四川页岩气开发用耐高矿化度滑溜水技术研究

针对滑溜水耐高矿化度、耐高硬度性能差等问题,通过降阻剂分子量与结构分析,发现高分子量、线性分子链结构、分子侧链带空间位阻大功能单体有利于提高降阻性能和耐盐性能,并以此开发了一种耐高矿化度、耐高硬度降阻剂,引入助排剂、杀菌剂等,形成了耐高矿化度、耐高硬度滑溜水。在矿化度为10×10~4 mg/L和硬度为3000 mg/L下的降阻率达73%;在返排液矿化度40 000 mg/L、硬度1000 mg/L下进行了现场试验,施工曲线平稳,估算降阻率达75%,表现出良好的降阻性能。     

一种功能型滑溜水体系开发及应用

为实现1套压裂工作液体系兼具滑溜水与携砂液双重功能及回用高硬度返排液的目的,开发出1套功能型滑溜水体系。该体系由液态功能型降阻剂及调节剂构成,低浓度的功能型降阻剂水溶液可作为滑溜水使用,15 s内即可快速增稠,滑溜水降阻率高达74%;加入调节剂后体系黏度迅速增加,实现高砂比携砂,返排液回用时不受硬度影响,返排液回配携砂比可达24%。在陇东气开深井现场试验1口井,施工全程回用26 118 mg/L的高矿化度返排液配滑溜水及携砂液,入地总液量654 m3,施工成功。      

抗温耐盐滑溜水压裂液用聚合物合成研究

滑溜水体积压裂技术是现阶段西部油田高温致密碳酸盐岩储层开发的重要技术之一,可提高改造效果。但西部油田现阶段现场施工时,使用高矿化度地下水配液,同时地层高温,导致常规滑溜水降阻剂性能严重下降。因此,有必要开发针对性的高性能聚合物降阻剂。通过对压裂液添加剂的优选,采用亲水单体与抗温耐盐单体中的一种或者几种进行自由基水溶液共聚,并对新合成的聚合物采用红外光谱分析、核磁共振分析等方法,优选得到较适合的改性单体及用量,开发了一种抗温效果好(140℃)、高矿化度条件下(10×104 mg/L)溶解速度快、降阻性能优异(降阻率70%)、地层伤害低、返排液处理简单的新型抗温耐盐型滑溜水压裂液体系,为超深碳酸盐岩的开发奠定理论基础,并提供技术支持。     

低用量耐盐滑溜水体系研究

为实现成本控制并有效节约水资源,对滑溜水体系的各项性能提出了更高的要求。以减阻剂CT2-7为主剂构筑的滑溜水体系在减阻剂加量为0.025%时,降阻率为71.43%。在Na^(+)浓度为6×10^(4)mg/L,Ca^(2+)浓度为7.5×10^(2)mg/L时,降阻率大于70%,耐盐性能良好,能够利用返排液进行配液,实现返排液回用。在120℃下剪切5400s,体系黏度上升,表现出剪切增稠,证明该滑溜水体系具有良好的耐温耐剪切性能。所构筑的滑溜水体系能够显示低用量耐盐减阻,具有良好的应用前景。     

耐盐速溶滑溜水体系研究与应用

针对页岩气压裂施工对滑溜水的性能要求及长宁区块页岩气储层特征,室内通过对降阻剂、黏土稳定剂、助排剂的优选评价,形成了配方为0.07%乳液减阻剂+0.1%助排剂+0.3%黏土稳定剂的滑溜水体系,并对该体系进行了性能评价。研究结果表明:用总矿化度为35 484.7 mg/L的返排液配制的滑溜水,其表面张力为23.1 m N/m,降阻率为73.6%,且配伍性能良好。经9口页岩气井的现场应用证明,该滑溜水体系具有速溶、低伤害、低摩阻、低加量、耐盐等优势。     

压裂返排液回用处理新技术试验研究

常规水基压裂返排液分为水基冻胶(瓜胶)压裂液和滑溜水/清洁压裂液。压裂返排液具有高分子聚合物含量高、油含量高、悬浮物含量高且成分复杂等特点,属于处理难度很大的废水。采用IDAF高效气浮-SUPOX-CMBR新技术工艺处理压裂返排液,在最佳运行条件下可使出水的油含量小于3 mg/L,SS含量小于2 mg/L。处理后的出水回用作复配压裂液,不仅解决了环境污染问题,同时又节约了宝贵的水资源。     

页岩储层增产改造工作液的研究与应用

页岩储层具有脆性高、天然裂缝或层理发育、低孔特征和极低的基质渗透率等特点,四川盆地页岩储层压裂改造主要采用滑溜水或"滑溜水+线性胶"的"大液量+大排量"体积压裂模式。针对页岩储层特点,结合改造工艺要求,形成了低摩阻、低伤害、高防膨率的SD常规滑溜水体系及SD页岩气井压裂用线性胶体系。同时为了提高页岩气开发过程中对水资源的使用效率,减少环境伤害,研发出一套高效抗盐滑溜水体系,实现了对返排液高效回收利用。现场应用表明,SD常规滑溜水及线性胶体系性能稳定,现场配制方便快捷,降阻效果明显,完全满足页岩气体积改造的要求;SD高效抗盐滑溜水体系实现了高矿化度下返排液的重复利用,满足了页岩气经济、环境保护的开发要求。      

四川盆地威远返排液元素地球化学特征及排放处理建议

水力压裂技术是页岩气开发的核心技术之一,大规模水力压裂技术可能会带来大量压裂返排液,而压裂返排液存在污染地下水和地表水等风险.综合对比分析四川盆地威远页岩气开发区压裂返排液与盆地内不同层系地层水地球化学特征,结果表明:威远页岩气返排液具有高矿化度、高含金属离子的特点,但与地层水相比,返排液中钠(7334 mg/L,n=...     

“水质调节-絮凝-O3氧化”工艺处理胍胶压裂返排液 及回用技术

基于对延长油田某油井的胍胶压裂返排液的水质特性分析,采用"水质调节-絮凝-O3氧化"工艺对该压裂返排液进行处理,通过实验探索各工艺参数对处理效果的影响,并考察了处理后返排液回配滑溜水压裂液的性能。先将压裂返排液的pH值调至9.0,然后加入800 mg/L絮凝剂IF-A和1.0 mg/L助凝剂FA-B,再在通臭氧量30 mL/min处理500 mL返排液的情形下通气处理40 min。处理后水质呈无色、清澈透明状,SS含量小于3.00mg/L,Fe离子含量0.5 mg/L以下,黏度降至1.28 mPa·s,细菌含量低。用处理液回配滑溜水压裂液的各项性能与用自来水配制的滑溜水压裂液性能相近,符合DB.61/T 575—2013《压裂用滑溜水体系》标准,满足滑溜水压裂液配制用水要求。图3表2参11     

胜利油田瓜胶压裂液返排液回收利用水质指标

通过对胜利油田多口压裂井返排液水质指标的分析,确定了瓜胶压裂液返排液的水质特点。在此基础上,分别考察了pH、还原性离子、硬度、矿化度、含油量和悬浮物含量对瓜胶压裂液性能的影响程度,确定了压裂液返排液回收利用需要控制的水质指标:pH值为6.5～7.5,Fe2+含量不超过5 mg/L,S2-含量不超过2 mg/L,Ca2+不超过500 mg/L,矿化度低于100 000 mg/L,悬浮物不超过300 mg/L,悬浮物和原油含量对瓜胶压裂液的基液黏度和耐温耐剪切性能无影响,说明悬浮物和原油与瓜胶和交联剂都不发生反应。因此,在压裂返排液回用过程中,可适当放宽对原油和悬浮物含量的要求。为压裂液返排液的回收利用提供了依据。      

低吸附耐高矿化度滑溜水体系研制与现场应用

为降低压裂用滑溜水对储层的吸附伤害和实现产出水直接配制,提高回收再利用率,基于耐高矿化度、低吸附的要求,通过引入极性阳离子片段设计并制备了一种高耐盐低吸附降阻剂NY,将NY与助排剂、黏土稳定剂等添加剂复配得到滑溜水体系,对滑溜水配方进行了优化,评价了滑溜水的综合性能,并在四川盆地页岩区块进行了现场应用。结果表明,降阻剂NY的耐盐降阻性能良好,在高矿化度(≤300 g/L)下的降阻率大于70%,并与各添加剂的配伍性良好。滑溜水的耐盐降阻性能良好,在矿化度为0～300 g/L的条件下,滑溜水体系的起黏时间均小于60 s,表观黏度为1～3 mPa·s,表面张力均小于30 mN/m,防膨率均大于80%,页岩吸附量≤3.66 mg/g,各项指标均满足行业标准与现场压裂需求。现场实施8口井,施工成功率100%,产出水重复利用率100%。与普通耐盐滑溜水相比,该滑溜水吸附性和对储层的伤害低,液体综合成本降低17%,单井产量提升44%,现场应用效果显著。图4表7参21     

页岩气压裂返排液回用处理技术研究与应用

鄂尔多斯盆地页岩气压裂返排液具有总铁含量高(30~50 mg/L)、黏度高(2.8~3.2 mPa·s)、悬浮物含量高(大于300 mg/L)和细菌含量高(大于10~4个/mL,)的"四高"特点,直接外排会造成严重的环境污染和水资源浪费。为此,有针对性地开展了"隔油除砂—氧化—絮凝沉降—膜过滤"的"四步法"处理工艺的技术应用研究。该工艺在强化絮凝沉降效果的基础上,采用一步法膜过滤技术,既提高了水质处理效果,又缩减了处理工艺流程。同时,通过对处理工艺参数的优化,研发出了一套模块化橇装式压裂返排液回用处理装置。现场应用的效果表明:处理后的水质连续稳定达标,既可满足平均空气渗透率小于等于10 mD地层的回注要求,也可用于配制胍胶和滑溜水压裂液。该研究成果较好地解决了页岩气压裂返排液的"四高"问题,为国内外页岩气及其他非常规油气废水治理和回用提供了技术支撑。     

环保型耐盐降阻剂的研制与应用

为实现高矿化度盐水直接配制滑溜水进行体积压裂,解决常规W/O反相乳液降阻剂存在的成本较高和环境污染问题,通过分散乳液聚合法,在聚合反应中引入极性亲水单体和耐盐阳离子单体,得到了一种环保型耐盐W/W分散乳液降阻剂PADD,分别考察了PADD的溶解性能、耐温性能、降阻性能以及对岩心的伤害情况,并报道了现场应用情况。研究表明,质量分数为0.1%的PADD在清水、40 g/L和80 g/L的矿化水中均可以快速均匀分散,在高矿化度(80 g/L)条件下,PADD分子结构依然稳定;质量分数为0.1%的PADD溶液在80℃下老化72 h后的黏度保持率大于90%,在3种不同矿化度下质量分数0.1%的PADD溶液降阻率均在70%以上,且对岩心的伤害较小。以PADD为主剂采用返排液配制的耐高矿化度滑溜水已在威202H16平台成功应用。图4表3参16     

致密砂岩变黏滑溜水体系的研制与应用

目的 为了满足致密砂岩气藏储层改造需求以及解决作业现场压裂返排液处理难题,开发了一种自缔合乳液变黏滑溜水(VSW)体系,该体系仅含一种多效添加剂。方法 通过含量控制实现滑溜水与携砂液的在线转变,评价了压裂液的降阻性能、耐温抗剪切性能、携砂性能、破胶液性能及岩心基质伤害,并在苏里格气田开展了水平井现场试验。结果 配方为1.0%(w)VSW的高黏滑溜水在清水和标准盐水中的黏度分别为93 mPa·s和64 mPa·s;清水配制的1.0%(w)VSW高黏滑溜水,在90℃、170 s^-1下剪切1 h后,黏度为78 mPa·s;携砂性能良好,0.425～0.850 mm陶粒支撑剂的沉降速度为0.84 mm/s。配方为0.1%(w)～0.3%(w)VSW的低黏滑溜水降阻率可超过75%。高黏滑溜水破胶液黏度为1.74 mPa·s,对岩心基质的损害率低于10%;现场压裂施工最高加砂质量浓度达700 kg/m³,平均无阻流量达104.69×10⁴ m³/d,返排液回收利用率达97.5%。结论 该体系具有良好的增黏性及抗...     

大牛地气田多级注入酸压工艺优化研究与应用

页岩储层需要采用大排量、大液量体积压裂才能获得工业气流,体积压裂要求压裂液具有可连续混配、低摩阻和高返排率性能。根据四川页岩储层特征和实验结果,研制了降阻性能高的聚丙烯酰胺降阻剂、高效复合防膨剂及微乳助排剂,研制了适于四川页岩气体积压裂的滑溜水。该配方在四川W、C区块直井8井次现场试验表明,降阻率为65.5%～68.3%;W区块平均返排率为46.19%,C区块返排率27.93%;累计增加井口测试产量6.24×104～11.35×104 m3/d。     

抗盐型滑溜水减阻剂的性能评价

目前使用的大多数减阻剂抗盐能力无法满足滑溜水高矿化度配液用水的要求。为了获得可用高矿化度水配制的减阻剂,开展了疏水缔合聚合物抗盐型减阻剂GAF-RP的研究,评价了GAF-RP的溶解性、减阻性和抗盐能力等,研究了采用GAF-RP与增效辅剂GAF-2D和黏土稳定剂GAF-16配制的滑溜水体系的减阻性能、防膨性能及对岩心的伤害等,并在吉林某油田进行了现场应用。结果表明,GAF-RP减阻和抗盐效果均好于聚丙烯酰胺类减阻剂,GAF-RP溶解时间短,能在120 s内达到最大减阻率80%;抗盐达25×10~4mg/L,抗氯化钙1000 mg/L;GAF-RP配制的滑溜水体系具有较低的表面张力(27.1 mN/m)以及较高的防膨性能(防膨率大于80%),对岩心基质渗透率损害率小(小于5%);该滑溜水返排液可重复配液,返排液配制体系的减阻性能较好,减阻率为78.2%,压后返排率49.6%,日产油4.3 t,增产效果较好。     

电催化氧化复合磁分离处理页岩气压裂返排液室内研究

通过对页岩气开采用滑溜水压裂返排液组成、特性及处理现状分析,结合页岩气开采现场及国家对水资源的资源化利用、环保要求,提出了采用电催化氧化技术及磁分离处理滑溜水压裂返排液研究思路。实验研究了影响电催化氧化技术及磁分离处理的主要影响因素,讨论了电催化氧化作用机理,研究得到处理优化工艺条件。电极板选择铝板电极,极板间距为4cm;催化剂选择二氧化钛,加量为3.0(w)%;处理时间为40min;电催化氧化处理电流为0.06A,电流频率为1 800Hz;磁铁粉加量为0.3%(w),絮凝剂HPAM加量为20mg/L。研究表明,采用上述技术及优化工艺条件处理滑溜水压裂返排液,处理后水质COD值、SS、油含量、色度、pH值等指标均达到GB 8978-1996的一级排放要求。     

缔合型复合压裂液的研制与应用

为简化滑溜水配制工艺、降低现场压裂施工成本,以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基二甲基十八烷基溴化铵(DH-1)缔合单体为原料、2,2'-偶氮二异丁脒盐酸盐(V50)为引发剂,合成了既可作为滑溜水降阻剂、又可作为胶液稠化剂的抗盐型缔合稠化剂GAF-KYTP;在返排液配液的条件下,优选了GAF-KYTP、有机锆交联剂GAF-5、氟碳类助排剂GAF-6的加量,制得一套添加剂种类一致、加量不同的多功能复合压裂液(滑溜水+胶液)体系,评价了压裂液的降阻性、耐温抗剪切性和对岩心的伤害,并在威远区块进行了现场应用。结果表明,GAF-KYTP在返排液中具有较好的抗盐性和增黏性;配方为0.06%GAF-KYTP+0.1%GAF-6滑溜水溶解速度快,室内降阻率为79%,现场降阻率为78.3%,降阻效果较好;配方为0.4%GAF-KYTP+0.2%GAF-6+0.3%GAF-5的胶液耐温抗剪切性较好,在90℃、170 s~(-1)下剪切1 h后的黏度为82.6 mPa·s;GAF-KYTP配制的滑溜水和胶液对岩心基质渗透率伤害率小于10%。该体系改善了目前国内页岩气开采过程中滑溜水、胶液体系添加剂不同而导致的现场滑溜水、胶液同时配制时工艺复杂的问题,以及胶液稠化剂抗盐性差,无法采用返排液配制的问题。图8表4参16     

高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系研究

基于某油田配液污水,开展了高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系研究,用于解决黏土含量高、强水敏、弱胶结、易松散储层与压裂液体系接触后水化膨胀甚至岩石骨架垮塌堵塞压裂裂缝及基质孔隙、喉道等问题。实验结果表明,以KY-2为抗盐减阻剂、FP-3为有机胺复合防膨剂、ZP-2为助排剂,采用矿化度为15 548.96 mg/L的配液污水配制0.05%KY-2+0.4%FP-3+0.1%ZP-2高效防膨抗盐滑溜水压裂液体系,其防膨率(96.2%)可与4%KCl相当,防膨效果好;清水冲洗10次后,防膨率仍有89.87%,长效防膨效果好;同时,在该配液污水条件下,减阻率达78.45%,降阻效果好。通过现场试验效果验证,该体系改善了强水敏储层KCl用量大,成本高,无法使用免混配工艺以及由于高矿化度导致减阻率下降的问题。     

超声辅助芬顿氧化降解油田压裂返排液

压裂返排液的降解对保护环境、节约水资源具有重要意义。本文采用超声辅助芬顿试剂氧化的方法,对长庆油田的高矿化度、高黏度返排液污水进行氧化降解,考察了不同因素对氧化降解反应的影响。研究表明,在适宜的反应条件下,即H2O2与FeSO4摩尔比3.7∶1、超声功率120 W、反应温度20℃、反应时间18 min、反应液pH值6.17(接近原水),水样的COD从10615.5 mg/L降至2351.3 mg/L,COD去除率可达到77.85%,色度从2113. 8 CU降至20.95 CU,浊度从47.88 NTU降至0.12 NTU,黏度从1.79 mPa·s降至1.02 mPa·s,矿化度从7130 mg/L降至1045 mg/L。经超声辅助芬顿处理,可实现压裂返排液的快速降黏,大量脱除COD,极大地降低返排液的色度、浊度,有利于后续深度处理。图12表1参7