洗井泥漿處理技術(shù)研究及應(yīng)用

劉國良，陳 恒，樊啟國

（川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西西安 710018）

洗井泥漿處理技術(shù)研究及應(yīng)用

劉國良，陳 恒，樊啟國

（川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西西安 710018）

通過對(duì)長(zhǎng)慶油田氣井洗井泥漿性能的分析，確定了化學(xué)固液分離-壓濾固化方法來處理洗井泥漿的思路，優(yōu)選破膠劑、絮凝劑，確定了適用的泥漿處理配方。現(xiàn)場(chǎng)泥漿處理試驗(yàn)3井次，處理洗井泥漿340 m3，處理出的液體和固化體浸出液的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的液體能夠配制胍膠壓裂液，其性能滿足現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工要求。

長(zhǎng)慶油田；泥漿；破膠；絮凝

長(zhǎng)慶油田氣井預(yù)探井部分采用泥漿完井，在試氣施工前，需要用清水洗井，將泥漿置換出井筒，洗井泥漿含有黏土、加重材料、各種化學(xué)處理劑、污水、污油及鉆屑的多項(xiàng)穩(wěn)態(tài)膠體懸浮體系，危害環(huán)境的主要成分是烴類、鹽類、各種聚合物、木質(zhì)素磺酸鹽、某些金屬離子（汞、銅、砷、鉻、鋅及鉛）和重晶石中的雜質(zhì)[1-3]。目前泥漿處理方法包括簡(jiǎn)單處理排放、回填、焚燒、坑內(nèi)密封、回注、土地耕作、固液分離、微生物處理等[4-11]。其中固液分離法是減少泥漿廢棄物排放量，提高水的循環(huán)利用率和解決環(huán)境污染問題的較好技術(shù)之一，其原理是通過加入破膠劑和凝聚劑改變泥漿的物理、化學(xué)性質(zhì)，破壞泥漿的膠體體系，促使懸浮的細(xì)小顆粒聚結(jié)成較大的絮凝體，再由壓濾機(jī)等機(jī)械手段達(dá)到固液分離的目的。

表1 洗井泥漿的基本性能

表2 洗井泥漿浸出液主要污染物指標(biāo)

1 長(zhǎng)慶油田洗井泥漿性質(zhì)研究

長(zhǎng)慶油田洗井泥漿為無固相、低固相聚合物體系。室內(nèi)對(duì)洗井泥漿進(jìn)行了分析（見表1），泥漿呈黏稠態(tài)流體狀，密度低、含水率較高、黏度高。對(duì)泥漿浸出液分析可知（見表 2），其色度、CODcr、pH 值、懸浮物等嚴(yán)重超標(biāo)。

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 破膠劑的優(yōu)選

破壞泥漿的穩(wěn)定性主要是改變黏土顆粒性質(zhì)，破膠劑主要是陽離子型強(qiáng)電解質(zhì)，通過電離出的陽離子來中和顆粒表面負(fù)電荷，降低顆粒Zeta電位，減少顆粒間的斥力，使其聚結(jié)，穩(wěn)定性減弱或失去穩(wěn)定性，使其殘?jiān)c水分離[4]。選取4種破膠劑對(duì)長(zhǎng)慶油田洗井泥漿進(jìn)行篩選試驗(yàn)研究。

取500 mL洗井泥漿于燒杯中，加入等量的破膠劑，充分?jǐn)嚢瑁屍颇z劑迅速分散在洗井泥漿中。隨著破膠劑的加入，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定膠體的破膠，洗井泥漿中慢慢地形成較多的絮體。進(jìn)行離心分離后，不同破膠劑處理洗井泥漿的試驗(yàn)結(jié)果（見表3）。試驗(yàn)表明：四種破膠劑均有破膠效果；從出水pH、色度、出水率對(duì)比可以看出，ZD破膠劑最好，因此選擇ZD破膠劑進(jìn)行優(yōu)化處理。

取相同體積的洗井泥漿500 mL，在相同的攪拌條件和加藥方式條件下，選擇出最佳加入量（見表4），ZD破膠劑試驗(yàn)結(jié)果表明：500 mL樣品加入破膠劑1.0 g～1.2 g時(shí)效果較好，泥漿殘留物已經(jīng)大部分失去了水溶性。

2.2 絮凝劑的優(yōu)選

絮凝劑的主要作用機(jī)理是帶有正電性的基團(tuán)中和泥漿中的高分子材料陰離子基團(tuán)形成離子對(duì)，降低高分子鏈內(nèi)、鏈間的斥力，使高分子鏈發(fā)生卷曲，將失穩(wěn)的黏土顆粒包裹起來并從泥漿液中分離出來[7]。絮凝劑原料通過大量的探索試驗(yàn)從對(duì)泥漿中有明顯效果的處理劑中，挑選出4種常見的、價(jià)格較低的工業(yè)商品，聚丙烯酰胺、堿式氯化鋁、硫酸鋁、ZD絮凝劑4種進(jìn)行比較優(yōu)選。絮凝試驗(yàn)結(jié)果（見表5），優(yōu)選出ZD絮凝劑。

表3 不同破膠劑處理效果

表4 ZD破膠劑加入量確定

表5 不同絮凝劑處理效果

表6 ZD絮凝劑加入量確定

將ZD絮凝劑加入洗井泥漿中，適當(dāng)攪拌、靜置，選擇出最佳加入量（見表6），ZD絮凝劑試驗(yàn)結(jié)果表明：200 mL樣品添加絮凝劑在0.2 g～0.25 g時(shí)效果較好。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

長(zhǎng)慶油田3口氣井開展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)處理洗井泥漿340 m3，分離水（見表7）和濾餅浸出液監(jiān)測(cè)結(jié)果中各監(jiān)測(cè)項(xiàng)除pH其他項(xiàng)均符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

工藝流程：根據(jù)泥漿黏稠情況進(jìn)行稀釋攪拌均勻，加入破膠劑和絮凝劑，通過壓濾機(jī)處理得到的分離水進(jìn)行回用，得到的濾餅進(jìn)行下一步處理（見圖1～圖3）。

圖1 試氣現(xiàn)場(chǎng)洗井泥漿處理流程

圖2 處理前后固相對(duì)比

圖3 處理過程中分離水與處理前后液相對(duì)比

表7 X井泥漿分離水分析

表8 濾餅浸出液分析結(jié)果

表9 泥漿處理水、清水與胍膠配液的耐溫耐剪切性能對(duì)比表

將壓濾處理得到的濾餅放置7 d后，將濾餅樣品放入燒杯中，加入一定量的蒸餾水，浸泡7 d后，進(jìn)行返漿試驗(yàn)，并觀察返漿過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。7 d后將濾餅取出，對(duì)浸出液進(jìn)行化學(xué)分析試驗(yàn)，分析其主要的環(huán)境污染指標(biāo)，其結(jié)果（見表8）。

使用泥漿分離水與壓裂常用的胍膠進(jìn)行配液，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明分離水配制得到的壓裂液體系的耐溫耐剪切性與清水配制的壓裂液性能接近（見表9），均能滿足壓裂施工要求。

4 結(jié)論

（1）長(zhǎng)慶油田試氣現(xiàn)場(chǎng)洗井產(chǎn)生的泥漿具有黏度大，含水率高，是一種典型的黏稠狀膠體。泥漿的色度、CODCr、pH、石油類、懸浮物含量等嚴(yán)重超標(biāo)。宜采用固液分離-壓濾處理工藝。

（2）通過室內(nèi)的試驗(yàn)研究，綜合考慮泥漿的分離水質(zhì)，優(yōu)選出ZD破膠劑、ZD固化劑來處理洗井泥漿。

（3）長(zhǎng)慶油田試氣現(xiàn)場(chǎng)洗井泥漿處理采用固液分離-壓濾處理工藝可行，處理后的水和濾餅浸出液達(dá)到國家二級(jí)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996），與胍膠配液滿足壓裂施工要求。

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Research and application of the well-flushing mud treatment technology

LIU Guoliang，CHEN Heng，F(xiàn)AN Qiguo
（Downhole Service Company of Chuanqing Drilling Engineering Company Limited，CNPC，Xi'an Shanxi 710018，China）

Based on the analysis of the performance of the well-flushing mud in Changqing oilfield,the idea of solid-liquid separation-pressure filter curing method to treat the mud was discussed.The gel breaker and flocculant were selected,and the suitable mud treatment formula was determined.The treatment of mud had added up to 340 m3in three gas wells.The treatment fluid and solidified of the leaching solution can reach discharge standards.The treatment fluid was suitable for the preparation of alkali fracturing fluid and its performance can satisfy use requirements of fracturing construction.

Changqing oilfield；mud；breaking；flocculation

TE254.4

A

1673-5285（2017）07-0079-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.018

2017－06-16

劉國良，男（1969-），高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)從事試油氣壓裂工藝技術(shù)研究工作，郵箱：xianlgl@163.com。