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。     

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。      

大规模增产作业中液体的回用技术探讨

针对页岩气、致密气等非常规气藏体积压裂过程中存在的配液用水缺乏、压裂返排液处理困难、环境污染风险大等问题,探讨了大规模增产作业中的液体回用技术。大规模增产作业对水资源的需求量大,井场用水供需矛盾突出,且产生的压裂返排液量大,面临的环境形势严峻,制约了非常规气藏的开发。压裂返排液的组成复杂,其成分主要取决于压裂液配液水质、压裂液化学组成、储层地质化学、地层水等,影响其回用时的压裂液性能,需针对性地进行处理。大规模增产作业中的液体回用技术主要是通过杀菌、沉降除机械杂质、化学沉淀除高价金属离子、补充损失的添加剂等措施使压裂返排液的性能满足再次施工要求。该技术在四川盆地须家河致密气储层及侏罗系致密油储层中得到了广泛应用,返排液回收后的利用率达95%,节约了水资源,实现了循环经济。     

深部煤层气井胍胶返排液回用处理技术优化及应用

以胍胶为代表的水基压裂液广泛应用于深部煤层气开发，在获得高产的同时也产生大量的压裂返排液，因此开展胍胶压裂返排液回用处理技术优化、不断提高返排液的回用率具有重要意义。为解决胍胶压裂返排液回用处理存在的破胶不彻底、有害离子去除难等技术难题，通过破胶参数优化实验，分析添加剂对破胶的影响，并采用光谱分析和响应曲面法(RSM),探索胍胶压裂液在深部煤层气井高温环境及返排过程中的破胶机理和最佳工艺条件，从而为胍胶聚合物在地层实现“完全”破胶处理工艺提供理论依据。通过有害离子交互作用实验，并结合冗余分析法(RDA)分析残余在返排液中不同离子间的交互作用，以及对压裂基液配制、压裂液性能的影响，从而获得不同离子对配液回用的影响规律与最佳控制指标。在此基础上，提出胍胶压裂返排液回用处理工艺设计，并在应用中进行验证。结果表明：破胶液的黏度和残渣含量分别与破胶剂浓度、破胶温度和破胶时间符合二次多项式回归模型，在破胶剂浓度为0.03%、破胶温度为91℃、破胶时间为2.9 h时，可获得破胶液黏度和残渣含量最低值，这对指导压裂生产和返排液破胶降黏具有重要指导意义；明确了返排液中B、Al³⁺、...     

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...     

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。      

“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     

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。     

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。     

移动式气井压裂返排液回收处理工艺技术研究及应用

针对压裂返排液成分复杂、黏度高、危害性大、处理难度及成本高等特点,在调研了国内外压裂液返排处理技术的基础上,结合羟丙基瓜胶压裂返排液的特点和压裂生产场所分散不固定的特点,研发了压裂返排液可移动式处理装置。该装置根据处理方式划分为四大模块,处理工艺流程为预处理模块→固相处理模块→硼处理模块→药剂处理模块。经多次实验证明,由该工艺处理后的返排液水质指标完全符合回配压裂液的水质要求,返排液再配压裂液基本满足压裂施工要求,并已成功应用于压裂施工现场。该处理工艺操作性强、成本低、效果好,实现了返排压裂液不落地和回收再利用,节约了水资源,减少了环境污染。     

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。     

用于多段压裂的微量物质示踪剂与压裂液的配伍性研究

在多段压裂过程中,对不同层段加入一定浓度的不同种类示踪剂,通过连续检测返排液中示踪剂的浓度评价压裂液返排效率。通过室内实验,考察了微量物质对压裂基液黏度、耐温性能和抗剪切性能的影响,微量物质在压裂液中的吸附量。实验发现,微量物质示踪剂对压裂液的基液黏度、耐温性能和抗剪切性能均没有影响,微量物质示踪剂与压裂液配伍性良好,在压裂液中的吸附量大部分小于5%,微量物质示踪剂与压裂液配伍性良好,适合作为压裂液示踪剂使用。     

压裂返排液重复利用技术现状及展望

随着油气田开发规模的日益扩大,压裂作业用水量逐渐增大与压裂返排液产生量大、返排液无法直接外排的矛盾日益突出。将返排液进行处理后再回用无疑是目前解决该难题的有效途径。针对我国压裂返排液重复利用研究与应用现状,从返排液处理过程中面临的技术问题、可回收压裂液体系的研发、返排液处理工艺及处理装置的改进等几个方面进行了系统介绍,指出处理后回用是返排液处理的最佳途径,也是未来油气田工业发展的必然趋势。返排液回用技术应该从可回收压裂液体系的研发及返排液回用处理工艺改进两方面入手,进一步完善和推广该技术在油气田开发过程中的应用。针对目前返排液回用技术存在的问题提出了建议,以期为我国返排液重复利用技术的发展提供指导。     

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。     

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%。     

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。      

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。     

滨37井工厂乳液缔合型压裂返排液回用处理技术应用

为了解决影响非常规油气资源开发的压裂返排液的处置难题,通过对滨37井工厂压裂返排液跟踪分析,掌握了乳液缔合型压裂返排液的水质特点,在此基础上,结合回用要求,建立了沉降—气浮—离子调节—过滤—水质稳定组合工艺,对滨37井工厂的压裂返排液进行了回收处理,处理后水现场配液的主要性能达到了压裂施工要求,实现了乳液缔合型压裂返排液的资源化利用,为油田的节水减排提供了技术支持。     

大牛地气田压裂水平井压裂液返排率研究

准确预测压裂液返排率是压裂后排液阶段评价储层压裂效果的重要内容。依据离子浓度分析法,提出了实际压裂液返排率计算模型,并对大牛地气田压裂水平井实际压裂液返排率进行了计算分析。结果表明,实际压裂液返排率随返排时间的增加而趋于稳定,此时质量浓度不再变化,可结束试气工作,从而达到缩短试气周期、降低施工成本的目标;当质量浓度稳定时结束压裂液返排,压后返排率与实际压裂液返排率之间呈线性关系,可根据该关系预测实际压裂液返排率,进而快速评价水平井压裂效果。