1和2製備的MS-S1、MS-S2對比可知，利用本發明提供的模擬方法，可以通過調節絮凝劑類型及用量等，實現對油泥中各組分比例的靈活調控，進而根據實驗要求模擬不同處理條件、不同組分含量的各類油泥樣品。
表5模擬油泥樣品與油田實際油泥的對比分析
圖1為實施例2製備的模擬油泥樣品MS-S2，以及渤海S油田實際油泥樣品SS的照片。由圖1可知：模擬油泥的外觀形態、主要組成等與實際油泥有很好的相似性。