一种油田粘性含聚油泥的模拟方法与流程

本发明属于石油领域，具体涉及一种油田开发生产中粘性含聚油泥的模拟方法。

背景技术：

油田含油污泥简称油泥，一般在油田采出液处理阶段加入处理药剂后生成，是油田开发生产的必然产物。油泥是一种复杂的混合物，主要成分包括污水、原油、无机矿物(如粘土、砂粒、无机盐等)和残留有机物(聚合物、清水剂、反相破乳剂、杀菌剂等)。随着聚合物驱油技术在我国各大油田的推广应用，产出聚合物对污水的性质和组成带来了极大的影响，油水乳化程度高、油珠粒径变小、油滴聚并困难，采出液处理难度增大，带来油泥处理难题。目前，注聚油田采用的驱油聚合物主要为阴离子型聚丙烯酰胺，注入地下经剪切、水解后成为分子量在十万到百万级别的高水解度、强电负性的产出聚合物；经清水剂、反相破乳剂等采出液处理药剂作用后，生成了处理难度较大且具有明显粘性的含聚油泥，对油田生产造成影响，且对环境存在潜在危害。近年来，由于我国环保法规的逐步完善和企业技术进步的要求，油田含聚污泥的污染治理技术逐渐引起人们的关注和重视。针对油田粘性含聚油泥的处理技术攻关，已成为油田采出液处理的重要攻关内容。

目前，研究人员针对粘性含聚油泥开展了大量减量化及回收利用的物理或化学技术，代表性的有调质-机械分离处理技术、热处理技术、溶剂萃取处理技术、生物处理技术、化学处理技术及电处理技术等。由于不同油田的油泥组成不同、性质差异较大，为考察每种技术各自的技术适用性，需要大量的、有着不同比例组成的油泥样品进行评价实验。因此，亟需一种油田粘性含聚油泥的模拟方法，为各种油泥处理技术提供室内必需的模拟油泥样品，并为相关油泥分离药剂的实验和筛选提供样品。此外，为模拟预测油田不同开发阶段的油泥产量及油泥组成变化，也亟需一种可靠有效的油泥模拟方法。

由此可知，针对油田粘性含聚油泥的模拟方法，对油泥处理技术的研发和实验、油泥产量及其组成变化的模拟预测等至关重要，目前尚无针对此方面的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种油田粘性含聚油泥的模拟方法，利用此方法可以实现不同类型、不同比例组成的含聚油泥的制备。

本发明所提供的油田粘性含聚油泥的模拟方法，包括如下步骤：

1)参照实验目标油田的矿化水离子的实际组成，配制含无机矿化离子的油田模拟矿化水；

2)将油田用驱油剂加入到所述模拟矿化水中得到聚合物溶液，将所述聚合物溶液进行降解和剪切处理，得到降解、剪切后的聚合物溶液；

3)将油田现场脱水后原油、油田岩石矿物，加入到上述降解、剪切后的聚合物溶液中得到油、水、矿物混合液；

4)将阳离子型絮凝剂加入到上述油、水、矿物混合液中，搅拌后取絮体即为模拟粘性含聚油泥。

上述方法步骤1)中，所述油田模拟矿化水的无机矿化离子组成包括Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、HCO₃^-、SO₄^2-、Cl^-，具体各离子浓度比例参照实验目标油田的实际组成。

所述实验目标油田具体可为渤海油田，所述油田模拟矿化水的无机矿化离子组成为：Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、HCO₃^-、SO₄^2-和Cl^-。

步骤2)中，所述油田用驱油剂具体可为聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺为高分子量线型聚丙烯酰胺、枝化型聚丙烯酰胺或疏水缔合型聚丙烯酰胺，分子量为5×10⁵～2×10⁷g/mol，水解度约30％～35％；由模拟矿化水配制的聚合物溶液的浓度为300～500mg/L，具体可为300mg/L、400mg/L、500mg/L。

对所述聚丙烯酰胺溶液进行降解处理的条件为：高压汞灯强度500W、紫外光降解10～20min，具体可为10min、15min、20min；剪切处理条件为：将降解后的聚合物溶液在高速搅拌机4500～6500rpm下剪切4～8min×4次。

所述步骤3)中，油田现场脱水后原油含水率<1％(体积分数)，具体可为0.8％或0.5％；所述油田岩石矿物参照实验目标油田的实际岩石矿物组成配制，具体可包括氯化钠、粘土、石英、钾长石、斜长石、方解石及其他硅酸盐矿物。

所述油田岩石矿物参照渤海油田地下岩石矿物组成配制，具体包括：粘土、石英、钾长石、斜长石、方解石和氯化钠。

所述油、水、矿物混合液中，原油的浓度为6000～12000mg/L，具体可为6000mg/L、8000mg/L、12000mg/L；岩石矿物的浓度为100～300mg/L，具体可为100mg/L、200mg/L、300mg/L。

步骤3)中还包括对所述油、水、矿物混合液进行高速搅拌混合的操作。

所述高速搅拌的条件为：600～1000rpm搅拌10～20min。

所述步骤4)中，所述阳离子型絮凝剂包括无机阳离子型和有机阳离子型，如聚铝、聚铁、聚铝铁、聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵等。

所述阳离子型絮凝剂的分子量为2×10⁴～5×10⁵g/mol。

所述阳离子型絮凝剂可以其溶液的形式加入，所述溶液中，阳离子型絮凝剂的含量为20％～30％。

所述阳离子型絮凝剂也可以固体形式直接加入。

所述絮凝剂在最终油、水、矿物、絮凝剂的混合液中的浓度为300～600mg/L。

上述方法步骤1)～4)中，实验温度均为60～80℃，具体可为68℃。

本发明提供的油田粘性含聚油泥模拟方法，通过模拟油田实际生产中的油泥组成，利用油田自身的原油、岩石矿物、驱油聚合物及采出液处理用絮凝剂，在室内实现油田油泥的模拟，并可灵活调整各主要组分的组成比例、药剂类型等，实现对不同处理情形下的不同类型油泥的模拟，为后续评价各类油泥处理技术的适用性、模拟计算油泥的产量、油泥的处理难度提供了可能。

本发明提供的油泥模拟方法，实现了对不同油田、不同类型油泥、不同处理条件下各类油泥的模拟，方法简单可靠，各组分比例调整灵活，并具有普适性，对油田各类油泥处理技术的研发和实验、不同阶段的油泥产量模拟预测等具有重要意义。

附图说明

图1为实施例2制备的模拟油泥MS-S2及渤海S油田实际油泥SS的照片，其中左图为实施例2制备的模拟油泥MS-S2的照片，右图为渤海S油田实际油泥SS的照片。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中所使用的聚合物分为2种：高分子量线型聚丙烯酰胺，重均分子量为1.3×10⁷g/mol，水解度31％，购自法国SNF公司；疏水缔合型聚丙烯酰胺，重均分子量为3.6×10⁶g/mol，水解度35％，购自四川光亚聚合物化工有限公司。

所用油田现场脱水后原油分别由渤海S油田和J油田提供，原油含水率分别为0.8％和0.5％(质量分数)；所用岩石矿物组成由渤海S油田和J油田提供。

所用油田(渤海S油田和J油田)的矿化水无机离子组成分别见表1和表2。

表1渤海S油田模拟矿化水无机离子组成

表2渤海J油田模拟矿化水无机离子组成

所用油田(渤海S油田和J油田)的地下岩石矿物组成分别见表3和表4。

表3渤海S油田地下岩石矿物组成

表4渤海J油田地下岩石矿物组成

所用阳离子型絮凝剂分为3种：聚铝(PAC)絮凝剂，数均分子量5万，有效含量30％，购自荆州市天合科技化工有限公司；阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵，数均分子量30万，有效含量26％，购自美国Aldrich公司；阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵，数均分子量50万，有效含量20％，购自法国SNF公司。

实施例1、

1)按照渤海S油田的矿化水离子组成(见表1)配制5L油田模拟矿化水。

2)称取1.5g疏水缔合型聚丙烯酰胺，加入到上述5L油田模拟矿化水中，配制得到聚丙烯酰胺浓度为300mg/L的聚合物溶液，并用水浴锅加入至68℃；将溶解好的聚丙烯酰胺溶液置于高压汞灯下紫外光降解20min，之后将聚合物溶液在高速搅拌5000rpm下剪切5min，共剪切4次，得到降解、剪切后的聚合物溶液。

3)称取60g渤海S油田现场脱水后原油，以及0.5g渤海S油田岩石矿物(各组分比例见表3)，加入到上述降解、剪切后的聚合物溶液中，配制得到原油浓度为12000mg/L、岩石矿物浓度为100mg/L的油、水、矿物混合溶液，并用水浴锅加入至68℃。

4)称取3.0g聚铝絮凝剂的药剂母液，加入到上述配制好的油、水、矿物混合溶液，搅拌后分离上部絮体层，即为模拟渤海S油田的粘性含聚油泥，编号MS-S1。

实施例2、

1)按照渤海S油田的矿化水离子组成(见表1)配制5L油田模拟矿化水。

2)称取2.0g高分子量线型聚丙烯酰胺，加入到上述5L模拟矿化水中，配制得到聚丙烯酰胺浓度为400mg/L的聚合物溶液，并用水浴锅加入至68℃；将溶解好的聚丙烯酰胺溶液置于高压汞灯下紫外光降解15min，之后将聚合物溶液在高速搅拌5000rpm下剪切5min，共剪切4次，得到降解、剪切后的聚合物溶液。

3)称取40g渤海S油田现场脱水后原油，以及1.5g渤海S油田岩石矿物(各组分比例见表3)，加入到上述降解、剪切后的聚合物溶液中，配制得到原油浓度为8000mg/L、岩石矿物浓度为300mg/L的油、水、矿物混合溶液，并用水浴锅加入至68℃。

4)称取2.0g阳离子聚二甲基二烯丙基氯化铵的药剂母液，加入到上述配制好的油、水、矿物混合溶液，搅拌后分离上部絮体层，即为模拟渤海S油田的粘性含聚油泥，编号MS-S2。

实施例3、

1)按照渤海J油田的矿化水离子组成(见表2)配制5L油田模拟矿化水。

2)称取2.5g高分子量线型聚丙烯酰胺，加入到上述5L模拟矿化水中，配制得到聚丙烯酰胺浓度为500mg/L的聚合物溶液，并用水浴锅加入至80℃；将溶解好的聚丙烯酰胺溶液置于高压汞灯下紫外光降解10min，之后将聚合物溶液在高速搅拌5000rpm下剪切5min，共剪切4次，得到降解、剪切后的聚合物溶液。

3)称取30g渤海J油田现场脱水后原油，以及1g渤海S油田岩石矿物(各组分比例见表4)，加入到上述降解、剪切后的聚合物溶液中，配制得到原油浓度为6000mg/L、岩石矿物浓度为200mg/L的油、水、矿物混合溶液，并用水浴锅加入至80℃。

4)称取1.5g阳离子聚(丙烯酰胺基-丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵的药剂母液，加入到上述配制好的油、水、矿物混合溶液，搅拌后分离上部絮体层，即为模拟渤海J油田的粘性含聚油泥，编号MS-J3。

对比例

取渤海S油田和J油田现场的粘性含聚油泥样品SS、SJ，与实施例1～3得到的模拟油泥样品进行油泥中各组分含量的对比分析。

其中，含油率由石油醚/四氯化碳萃取洗涤后由SY/T0530-2011分光光度法测定；含水率按照GB/T8929-2006原油含水量测定—蒸馏法分析测定；含固率由油泥样品总质量除去水和油部分的剩余质量；固相中的污泥含量，由油泥中的固相组分经600℃高温灼烧后剩余部分(无机固相物)用热重分析法测定；固相中的有机物含量，由固相组分总质量减去固相中的污泥含量得到。

表5是实例1-3中模拟油泥样品与油田实际油泥的组分对比分析。

由表中数据可知，由本发明提供的模拟方法制备的油田含聚油泥样品MS-S2、MS-J3，各主要组分的含量及规律与实际油田中的油泥样品SS、SJ基本一致；同时，由实施例1和2制备的MS-S1、MS-S2对比可知，利用本发明提供的模拟方法，可以通过调节絮凝剂类型及用量等，实现对油泥中各组分比例的灵活调控，进而根据实验要求模拟不同处理条件、不同组分含量的各类油泥样品。

表5模拟油泥样品与油田实际油泥的对比分析

图1为实施例2制备的模拟油泥样品MS-S2，以及渤海S油田实际油泥样品SS的照片。由图1可知：模拟油泥的外观形态、主要组成等与实际油泥有很好的相似性。