環(huán)慶區(qū)塊壓裂返排液再利用技術(shù)研究

念大海 薛新茹(玉門油田鉆采工程研究院，甘肅 酒泉735200)

環(huán)慶區(qū)塊壓裂返排液再利用研究，旨在將壓裂返排液通過工藝預(yù)處理，使之可直接配制滑溜水、胍膠壓裂液體系，實現(xiàn)回收利用，既降低壓裂施工成本，又可以防止回注或直接排放導(dǎo)致的環(huán)境污染，對玉門油田而言，可取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 壓裂返排液所含物質(zhì)來源及再利用需解決問題分析

1.1 壓裂返排液所含物質(zhì)來源

（1）滑溜水、胍膠壓裂液配制過程中添加的胍膠、表面活性劑、降阻劑、交聯(lián)劑、破膠劑等；（2）地層中一些可溶性礦物質(zhì)，導(dǎo)致返排液礦化度相對較高；（3）少量原油、微粒及細菌等。

1.2 壓裂返排液再利用需研究解決問題

（1）盡可能提高返排液利用率，減少廢液處理排放量，有效降低生產(chǎn)成本。（2）由于返排液中含有一定量的高分子有機物、活性劑、細菌、原油等，需要進行殺菌、絮凝、沉降等，預(yù)防返排液腐敗，盡可能清除雜質(zhì)。（3）通過開展深入、全面的實驗研究，消除或抑制返排液所含多種物質(zhì)的影響，保障用返排液能夠配制滿足技術(shù)指標(biāo)的滑溜水、胍膠壓裂液體系。

2 結(jié)果與討論

本次實驗主要開展了基礎(chǔ)物性參數(shù)測定，絮凝、沉降、殺菌、調(diào)整酸堿度等研究，確定了壓裂返排液回收再利用工藝，可用于配制符合相關(guān)質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及施工要求的滑溜水壓裂液、瓜爾膠壓裂液體系，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.1 水質(zhì)特征分析

全面測定了環(huán)慶區(qū)塊壓裂返排液的基礎(chǔ)物性參數(shù)，檢測結(jié)果見表1。

檢測結(jié)果表明：（1）返排液中含有一定量的鐵離子、活性物質(zhì)。（2）返排液礦化度較高、懸浮固體含量高。（3）返排液鐵細菌、腐生菌含量高。

2.2 返排液配壓裂液前處理工藝

返排液再利用的目的，就是為了配制壓裂液。有關(guān)返排液配壓裂液前處理工藝，開展了返排液絮凝、殺菌評價，實驗結(jié)果見表2、表3。

實驗結(jié)果表明：（1）加入一定種類、濃度的絮凝劑，可有效降低返排液中懸浮固體含量，XN-1絮凝劑作用效果相對較好。（2）加入一定種類、濃度的殺菌劑，可有效降低返排液中硫酸鹽還原菌、鐵細菌、腐生菌的含量，延長返排液存放時間，殺菌劑2作用效果相對較好。

表2 加入絮凝劑后返排液懸浮固體含量檢測結(jié)果

表3 加入殺菌劑后返排液細菌含量檢測結(jié)果

2.3 返排液配制滑溜水體系性能研究

滑溜水是一種低粘壓裂液，相對于高粘液體在儲層中的穿透性更強，更易形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)，提高儲層改造體積。一般在壓裂施工中作為前置液使用。

滑溜水由降阻劑、助排劑、粘土穩(wěn)定劑等調(diào)和而成。壓裂返排液配滑溜水，對降阻劑的溶解起粘影響較大，其他指標(biāo)影響不明顯，因此我們主要考察壓裂返排液配滑溜水體系的粘度變化。

返排液配滑溜水體系性能：自然沉降的返排液清液加入殺菌劑后配制不同的滑溜水體系，穩(wěn)定性有較大差異，說明返排液與不同的滑溜水體系配伍性不同。

2.4 返排液配制胍膠壓裂液體系研究

胍膠壓裂液是體積壓裂中常用的壓裂液，具有增稠能力強、易交聯(lián)形成凍膠等優(yōu)點。根據(jù)環(huán)慶區(qū)塊生產(chǎn)實際，胍膠壓裂液的主要性能指標(biāo)要求有：（1）基液一般要求放置20小時以上不分層、不沉淀、性能穩(wěn)定。基液粘度大于18 mPa.s。（3）交聯(lián)時 間20-90s。（2）凍 膠75℃、170s-1、120min 表 觀 粘 度 大 于100mPa.s。

返排液配胍膠壓裂液主要對胍膠溶脹增粘、基液穩(wěn)定性、凍膠抗剪切能力影響較大，因此我們主要對這幾個方面進行考察。

2.4.1 實驗條件

實驗用中低溫壓裂液體系配方如下：

基液配方：0.3%胍膠+0.3%粘土穩(wěn)定劑+0.3%助排劑+0.2%破乳劑

交聯(lián)促進劑：0.08%

交聯(lián)劑：0.35%

用環(huán)慶壓裂用配液水配壓裂液體系，實驗結(jié)果如下：

4h基液粘度：25.5mPa.s，放置72小時未發(fā)生變化。

交聯(lián)時間：23s 交聯(lián)。凍膠75℃、170s-1、120min 表觀粘度216mPa.s。

2.4.2 用返排液配制中低溫壓裂液體系性能

方案1

殺菌絮凝后的返排液加入20%濃度的NaOH 溶液出現(xiàn)沉淀，調(diào)節(jié)pH值分別至8.0、9.0、10.0，靜置不同時間后，返排液變化如圖1、2、3、4所示。

圖1 剛加入

圖2 沉降6min

圖3 沉降30min

圖4 沉降120min

取pH 值為9.0，沉降120min 的上層清液用30%HCl 溶液調(diào)節(jié)pH值至5.5，配制基液。基液配方如3.4.1，改變交聯(lián)促進劑、交聯(lián)劑加入量，實驗結(jié)果如下。

（1）交聯(lián)促進劑0.08%，交聯(lián)劑0.35%

基液粘度9.0mPa.s,12s 交聯(lián)。凍膠75℃、170 s-1、43min 表觀粘度40.59mPa.s。

（2）交聯(lián)促進劑0.10%，交聯(lián)劑0.40%

基液粘度9.0mPa.s,14s 交聯(lián)。凍膠170 s-1、120min、75℃表觀粘度為26mPa.s。

方案2

返排液如方案1處理，改變基液配方。

基液配方：0.35%胍膠+0.3%粘土穩(wěn)定劑+0.3%助排劑+0.2%破乳劑

交聯(lián)促進劑：0.08%

交聯(lián)劑：0.35%

基液粘度35mPa.s，放置20h 后交聯(lián)。交聯(lián)時間15s，75℃、170s-1、120min流變276mPa.s。

3 結(jié)語

（1）壓裂返排液再利用，應(yīng)有前處理工序，可選擇絮凝、殺菌、沉降。（2）經(jīng)過前處理工序的壓裂返排液，可直接配制滑溜水壓裂液體系，但需要優(yōu)選配伍性較好的體系。（3）自然沉降、或絮凝、或殺菌后的返排液清液，配制中低溫胍膠壓裂液體系，均出現(xiàn)沉淀，不能交聯(lián)成膠。加入一定量的堿液，可強化體系的絮凝沉降效果。通過調(diào)節(jié)體系的pH值，可配制出基液穩(wěn)定、性能合格的壓裂液體系。