CN105399907A - 含油污泥凝胶颗粒调剖剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂及其制备方法，属于油田调剖堵水技术领域。含油污泥凝胶颗粒调剖剂，由植物秸秆、含油污泥浆体、聚合单体、引发剂、交联剂和水混合而成。将特殊处理过的植物秸秆添加到含油污泥浆体中制得包裹有植物秸秆的含油污泥调剖剂内核，再将上述内核填充到化学合成的凝胶中成为植物秸秆增强凝胶颗粒调剖剂，该调剖剂通过调节植物秸秆的添加比例从而调节调剖剂的密度和强度，在降低颗粒调剖剂密度的同时，可保证调剖剂具有较高的强度，吸水可达4.8-9.5倍、膨胀时间为5-28天，具有良好的膨胀能力和延迟膨胀性能，可实现油藏深部放置及有效封堵。

Description

含油污泥凝胶颗粒调剖剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂及其制备方法，属于油田调剖堵水技术领域。

背景技术

含油污泥是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物，产量大。我国石油化学行业中，平均每年产生80×10⁴t罐底泥、池底泥。含油污泥中含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒物质，成分复杂，处理难度大，含油污泥若不加以处理，不仅污染环境，而且造成资源的浪费。

直接利用含油污泥做为调剖剂是一种常用的污泥处理方法，该方法将污泥注入储层，利用固体颗粒堵塞岩心孔道，使后续注入水改变渗流方向，提高注入水波及体积，但污泥中固体颗粒粒径范围窄，对大孔道或特高渗透油藏无法使用，同时含油污泥中原油较多、封堵强度低、有效期短，注入过程中可能污染中、低渗透层；ZL200410096430公开了一种利用采油污泥制备体膨型颗粒调剖剂的方法，将含油污泥热水酸洗除油后制备水膨凝胶颗粒，该方法将含油污泥填充到三元共聚体系中，制备的颗粒调剖剂具有耐温、耐盐、膨胀性和稳定性好的特点；申请号为201210426535.6的发明申请公开了一种弹性颗粒调剖剂制备方法，将含油污泥粉碎调浆筛分得到200目以下的浆体通过自然沉降脱水，脱水后的含油污泥与聚合单体、交联剂等发生聚合交联反应，得到含油污泥的弹性颗粒调剖剂，制备得到的含油污泥弹性颗粒调剖剂强度高，吸水后的膨胀性好。上述制备方法中采用的含油污泥密度高，因此得到的含油污泥弹性颗粒调剖剂密度较大(1.3-1.6g/cm³)，在现场调剖剂注入施工过程中存在因调剖剂密度较大而造成在注入水中悬浮性差的问题，调剖剂易沉积在施工井底，堵塞近井地带，无法继续施工，如果降低调剖剂中含油污泥的含量，从而降低所制备调剖剂中刚性物质的含量，因此，制备的颗粒调剖剂的强度就会变小，封堵地层大孔道的能力降低，调剖有效期变短。

发明内容

本发明的目的是为了克服常规含油污泥凝胶颗粒调剖剂悬浮性差的缺陷，将密度较小的植物秸秆填充到污泥凝胶颗粒中，提供一种密度、强度可调控的植物秸秆增强含油污泥凝胶颗粒调剖剂。

本发明的另一个目的是提供一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂的制备方法。

本发明通过以下技术方案加以实现：

含油污泥凝胶颗粒调剖剂，由植物秸秆、含油污泥浆体、聚合单体、引发剂、交联剂和水混合而成，各组分的质量浓度分别为：植物秸秆5％-10％，含油污泥浆体15％-30％，聚合单体15％-32％，引发剂0.03％-0.15％，交联剂0.08％-0.15％，余量为水。

所述的植物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、麦秸秆中的一种或两种。

所述的聚合单体为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或两种。

所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠的一种或两种。

所述的交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或两种。

一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将植物秸秆进行物理机械粉碎，剪切成5-10mm；

(2)将步骤(1)中的植物秸秆用胶质处理液浸泡24-60h后，用清水漂洗至中性，置于烘箱内烘干；

(3)经步骤(2)处理后的植物秸秆用润湿性改良液浸润4-6h后，置于烘箱内烘干；

(4)将步骤(3)中处理过的植物秸秆加入到含油污泥浆体中，并混合搅拌均匀得到包裹植物秸秆的含油污泥，其中植物秸秆和含油污泥浆体的质量比例为1:6-2:3；

(5)按质量比例将包裹植物秸秆的含油污泥20％-40％、聚合单体15％-32％、引发剂0.03％-0.15％、交联剂0.08％-0.15％和水充分混合，将上述混合物的pH值调至5.0-7.0之间，然后控制混合物在15-55℃发生交联聚合反应，生成一种含油污泥凝胶调剖剂。

所述的植物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、麦秸秆中的一种或两种。

所述的聚合单体为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或两种。

所述的胶质处理液为质量分数3％-6％的NaOH溶液或3％-6％的乙酸溶液。

所述的润湿性改良液由硅烷偶联剂和乙醇按照1:2-1:6的体积比配制。

所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷。

本发明的有益效果是：将特殊处理过的植物秸秆添加到含油污泥浆体中制得包裹有植物秸秆的含油污泥调剖剂内核，再将上述内核填充到化学合成的凝胶中成为植物秸秆增强凝胶颗粒调剖剂，该调剖剂通过调节植物秸秆的添加比例从而调节调剖剂的密度和强度，在降低颗粒调剖剂密度的同时，可保证调剖剂具有较高的强度，吸水可达4.8-9.5倍、膨胀时间为5-28天，具有良好的膨胀能力和延迟膨胀性能，可实现油藏深部放置及有效封堵。

附图说明

图1为本发明实施例1的性能评价图；

图2为本发明实施例2的性能评价图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1：

一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂，通过以下步骤实现：

将玉米秸秆进行物理机械粉碎，剪切成6mm，然后用清水浸透，甩去多余水分并晾置，然后用质量分数5％的NaOH溶液将玉米秸秆浸泡48h，再用自来水漂洗至中性，放入设置为105℃的烘箱内烘干；再将玉米秸秆用氨丙基三乙氧基硅烷和乙醇按照体积比1:4配成的溶液浸润6h后取出，放入设置为105℃的烘箱内烘干，将上述处理后的玉米秸秆10g加入到25g的含油污泥浆体中混合搅拌均匀，得到包裹玉米秸秆的含油污泥。

在带有搅拌装置的混合容器中，加入40％的丙烯酰胺20g，N-羟甲基丙酰胺0.09g，包裹玉米秸秆的含油污泥35g，纯水44.84g，用反应调节剂碳酸钠调pH值至6.5，在搅拌条件下加入过硫酸钾0.07g，得到的混合物在温度25℃条件下发生交联聚合反应，生成一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂。

将上述含油污泥凝胶颗粒调剖剂造粒筛分成不同粒径的含油污泥凝胶颗粒调剖剂。

将得到的含油污泥凝胶颗粒调剖剂按照《GB/T4472-2011化工产品密度、相对密度测定的测定》中4.2.2密度瓶法测定其密度，按照《Q/SH10250426—2009预交联颗粒调剖剂技术条件》中4.10膨胀倍数测定方法测其最大膨胀倍数。将筛分后的含油污泥凝胶颗粒调剖剂浸泡在20×10⁴mg/l(其中Ca²⁺+Mg²⁺＝5000mg/l)矿化度的标准盐水中，在90℃条件下进行膨胀性能测试，其最大膨胀倍数为9.5，达到最大膨胀倍数所需要的时间是4d。按照《Q/SH10250426—2009预交联颗粒调剖剂技术条件》中6.2弹性模量测定方法，将筛分后的含油污泥凝胶颗粒调剖剂在20×10⁴mg/l(其中Ca²⁺+Mg²⁺＝5000mg/l)矿化度的标准盐水中浸泡24h后，采用RS150流变仪测定其在频率为0.316Hz、应力为(1.5～2.5)Pa条件下的弹性模量为5800Pa。

本实施例所得的含油污泥凝胶颗粒调剖剂性能评价见表2和图1。

实施例2：

一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂，通过以下步骤实现：

将水稻秸秆进行物理机械粉碎，剪切成8mm，然后用清水浸透，甩去多余水分并晾置，然后用质量分数4％的乙酸溶液将水稻秸秆浸泡36h，再用自来水漂洗至中性，放入设置为105℃的烘箱内烘干；再将水稻秸秆用苯胺甲基三乙氧基硅烷和乙醇按照体积比1:6配成的溶液浸润4h后取出，放入设置为105℃的烘箱内烘干，将上述处理后的水稻秸秆8g加入到20g的含油污泥浆体中混合搅拌均匀，得到包裹水稻秸秆的含油污泥。

在带有搅拌装置的混合容器中，加入40％的丙烯酰胺20g，N-羟甲基丙酰胺0.09g，包裹水稻秸秆的含油污泥28g，纯水51.81g，用反应调节剂碳酸钠调PH值至7，在搅拌条件下加入过硫酸钾0.08g，亚硫酸氢钠0.02g，得到的混合物在温度35℃条件下发生交联聚合反应，生成一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂。

将上述含油污泥凝胶颗粒调剖剂造粒筛分成不同粒径的含油污泥凝胶颗粒调剖剂。

本实施例所得的凝胶颗粒调剖剂性能评价方法同实施例1相同，评价结果见表2和图2。

实施例3-7步骤与上述实施例相同，具体组成如表1所示。

表1实施例3-7反应物用量表

将实施例3-7得到的含油污泥凝胶颗粒调剖剂采用与实施例1相同的密度测试方法测定其密度；将实施例3-7得到的含油污泥凝胶颗粒调剖剂采用与实施例1相同的膨胀性能测试方法测试其膨胀性能；将实施例3-7得到的含油污泥凝胶颗粒调剖剂采用与实施例1相同的强度测定方法测试其弹性模量，结果见表2。

表2一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂悬浮性及膨胀性能

比较例1：采用ZL200410096430公开的一种利用采油污泥制备体膨型颗粒调剖剂的方法，制备了颗粒调剖体系，采用与实施例1中相同的评价方法测定了所制备的颗粒调剖体系的密度和弹性模量，密度范围为1.345-1.552g/cm³，弹性模量范围为3500-4800Pa。

比较例2：采用申请号为201210426535.6的发明申请公开的一种弹性颗粒调剖剂制备方法，制备了颗粒调剖体系，采用与实施例1中相同的评价方法测定了所制备的颗粒调剖体系的密度和弹性模量，密度范围为1.351-1.610g/cm³，弹性模量范围为4200-6800Pa。

由比较例1和比较例2的评价结果可以看出，制备的调剖剂密度较高(＞1.345g/cm³)，并且在相对低密度时弹性模量较低(＜4500Pa)，在调剖过程中其在注入水中的悬浮性差，易沉积在施工井底，堵塞近井地带，难以满足存在大孔道的地层调剖施工要求。

由表2与比较例1和比较例2的评价结果可以看出，本发明制备的含油污泥凝胶颗粒调剖剂密度(1.182g/cm³-1.339g/cm³)和强度(4500-6000Pa)可调控，吸水可达4.8-9.5倍，膨胀时间为5-28天，通过控制植物秸秆的添加量，可以控制制备的含油污泥凝胶颗粒调剖剂的密度和强度。在降低调剖剂密度(＜1.339mg/cm³)的同时，保证调剖剂具有较高的强度(＞4500Pa)，在不同矿化度地层水中具有较好的悬浮性、膨胀能力和延迟膨胀性能，可用于油藏深部放置及有效封堵。

Claims (10)

1.含油污泥凝胶颗粒调剖剂，其特征是：由植物秸秆、含油污泥浆体、聚合单体、引发剂、交联剂和水混合而成，各组分的质量浓度分别为：植物秸秆5%-10%，含油污泥浆体15%-30%，聚合单体15%-32%，引发剂0.03%-0.15%、交联剂0.08%-0.15%，其余为水。

2.根据权利要求1所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂，其特征是：所述的植物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、麦秸秆中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂，其特征是：所述的聚合单体为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂，其特征是：所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂，其特征是：所述的交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或两种。

6.含油污泥凝胶颗粒调剖剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将植物秸秆进行物理机械粉碎，剪切成5-10mm；

（2）将步骤（1）中的植物秸秆用胶质处理液浸泡24-60h后，用清水漂洗至中性，置于烘箱内烘干；

（3）经步骤（2）处理后的植物秸秆用润湿性改良液浸润4-6h后，置于烘箱内烘干；

（4）将步骤（3）中处理过的植物秸秆加入到含油污泥浆体中，并混合搅拌均匀得到包裹植物秸秆的含油污泥，其中植物秸秆和含油污泥浆体的质量比例为1:6-2:3；

（5）按质量比例将包裹植物秸秆的含油污泥20%-40%、聚合单体15%-32%、引发剂0.03%-0.15%、交联剂0.08%-0.15%和水充分混合，将上述混合物的pH值调至5.0-7.0之间；然后控制混合物在15-55℃温度条件下发生交联聚合反应，生成一种含油污泥凝胶颗粒调剖剂。

7.根据权利要求6所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂的制备方法，其特征是：所述的植物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、麦秸秆中的一种或两种。

8.根据权利要求6所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂的制备方法，其特征是：所述的聚合单体为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或两种。

9.根据权利要求6所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂的制备方法，其特征是：所述的胶质处理液为质量分数3%-6%的NaOH溶液或3%-6%的乙酸溶液。

10.根据权利要求6所述的含油污泥凝胶颗粒调剖剂的制备方法，其特征是：所述的润湿性改良液由硅烷偶联剂和乙醇按照1:2-1:6的体积比配制而成。