压裂返排液中残余硼的清除方法研究进展

对国内外现有主要除硼技术的原理及其应用现状进行了系统调研,如化学沉淀法、膜分离法、吸附法等,并分析将其应用于压裂返排液中残余硼处理上的可行性。综合考虑压裂返排液回用技术经济指标的要求,认为吸附法较为适合处理压裂返排液中残余硼,而有效改善现有硼吸附剂的可再生性、提高官能团的负载率是该领域的主要研究方向。     

低浓度瓜胶压裂返排液重复再利用室内研究

为实现致密砂岩气压裂用低浓度瓜胶压裂返排液的重复再利用,开展了絮凝剂优选、返排液动态除硼及处理后返排液配制压裂液性能优化研究。实验结果表明,絮凝剂PFS和CPAM的最优用量分别为1200mg·L^-1、1mg·L^-1,除硼树脂对硼的单位吸附量为8.41mg·g^-1;基液中不加pH调节剂的配液模式可适当降低除硼的要求,硼质量浓度为4.46mg·L^-1以下即可满足重复配液的要求;处理后返排液水样所配制的HPG压裂液与自来水配制的压裂液性能相当,能够完全满足现场压裂液配制及使用要求。     

用于压裂返排液超支化交联剂的合成及其性能评价

以聚乙烯亚胺、乙二醇、多元醇、硼砂为主要原料合成超支化聚氨基硼和四乙烯五胺硼酸酯交联剂,并对产物进行结构表征及压裂返排液重复配液性能测试。将0.35%羟丙基胍胶溶液与合成的聚超支化氨基硼交联剂以100∶0.4交联比交联,形成的压裂液冻胶体系在7 min左右达到压裂液黏度要求,在80℃、170 s^-1连续剪切70 min时压裂液黏度在100 mPa·s左右,满足行业标准要求(黏度>50 mPa·s)。对此过程进行破胶,破胶液黏度最终为3.2 mPa·s,破胶液中的残渣浓度为198 mg/L。与之相比,四乙烯五胺硼酸酯交联剂体系不能满足返排液的配液要求。用破胶后的压裂返排液再次进行配液,将温度设置到80℃、170 s^-1不间断剪切70 min,将压裂液中的黏度调整至50 mPa·s以上,破胶液黏度为3.4 mPa·s。该交联剂使压裂返排液能重复利用。这对节约水资源、降低环境污染具有广阔的工业化前景。     

油田压裂返排液回注利用工艺研究

鄂尔多斯某油井压裂返排液通过氧化-絮凝-脱钙镁沉淀、二级精细过滤、化学剂耦合离子交换脱硼组合单元去除固悬、钙镁、残余硼,氧化絮凝沉淀过程优化工艺条件：H₂O₂用量0.1%,Na₂CO₃加量1 410 mg/L,调节pH至10,PAC加量500 mg/L,PVA加量300 mg/L,PAM加量7.5 mg/L,沉淀30 min;过滤后进行树脂除硼,除硼过程优化工艺条件：调节pH值为9,过滤体积为800 mL,在25℃、150 r/min转速下振荡20 min。处理结果满足压裂返排液重新配液的要求。     

XSC-700树脂对压裂返排液中硼的吸附研究

硼交联剂在压裂液中有着重要的作用。经处理后的压裂返排液再次配制压裂液时,残留的硼交联剂含量较高会影响所配压裂液的性能。文章选用XSC-700硼特效树脂对返排液中的残留硼交联剂进行吸附去除,以硼去除率为考察指标,采用单因素实验法探究了初始硼质量浓度、树脂用量、温度、pH值、时间、转速等对吸附性能的影响,分析了Ca~(2+),Mg~(2+),SO_4~(2-),CO_3~(2-)等二价离子与硼在树脂上的竞争吸附。结果表明:pH值为9、水中树脂加量2.5%、转速200 r/min,室温下吸附1 h时,返排液中的硼质量浓度由47.15 mg/L降至3.67 mg/L,去除率可达92.22%,满足重新配液的要求;返排液中共存的Ca~(2+),Mg~(2+),SO_4~(2-),CO_3~(2-)等二价离子对XSC-700树脂吸附硼的影响较小,XSC-700树脂对硼具有极好的选择吸附性。     

压裂返排液回用技术的研究与应用

根据前期压裂液配制中干扰因素的实验结果,在压裂液常规预处理方案的基础上,去除Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)、悬浮物等干扰因素的影响,得到压裂返排液回用技术方案,即混凝剂A+沉降剂B+钙镁离子去除剂C+铁离子去除剂D+活性炭吸附+精细过滤的组合处理方案。压裂返排液经该回用处理方案处理后,所配置压裂液的黏度能够达到SY/T 6376-2008中的相关要求,可为压裂返排液回用技术的推广与应用提供技术支撑。     

除硼树脂在压裂返排液回用中的应用

油气田废水压裂返排液由于富含硼而限制了处理后水的回用。采用动态法树脂除硼处理,设计了混凝-沉降-过滤-吸附回用处理工艺流程,集成了一套3 m³/h的中试装置、一套25 m³/h的现场处理装置,并开展了现场试验。结果表明：1)树脂除硼最佳条件为：水质的pH调节为7～8、当吸附柱径高比为1:10时处理水的流速应不大于8 mL/min;2)返排液吸附处理后,硼含量由11.35 mg/L降为1.22 mg/L,去除率可达89.3%,达到了《压裂返排液回配压裂液用水水质要求》DB 61/T 1248-2019的技术要求;3)吸附处理后的水可用于滑溜水的配制,也可用于瓜胶压裂液的配制,其性能满足《压裂用滑溜水体系》DB.61/T 575—2013、《压裂液通用技术条件》SY/T 6376—2008的技术要求。     

压裂返排液回用技术研究

对返排液水质进行分析,研究了影响返排液回用的影响因素,压裂返排液处理剂配方为：0.15%高效络合剂+0.1%屏蔽剂+0.1%杀菌灭藻剂。处理后压裂返排液回用的压裂液体系为：0.35%瓜胶+0.35%多效压裂助剂+0.01%专用螯合剂;交联液为低用量多核交联剂+断裂催化剂。结果表明,优化的压裂返排液回用体系具有良好的耐温抗剪切,静态滤失、破胶性能和配伍性。同时形成了配套的回用工艺,采用“破胶降粘-除油-絮凝沉淀过滤-脱硼处理-成分调节”五个工序对压裂液返排液进行处理,实现了压裂返排液的重复再利用。     

油田压裂返排液处理工艺分析

油田压裂返排液处理工艺对油田开采非常重要,一定程度上关系到油田开采效率.油田压裂过程是油田开采中的重要步骤,返排液问题是影响石油开采的重要问题,容易对过滤装置以及过滤膜造成一定的损害,从而影响到油田的开采效果.对油田压裂返排液处理技术进行了分析研究,简要阐述了油田压裂返排液的主要影响,并对当前常用的油田压裂返排液处理技...     

树脂去除压裂液残余硼交联剂研究

采用臭氧对胍胶压裂返排液进行氧化预处理,处理液用LSC-800树脂螯合吸附除硼。考察了氧化时间对残余胍胶去除的影响,优化树脂除硼条件,树脂除硼后处理液循环配液的性能以及树脂再生循环利用的可行性。结果表明,臭氧氧化150 min时,总糖去除率达到了61.34%;较优的树脂除硼工艺参数:吸附时间5 h, pH值7～8,吸附温度15～30℃,吸附量为8.99 mg/g, Ca⁽²⁺⁾和Mg(2+)和Mg⁽²⁺⁾不影响树脂吸附;树脂再生循环使用5次,其单位吸附量略有增加;除硼后处理液配制胍胶粘度与清水配液时相当,交联后,80℃下挑挂性能相当。由此可知,树脂去除压裂液残余硼交联剂效果显著,并且不会影响后续再利用。     

压裂返排液中硼质量浓度对回用性能的影响

硼残留量对压裂返排液回用影响大,针对硼质量浓度及其他离子在返排液中上限对回用的影响进行研究,为现场水重新回用提供实验依据。溶剂中加入硼离子,考察基液黏度,确定返排液中硼质量浓度上限,以确定的硼质量浓度为溶液,筛选返排液中Ca~(2+),Mg~(2+),CO_3~(2-),SO_4~(2-,HCO_3~-主要离子质量浓度上限,针对压裂液基液黏度、耐温性能、抗剪切性能进行测定。结果表明:硼质量浓度≤5 mg/L,其他离子对返排液回用影响顺序为CO_3~(2-)>SO_4~(2-)> Ca~(2+),Mg~(2+)> HCO_3~-,Ca~(2+),Mg~(2+),SO_4~(2-),HCO_3~-,CO_3~(2-)质量浓度分别为800,800,250,1 000,0 mg/L。以此离子质量浓度配成的压裂液,能够满足现场对压裂液的性能要求。     

基于聚乙烯醇压裂液的有机硼交联剂BOP合成

以硼砂作为主剂,通过加入不同的配体合成了2种有机硼交联剂,并用单因素法优化合成反应条件。以压裂液的交联时间和粘温曲线为评价标准,筛选出有机硼BOP是适合聚乙烯醇压裂液的交联剂。确定有机硼BOP的最佳合成条件是反应温度80℃,反应时间4 h,硼砂加量18%,Na OH加量1.5%,3种配体葡萄糖酸钠、丙三醇、三乙醇胺的质量比为1∶20∶15,3种配体总加量为16%。     

基于聚乙烯醇压裂液的有机硼交联剂BOP合成

以硼砂作为主剂,通过加入不同的配体合成了2种有机硼交联剂,并用单因素法优化合成反应条件。以压裂液的交联时间和粘温曲线为评价标准,筛选出有机硼BOP是适合聚乙烯醇压裂液的交联剂。确定有机硼BOP的最佳合成条件是反应温度80℃,反应时间4 h,硼砂加量18%,Na OH加量1.5%,3种配体葡萄糖酸钠、丙三醇、三乙醇胺的质量比为1∶20∶15,3种配体总加量为16%。     

Synthesis and performance evaluation of crosslinker for seawater-based fracturing fluid

Zirconium is one of the most commonly used crosslinkers for guar gum-based fracturing fluid. Nevertheless, it is difficult for zirconium crosslinkers applied in fracturing to possess both high temperature resistance and adjustable crosslinking time. Meanwhile, few people did systematical research on the crosslinking process of fracturing fluid. In this study, an organic zirconium crosslinker with high temperature resistance and controllable crosslinking time was synthesized. The seawater-based fracturing fluid gel prepared with the crosslinker could perform well under 170°C. Oscillatory shear experiments were conducted to analyze the rheology of the gelation process. Moreover, steady-state shear and micro-rheological tests were conducted to analyze the dynamic and static crosslinking process of the fracturing fluid, respectively. Meanwhile, rheo-kinetic equation was used to fit the data and the effects that various factors had on the gelation process were illustrated thoroughly. This study not only prepared an organic zirconium crosslinker with good performances, but also explored the crosslinking process of fracturing fluid gel, which could improve its further application in oilfields.     

电化学处理压裂返排液过程产气的工艺条件研究

以惰性板状钛基钌铱氧化物涂层电极作阳极,惰性板状钛基钌铱钯氧化物涂层电极作阴极,考察了电解时间、电解电流、电极间距等对压裂返排液电解产H2量的影响。以正交实验数据为基础,利用支持向量机(SVM)算法建立了有效的、可靠的回归模型,直观分析了电解时间、电解电流、电极间距间的交互作用对产H2的影响。结果表明,预测产H2量的最大值为132. 35 m L,最小值为16. 81 m L,与实测产H2量相对误差为5. 83%,-1. 84%。     

电化学处理压裂返排液过程产气的工艺条件研究

以惰性板状钛基钌铱氧化物涂层电极作阳极,惰性板状钛基钌铱钯氧化物涂层电极作阴极,考察了电解时间、电解电流、电极间距等对压裂返排液电解产H2量的影响。以正交实验数据为基础,利用支持向量机(SVM)算法建立了有效的、可靠的回归模型,直观分析了电解时间、电解电流、电极间距间的交互作用对产H2的影响。结果表明,预测产H2量的最大值为132. 35 m L,最小值为16. 81 m L,与实测产H2量相对误差为5. 83%,-1. 84%。     

油气田压裂返排液生物处理技术研究进展

在对压裂返排液污染物的组成及来源分析的基础上,对目前国内外以生物处理为核心的压裂返排液处理工艺进行了归纳,综述了活性污泥法、好氧颗粒污泥法和生物膜法等处理压裂返排液的研究进展;指出高盐度和返排液中存在的部分难降解及有毒有机物是制约生物法处理压裂返排液的关键因素;并提出未来压裂返排液处理的研究方向,为压裂返排液处理技术的研发提供思路和参考。