胍胶压裂返排液循环配制过程中残余硼控制技术研究

胍胶压裂液是目前油气田开发应用最为广泛的压裂液体系之一，返排液中存在一定量的残余交联剂，在重复配液过程中会出现提前交联的问题，因此开展了丙三醇、乙二醇、甘露醇、木糖醇等多羟基化合物对返排液中残余硼的掩蔽实验。实验结果表明：采用与硼摩尔比为2∶1的甘露醇作为掩蔽剂，可降低提前交联的不良影响。针对压裂返排液的水质特点和回用指标，采用“絮凝沉淀+离子控制+两级过滤”为主的胍胶压裂返排液处理工艺，处理后悬浮物去除率95.6%、钙镁离子去除率72.6%、硼去除率71.5%，压裂返排液处理后直接配制胍胶压裂液，未出现提前交联的情况，与清水配制的胍胶压裂液相比，耐温、耐剪切性能满足现场施工的要求。     

羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术

随着油气储层压裂改造技术的广泛应用,压裂用水短缺和压裂返排液的有效处理已成为油气田亟待解决的问题。为了缓解新疆油田油田压裂用水与降低返排液处理成本,开展了羟丙基胍胶压裂返排液的循环利用技术研究。研究结果表明,电解氧化处理可实现返排液的快速降黏与杀菌,然后利用气浮、沉降等方式即可将返排液中的悬浮物有效去除。通过调节处理后返排液的pH至6.5左右,实现了羟丙基胍胶粉在返排液中的分散起黏,即快速配制羟丙基胍胶基液。通过引入0.05%数0.2%的缓交联剂葡萄糖酸钠,利用缓交联剂与残余交联剂之间的络合作用,有效解决由残余交联剂的引起的交联过快问题,返排液配制的压裂液交联时间可控制在10数120 s之间。通过添加稳定剂亚硫酸钠消除返排液中残余的破胶剂,有效提升了压裂液的耐温能力。利用该方法累计完成2.2万方返排液的处理,配制出的羟丙基胍胶冻胶压裂液应用于新疆油田75口井的压裂改造中,井底温度范围22数97℃,施工成功率100%。     

用返排液作基液的压裂液配方研究

为解决压裂返排处理水重复利用的问题,探讨了压裂返排处理水对胍胶压裂液的影响。针对胍胶压裂液在高矿化度水中溶胀和交联效果差的难题,通过优选耐盐胍胶PA-G、研制螯合调节剂PA-CR以及合成有机硼交联剂PA-CL,优化出一套适应于压裂返排处理水重复配制压裂液的配方。实验表明该配方可满足90 ℃耐温耐剪切要求,具有以下功能:①优选的耐盐胍胶PA-G溶胀速度快,黏度高,0.3%含量下5 min即可达到30 mPa·s;②研制的高效螯合调节剂,由有机碱、EDTA、有机膦酸盐和聚合物组成,可有效螯合钙、镁离子,可将含1500 mg/L钙镁离子高矿化度水的pH值调节至10以上时不发生沉淀;③研制的有机硼交联剂具有延迟交联功能。      

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...     

压裂返排液中残余硼的去除及返排液的重复利用

在重复利用压裂返排液时,未完全降解的残余硼交联剂会影响后续压裂液的配制,残余硼遇碱时会提前交联羟丙基胍胶,致使体系基液黏度增加,降低泵送速率和压裂效果。采用多羟基化合物与硼络合以消除提前交联的不良影响,并考察了反应条件对络合效率及络合物稳定性的影响。实验结果表明,含有顺式邻位羟基的自制甘露醇(GLC)对硼有很好的络合效果,在GLC与硼酸的摩尔比大于等于2.5、pH约为10时,硼能被完全掩蔽形成稳定的络合物。用络合处理后的返排液直接配制交联冻胶压裂液,未出现提前交联的现象,且其流变性能与原始冻胶压裂液的流变性能相当。该方法能去除利用返排液配制压裂液时出现提前交联的不良影响。整个过程不需分离已存在于返排液中的含硼络合物,可提高处理效率。     

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。     

“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     

煤层压裂用压裂液性能室内实验评价研究

煤层气开发生产中,对煤层进行压裂改造是一个关键环节.为此对在煤层进行压裂改造时所用的压裂液性能进行了室内实验评价,其内容包括①改性胍胶、线性胶压裂液流变性与破胶性能研究;②有机硼交联冻胶压裂液流变性与破胶性能研究;③氮气泡沫压裂液流变性、破胶性能研究.结果认为泡沫压裂液是煤层气压裂用理想的工作液;泡沫质量、稠化剂浓度是影响泡沫压裂液流变性能的主要因素;线性胶和弱交联水基压裂液是煤层气用压裂液体系的补充;建议现场用泡沫压裂液稠化剂选用0.3%浓度、泡沫质量选择70%～75%;压裂液配制与实施是压裂施工的重要环节,建议在施工中加强压裂液现场质量控制、添加剂质量检测和压后排液管理,以确保压裂施工质量.     

环江油田抗高矿化度压裂液体系研究

环江油田在前期的压裂施工过程中存在压裂液体系抗剪切、携砂性能差的问题,严重影响了对储层的有效压裂改造。通过室内实验分析后发现该区压裂配液用水中含有浓度高于正常值数倍的Ca~(2+)、Mg~(2+)等金属离子,其能与胍胶高分子基团作用,导致胍胶不能在水中发生充分溶胀或溶解,并出现分层和沉淀物。为此,特开发出抑制水质高矿化度、促进胶液溶胀、提高压裂液抗剪切能力的AH-Z螯合助溶剂与AH-W螯合稳定剂,可大大减小高矿化度金属离子对压裂液性能的影响,提高压裂液的抗剪切、携砂性能,促使形成有效稳定的交联冻胶保证压裂顺利施工。     

新疆油田压裂返排液处理技术

目前"水平井+体积压裂"已经成为新疆油田公司增储上产的主要开发模式,随着该开发模式的广泛应用,压裂返排液的处理成为亟待解决的问题。为了提高压裂返排液中胍胶和无机盐等有效成分的利用率,同时降低采油厂处理站的处理难度,从复配压裂液和回注油层两个方面进行考虑,分别采用"除油-沉降-杀菌"处理工艺和"氧化破胶-混凝沉降-过滤"处理工艺对压裂返排液进行处理。通过检测两种工艺处理后的水质,证明两种工艺处理后的压裂返排液能够满足SY/T 6376-2008 《压裂液通用技术条件》、Q/SY 02012-2016 《压裂酸化返排液处理技术规范》、Q/SY 0030-2015《油田注入水分级水质指标》,从而实现了新疆油田压裂返排液的有效循环利用,降低了企业的用水成本。     

低温条件下提高连续混配施工稳定性研究

长庆油田水平井施工方式以连续混配为主,但是在冬季低温情况下,胍胶溶胀差,基液黏度低,交联液携砂能力差,达不到施工要求。室内研究表明,通过调整配液p H值、添加剂添加顺序、延长胍胶溶胀时间等方法,配制携砂液交联性能好。现场施工过程中,提前把胍胶基液用水pH值调整到合理值;增加缓冲罐,提前配制胍胶基液,延长溶胀时间;调整添加剂添加顺序等方式,现场施工表明交联液携砂能力好,满足施工要求。     

返排水配制压裂液用交联剂的研制及应用

为实现油气井压裂施工过程中压裂返排水的重复利用,用多羟基氨基酸,三乙醇胺,α-羟基羧酸作为有机配体合成了一种有机硼锆交联剂,该交联剂可在弱碱性环境下用于返排液配液。考察了该交联剂对返排水基压裂液耐温耐剪切性能的影响。当胍胶溶液质量分数为0.6%,该有机硼锆交联剂交联比为100:0.6时,基液p H值控制在8左右,交联形成的交联冻胶在剪切速率100 s-1条件下剪切2 h,最后黏度保持在80 m Pa·s以上,并且该有机硼锆交联剂交联的返排水基冻胶破胶彻底,对储层伤害小。该交联剂在苏格里气田进行了现场应用,取得良好的压裂效果。     

致密气压裂返排液回收利用技术研究

为完善致密气压裂施工中水资源的循环利用技术,减轻油气田地面工程建设环保压力,本文以山西致密气压裂返排液为研究对象,开展了致密气压裂返排液回收再利用的试验研究,对复配的压裂液基液黏度、交联性能、耐温耐剪切性能、破胶性能进行测试。试验结果表明:致密气压裂返排液经处理后可用于复配胍胶体系压裂液,压裂液各项性能指标均达到了致密气井压裂施工要求。     

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。      

海水基速溶低摩阻胍胶压裂液的研究

海上油田压裂采用海水配制压裂液成为降本增效的有效技术手段,但海水水质具有硬度高、矿化度高等问题。针对此问题,笔者将胍胶原粉分子重建物理改性,并经羟丙基化学改性,取代度0.45的两次改性胍胶在海水环境中3 min增黏速率达90%,相比普通同取代度的羟丙基胍胶,分子重建羟丙基胍胶在海水中增黏速度明显提升。交联剂通过对比,优选树状大分子有机硼交联剂,由于硼原子在交联过程中扩散速率降低,在应用阻垢剂基础上交联胍胶过程中可实现延迟交联,形成的冻胶微观网格尺寸平均40～55 nm,比小分子络合硼交联冻胶网格尺寸大,有效延迟交联速度,降低压裂摩阻。由分子重建羟丙基胍胶、树状大分子有机硼交联剂制备的海水基压裂液经在120℃剪切,2 h的流变性能为200 mPa·s,大于行业标准,降阻率可达80%,黏弹性能高于一般小分子络合硼交联胍胶。      

环江油田抗高矿化度水质压裂液体系研究

环江油田在前期的压裂施工过程中存在压裂液体系抗剪切、携砂性能差的问题,严重影响了对储层的有效压裂改造。通过室内试验分析后发现该区压裂配液用水中含有浓度高于正常值数倍的Ca2＋、Mg2＋等金属离子．其能与胍胶高分子基团作用,导致胍胶不能在水中充分溶胀或溶解,并出现分层和沉淀物。为此,研发出了抑制水质高矿化度、促进胶液溶胀、提高压裂液抗剪切能力的AH—Z螯合助溶剂与AH—W螯合稳定剂,大大减小了高矿化度金属离子对压裂液性能的影响,提高了压裂液的抗剪切、携砂性能,从而形成了有效稳定的交联冻胶,保证了压裂顺利施工．     

低残渣硼交联液体瓜胶压裂液LGC性能研究与应用

在水基压裂过程中,需要先将瓜胶干粉配制成原胶液,在配制原胶液时,不仅需要干粉与水混合的特殊设备,溶胀时间长,而且易产生大小不同的"鱼眼"和局部结块.为了解决该问题,西安石油大学和吐哈油田在1993年合作研究开发了低残渣硼交联液体瓜胶压裂液技术.液体增稠剂LGC为浅黄色液体,固相含量为60%,易溶于水,不溶于油,1.0%水溶胶表观粘度大干120 mpa·s.对低残渣硼交联液体瓜胶压裂液LGC的性能进行了研究,结果表明:LGC较瓜胶干粉具有易分散水化、增粘速度快、水不溶物少、抗温抗剪切性好、破胶快、残渣少及与地层液体相容性好等特点.该压裂液于1996年首次在新疆油田成功地进行了现场试验,2002～2003年在陕北油田现场施工20井次,获得了较好应用效果.     

化学自生热压裂液技术研究进展

化学自生热压裂液在低pH值或高温下发生热化学反应生成对地层低伤害的盐溶液和气体,并放出大量的热量,具有生热量大、返排快、储层伤害小等特点,能够有效克服压裂液对地层冷伤害和低温破胶不完全等问题。介绍了氯化铵与亚硝酸钠的生热机理,分析了p H值、反应物浓度、初始温度对压裂液生热量和生热反应速度的影响;根据不同交联剂类型将化学自生热压裂液分为了硼交联胍胶压裂液、酸性交联压裂液和黏弹性表面活性剂压裂液,总结了不同压裂液体系的性能和优缺点,介绍了压裂施工工艺和现场应用,并从压裂液配方和工艺方面对化学自生热压裂液研究进行了展望。     

海水基植物胶压裂液体系快速制备及性能评价

针对海上压裂施工利用海水在线快速混配的需求,研究了海水作为配液用水对稠化剂溶胀和交联反应的影响,研制了液体植物胶稠化剂、有机硼交联剂CYS-4,进而研制了耐温达160℃的海水基压裂液体系。实验性能评价结果表明,所研制的海水基植物胶压裂液体系具有良好的耐高温性、破胶性、抗滤失性,可满足160℃以内海水基快速配制压裂施工要求,具有良好的应用推广价值。     

压裂返排液中残余硼交联剂掩蔽方法

为处理胍胶压裂返排液中存在的残余硼交联剂,达到返排液重复利用的目的,通过考察多元醇和α-羟基羧酸盐对硼酸的络合作用,筛选出了甘露醇、木糖醇、葡萄糖酸钠等3种高效配体,并对比了其掩蔽残余硼交联剂的应用效果。实验结果表明:3种配体与硼酸在常温下均可形成稳定络合物,能有效抑制硼酸水解成硼酸根离子;在络合反应过程中,配体均与硼酸先生成摩尔比为1:1的过渡态络合物,再进一步与游离配体反应生成2:1络合物;随配体/硼酸摩尔比增大,络合效率逐渐提高,当摩尔比不小于2.5时,硼酸能被完全络合;络合物在碱性和高温条件下均具有较高稳定性,不会释放硼酸或硼酸根离子。利用甘露醇和葡萄糖酸钠为掩蔽剂,对返排液中残余硼交联剂进行有效掩蔽后可以直接配制胍胶冻胶压裂液,其耐温耐剪切能力和破胶性能与清水配制压裂液相当,可用于胍胶压裂返排液的重复利用。