威远地区页岩气压裂返排液配制钻井液技术研究

为了解决威远地区页岩气压裂返排液无害化处理成本高、处理手段单一、安全环保隐患突出等问题,文章分析了威远地区压裂返排液的碱度、密度、离子含量、物化指标等,明确了影响压裂返排液直接回用配制钻井液的主要因素。通过对比测试优选处理剂,对压裂返排液进行了碱度调节、抑泡处理、杀菌处理、高价金属离子处理。回用处理后的返排液配制钻井液,与未处理返排液配制的钻井液相比,高温高压失水从48 mL降至12 mL,起泡率从13.3%降至0。经过对钻井液体系中处理剂种类和加量进一步优选,优化后的钻井液体系高温高压失水降低至8.8 mL,综合性能与清水配制的钻井液体系一致,满足现场钻进需求,实现压裂返排液在现场直接处理回用,保障页岩气绿色勘探开发。     

吉木萨尔页岩油压裂返排液再利用技术

随着水平井体积压裂技术的推广与应用,压裂液用量越来越大,同时产生大量的返排液,返排液成分复杂,难以高效利用,直接排放会造成环境污染。为了缓解新疆油田压裂用水和降低压裂成本,开展了吉木萨尔页岩油压裂返排液再利用技术研究。对吉木萨尔页岩油区块返排液进行pH调节、硼离子屏蔽、杀菌的处理,然后利用处理后的返排液再次复配胍胶压裂液,通过考察所配制压裂液的溶胀性能、交联冻胶耐温耐剪切和破胶性能确定了利用返排液复配胍胶压裂液的最佳配方,并在J1井进行了现场试验。吉木萨尔页岩油返排液具有高含碱、高含硼、高含菌的特点,通过引入0.06% pH调节剂A、0.08%屏蔽剂C,0.10%高效杀菌剂BLX-1,将返排液的pH 值调节至 7.0,然后加入 0.3%的交联剂 XJ-3 和 0.045%的 pH 调节剂 B。所配制的压裂液的交联时间控制在90～110 s,具有良好的耐温耐剪切性能,成胶后剪切 120 min 后黏度的依然大于 200 mPa·s,且携砂性能良好,破胶液性能满足行业标准。利用页岩油压裂返排液连续混配再利用技术处理返排液4.5×10~4m~3,且所配制的压裂液被成功应用于新疆油田页岩油J1...     

新型表面活性剂压裂液对多类型返排液的适用性评价

低渗致密储层压裂改造后会返出大量返排液,给矿区环保生产带来了严峻的挑战。本文在研究长庆矿区返排液水质特点的基础上,研究出了一种新型表面活性剂压裂液,室内采用现场返排液作为配液水,评价了其增稠、耐温、携砂及破胶等性能,实验结果表明:该体系具有良好的耐温及抗盐性能,对现场返排液具有良好的适用性。     

硅酸盐/聚乙烯醇抑制性能研究

非常规储层体积压裂施工液体用量大,返排液多,返排液中含有各种地层离子、残余添加剂、悬浮物等,无害化处理难度较大。介绍了国外体积压裂返排液的处理方式,并结合四川盆地的特点,形成了适合于四川盆地非常规储层体积压裂返排液回收利用处理流程。室内研究表明,体积压裂返排液中的残余添加剂浓度较低,具有一定的矿化度,采用回收利用处理流程进行处理后,其摩阻与清水配制的体积压裂液相当。现场应用也进一步表明,体积压裂返排液处理后配制的液体摩阻性能与清水配制的相当。现场获得了良好的储层改造效果,节约了配液用水,减少了废弃物排放,实现了节能减排。     

压裂返排液循环再利用影响因素

压裂返排液为油田主要污染物之一,将压裂返排液处理后再用于配制压裂液,对油田环境保护和节约成本都具有重要意义。以长庆油田某水平井现场压裂返排液为研究对象,分析了不同时段压裂返排液的组成性质,研究了压裂返排液中无机离子、固体颗粒和残余添加剂对循环利用的影响,并提出了相应的消除方法。研究结果表明:长庆油田某水平井现场压裂返排液中Ca2+、Mg2+含量低,不影响重复配液;Fe2+、Fe3+和固相颗粒含量高,通过"氧化-絮凝沉降-过滤"可有效降低;残余交联剂使得重复配制压裂液基液黏度过高,可通过三乙醇胺与葡萄糖按1∶9比例复配进行有效掩蔽;残余破胶剂影响重复配制的压裂液耐温性能,建议现场适量使用破胶剂。因此,压裂返排液通过除铁、除固相颗粒、掩蔽残余交联剂处理后可实现循环再利用。     

压裂返排液取水应用技术

为了解决非常规储层压裂改造过程中水资源的大量消耗以及日益增多的废液污染问题,研究了压裂返排液经过化学处理后用于重新配制压裂液的新方法。以长庆油田压裂返排液为例,分析了主要矿物离子Ca2+、Mg2+及残存破胶剂(过氧化物)和硼离子交联剂对重新配制的压裂液主要性能的影响,开发了通过络合反应降低压裂返排液中矿物离子的处理剂TR-1、通过氧化-还原反应处理残余破胶剂的处理剂TR-2及通过屏蔽残余硼离子交联剂从而阻止硼离子与植物胶多糖上的羟基交联的处理剂TR-3。应用该方法,2013年在长庆油田处理了15口水平井、125个水平段,回收处理液量14 000 m3,占施工液量的23%,达到了压裂返排液的重复利用效果并减少了对环境的污染。     

返排液中离子对滑溜水性能的影响及循环使用

页岩气井大规模压裂返排液总量较大、成分复杂,处理成本高且易造成污染,需循环使用。研究压裂返排液中主要离子对滑溜水压裂液性能的影响,实验发现Ca~(2+)、Mg~(2+)等高价阳离子对液体性能的影响大于低价阳离子,阴离子中Cl~-的影响最大,是水处理的主要目标离子。通过针对性处理降低部分特定离子浓度,处理后的返排液实现二次配液使用,且配制的液体性能完全满足施工要求。使用以上技术在四川威远页岩气开发平台处理返排液并全部配制成滑溜水压裂液,液体性能稳定,现场计算平均减阻率达到78. 5%。     

压裂返排液处理回用技术的现场应用

为了避免压裂返排液对常规油气田采出水处理站的干扰和冲击,延长油田某采油厂建设了处理量为20 m3/h的压裂返排液处理站,处理后的返排液用于回用配液。压裂返排液处理回用技术在现场应用结果表明:该处理工艺稳定,设备操作简单,处理后的清水重新配制的压裂液已应用于多个压裂井场,压裂作业取得成功。该技术实现了水资源的循环利用,经济效益和社会效益显著。     

瓜胶压裂返排液重复利用的室内研究

瓜胶压裂液的返排液已成为油田水体的主要污染源之一。将压裂后的返排液处理后重新配制压裂液,不仅可以保护环境,还可以节约水资源,降低成本。为了简化处理流程,提高返排液处理量,引入定位除硼及金属离子的方法,最终实现返排液的重复利用。以官西-5井的压裂返排液为实验对象,分析了压裂返排液中无机离子、固体颗粒和残余硼对压裂液重复利用的影响。研究结果表明,11种无机离子对压裂液重复利用有不同程度的影响,并且总结得出了不同离子对压裂液配制影响的浓度限值;返排液经过高效破胶、絮凝、定位除硼及金属离子反应之后,石油类去除率达91.71%,浊度去除率达94.6%,色度去除率达95.8%,Ca2+、Mg2+、Fe2+和B浓度分别降至36.07、19.44、44.3和3.35 mg/L。研究了各种离子对返排液重复利用的影响,采用了定位除硼及金属离子的方法,根据返排液中残余硼及金属离子含量加入适量除硼剂和金属离子去除剂,将其浓度控制在影响范围内,该实验方法具有操作简便、处理量大,处理成本低等优点,便于现场推广应用。用处理后的返排液重新配制的瓜胶压裂液,在100℃剪切1 h后黏度仍保持在100 mPa s以上,满足《压裂液通用技术条件》要求,实现了压裂返排液的重复利用。      

苏里格气田压裂返排液回用技术研究与应用

根据苏里格气田压裂返排液的特点和回用配制压裂液对水质的要求,形成了一套以“预处理—混凝沉降—两级过滤—杀菌抑菌”为工艺路线的压裂返排液处理技术。经处理后的返排液固体悬浮物小于20 mg/L,钙、镁离子含量小于30 mg/L,化学需氧量低于100 mg/L,配制瓜胶压裂液72 h黏度下降率低于20%。处理后的返排液用于配制瓜胶压裂液和聚合物压裂液,其耐温耐剪切性、黏弹性、破胶液性能等各项指标均满足行业标准要求。现场可对各个模块和处理单元进行选择性组合实现快速处理和精细处理,速度为150～300 m3/d。近3年使用处理后的返排液配制压裂液超过3.6×104 m3,应用效果良好。      

长庆油田陇东地区页岩油水平井细分切割压裂技术

长庆油田陇东地区页岩油储层脆性指数低、天然裂缝不发育、不易形成复杂缝网,进行分段多簇体积压裂时,受储层物性、地应力、各向异性及水力裂缝簇间干扰等因素影响,簇间进液不均,达不到储层均匀改造的目的。针对该问题,依据缝控储量最大化原则,在分级评价页岩油水平段储层品质及建立非均质地质模型的基础上,开展了基于甜点空间分布和综合甜点指数的细分切割单段单簇压裂布缝设计方法研究,优化了压裂施工参数,形成了页岩油水平井细分切割压裂技术。该技术在长庆油田陇东地区10口页岩油水平井进行了现场应用,取得了很好的压裂效果,应用井投产后日产油量较邻井高出35.9%。长庆油田陇东地区页岩油水平井细分切割压裂技术的成功应用,为类似页岩油储层改造提供了新的技术思路。      

渤海油田油井酸化返排液固悬物含量分析

针对渤海油田油井酸化返排液简易处理后回注造成的回注井堵塞问题，分析了渤海油田现场三口油井酸化返排液的固悬物含量，并通过改变酸碱环境，进一步分析了酸碱环境对酸化返排液中固悬物含量的影响。实验表明，不同单井、单井不同返排周期返排液中固悬物含量差异明显，酸碱环境对固悬物含量影响很大，加碱中和后的酸化返排液中会产生大量的Fe（OH）₃沉淀。室内填砂管动态驱替实验表明，去浮油后的pH值为1~2的酸化返排液，不会对填砂管造成明显堵塞。现场施工过程中，酸化返排液应避免加碱中和，同时使用盐酸体系降低返排液pH值，可有效减少返排液中固悬物含量，降低回注井近井堵塞风险。      

高效驱油压裂液的开发与应用

针对长庆油田现用瓜胶压裂液摩阻高、破胶残渣多、回收处理难度大的问题,将超分子化学、胶体化学与油田化学相结合,研发出一种可替代瓜胶压裂液的高效驱油清洁压裂液体系,该压裂液由1.5% XYZC-6稠化剂、0.15% XYTJ-3调节剂组成。XYZC-6是一种以近肽链结构的黏弹性表面活性剂与多组分有机溶剂复合而成的材料,是一种可实时连续混配并能重复使用的增稠剂。XYTJ-3与返排液中的各项离子可形成溶于水的络合物,降低矿化度对压裂液的性能影响。实验表明,该压裂液耐温90℃,抗盐可达100 000 mg/L,具有良好的携砂、减阻性能,并且压裂液破胶彻底,破胶液残渣含量为2 mg/L,破胶液的界面张力可达0.01~0.001 mN/m。高效驱油压裂液在长庆油田靖安区块得以成功应用,产后单井产量是相邻井产量的2倍,返排液经分离沉降等简单处理后即可再配压裂液,末端返排液经处理可用于驱油,变废为宝,实现压裂液"零排放、零污染",大幅度降低了压裂液的环境污染,为压裂液"不落地"技术提供了保障。      

长庆油田陇东地区页岩油超长水平段水平井钻井技术

长庆油田陇东地区页岩油超长水平段水平井钻井过程中存在井眼轨迹控制困难、机械钻速低、水平段堵漏难度大、井壁易失稳和完井套管下入困难等技术难题,为此,进行了井眼轨道设计及井眼轨迹控制技术优化,优选旋转导向钻具组合,应用高性能水基钻井液和套管漂浮下入技术,根据漏层特点和漏失速度采取不同的堵漏技术措施,形成了页岩油超长水平段水平井钻井技术。该技术在陇东地区华H50–7井进行了应用,顺利完成长度4 088.00 m的超长水平段钻进,创国内陆上油气井最长水平段纪录,表明该钻井技术可以满足陇东地区页岩油高效开发的需求,也为国内其他地区超长水平段水平井钻井提供了借鉴。      

页岩储层压裂工作液研究进展及启示

滑溜水和线性胶压裂液体系在页岩油气的增产中得到了广泛应用。但随着页岩油气资源开发的不断深入,该体系也暴露出了携砂能力有限、返排液处理难度高和对储层伤害大等诸多问题。因此,分析了目前页岩储层压裂工作液体系存在的问题,认为在掌握了页岩软化的损伤机理后,应该对前期的压裂施工和室内岩心评价资料进行整理,对由页岩软化损伤造成的压后无效井,进行再一次的增产尝试。综述了新型的页岩储层压裂工作液体系,认为基于产出水配制压裂液是必然的节能减排发展趋势;泡沫压裂液是有效的少水压裂方案;而超低浓度、疏水缔合和星形聚合物压裂液体系都具有较强的工业应用前景。根据调研内容提出了页岩储层体积压裂的节水方案,建议根据压裂液再生后的类型和用途,具有针对性地净化和处理返排液,从而降低返排液的处理成本。      

长庆页岩油水平井华H90-3井超长水平段防漏堵漏技术

华H90-3井是部署在长庆油田陇东国家级页岩油示范区的一口超长水平段水平井,由于地质运移作用,该井水平段储层不连续,存在断层;砂体孔隙发育良好,地层承压能力低;地层流体活跃,堵漏浆被稀释后不易滞留,无法固化,防漏堵漏难度大.针对上述技术难点,应用当量循环密度监测技术,进行井漏超前预防;采用随钻堵漏技术,提高堵漏效率;研...     

长庆油田陇东地区页岩油大偏移距三维水平井钻井技术

长庆油田陇东地区页岩油施工区域沟壑纵横,水资源、基本农田和森林资源保护区较多,采用水平井开发受地形地貌及资源保护区影响较大,三维水平井偏移距的大小直接影响水平井平台布井数量及大平台工厂化作业,影响地下资源的有效动用。为此,在分析大偏移距三维水平井特点及钻井难点的基础上,优化剖面设计,优选造斜点、消偏井斜角、方位角及消偏井段,完善井眼轨迹控制方式,在不使用旋转导向系统的情况下优化常规螺杆钻具和PDC钻头,并综合应用降摩减阻工具及适用于页岩油大偏移距钻井的水基CQSP-4钻井液体系等, 形成了陇东页岩油大偏移距三维水平井钻井技术。陇东地区6口水平段长度900.00 m以上的大偏移距三维页岩油水平井应用了该技术,摩阻扭矩明显减小,钻进安全高效,取得了很好的现场应用效果。该技术的成功应用,支撑了陇东地区页岩油大平台多层系多钻机工厂化高效开发,也支撑了钻井钻机作业方式由单机单队向工厂化、集群化转型。      

长庆油田页岩油大井丛水平井钻井提速技术

长庆油田页岩油大井丛水平井钻井过程中存在摩阻扭矩大、滑动钻进托压、机械钻速低和储层地质导向识别程度低等问题,为解决这些问题,进行了大井丛水平井多层系布局、大偏移距设计、三维井眼轨迹控制和提速工具配套等关键技术研究,在平台井网/井序优化部署、密集式井组轨道防碰设计与控制、水平井一趟钻完钻、储层随钻评价与精准控制和注水区安全钻井等方面取得了技术突破,形成了长庆油田页岩油大井丛水平井钻井提速技术。该技术在华H40、华H60大井丛平台进行了现场应用,井丛水平井井数最多达22口,平均钻井周期18.94 d,较未采用该技术时缩短7.5%。研究与现场应用表明,大井丛水平井钻井提速技术实现了长庆油田页岩油的规模开发,助推了陇东国家级页岩油示范区的建设。      

高温低伤害低摩阻压裂液体系研究与应用

中原油田油井压裂层位较深,地层温度高,压裂液耐温需高达170℃以上。针对此油藏条件进行室内研究,配制出适于中原油田开发的新型压裂液体系。实验结果表明,该新型压裂液体系在深层高温井压裂改造中不但能保持良好的携砂性且具有低摩阻性,投入产出比大于5。同时发现,高温压裂液体系中,新型交联剂是影响压裂液耐温性能的主要因素。该体系的研制为深层高温井压裂技术的应用提供了良好的技术支撑。