壓裂反排液絮凝沉降條件優化

羅鳳琳

【摘要】酸性壓裂液攜砂能力好，高溫條件下易破膠聯，容易反排，在油氣類壓裂中使用廣泛。酸性壓裂反排液通過絮凝沉降處理后，產生的絮體小，絮凝時間長，過濾困難。本次絮凝條件優改變酸堿調節劑，確定產生絮體大，易過濾的酸堿調節劑為NaOH，將pH值調為10～11絮體粒徑大，上層液體清澈，過濾效果好。

【關鍵字】酸性壓裂液? 絮凝沉降? 酸堿調節劑

【Abstract】Acidic fracturing fluid has good sand carrying capacity . Under high temperature conditions， it is easy to break glue connection and easy to reverse flow. It is widely used in oil and gas fracturing. After the acid fracturing backflow is treated by flocculation and settlement， the flocculation produced is small， the flocculation time is long， and the filtration is difficult. The flocculation condition was optimized by analyzing the main components of the acid fracturing fluid and changing the acid-base regulator to determine the acid-base regulator and PH value with large flocculation and easy filtration. NaOH was determined as the acid-base regulating reagent， and the PH value was adjusted to 10～11 with large particle size， clear upper liquid and good filtration effect.

引言

進入現代生活以來，人們越來越離不開石油和天然氣。然而，當前油氣開發越來越困難，加入壓裂液和支撐劑量大。油氣開發后對地層的傷害是不可逆的，甚至成為地質災害的重要原因。對清潔壓裂反排液經化學處理后通過絮凝沉降，轉變為固體廢棄物是普遍的處理方法。

調整酸堿調節試劑及PH值，增大絮體，加快沉降速度，方便過濾，是在短時間內不增加成本，快速提升處理效果的可行辦法。

1、實驗部分

1.1不同酸度的壓裂液的粘度及殘酸粘度

用0.5mol/L的NaOH滴定HCl，利用經驗公式得到HCl的濃度為32.4%。通過六速旋轉粘度計測得鹽酸濃度為18%對應的壓裂液粘度最高，為78mPa.s。以此作為壓裂返排液的實驗樣本。

1.2加入不同酸堿調節試劑殘酸的粘度變化

以Ca（OH）2作為酸堿調節試劑通過六速旋轉粘度計測量壓裂返排液粘度變化得到具體結果如下：Ca（OH）2加量2g，返排液粘度36mPa.s，pH值<1，按照每2g一個梯度，粘度逐漸增大，pH值變化不明顯，在Ca（OH）2加量12g時粘度最大，達到114mPa.s，繼續加入Ca（OH）2返排液粘度降低。處理后所得絮體小，液體顏色發黃，沉淀靜置30min后上清液渾濁。

以CaCO3作為酸堿調節試劑。按照每2g一個梯度，對應的壓裂返排液粘度變化得到具體結果如下：CaCO3加量2g，返排液粘度46mPa.s，pH值<1，繼續加入后粘度逐漸增大，pH值變化不明顯，加入CaCO314g時，對應粘度為106mPa.s。 處理后，所得絮體小且少，液體顏色發黃，沉淀靜置30min后上清液渾濁。

NaOH作為酸堿調節試劑對應的壓裂返排液粘度變化，加入NaOH2g后，壓裂返排液的粘度變為0mPa.s，pH值變為5～6。因此確定最終的酸堿調節試劑為NaOH。

1.3確定最佳的酸堿調節試劑及及pH值

用NaOH作為pH調節試劑，將pH值調整為8～9，觀察上層液渾濁，絮體顆粒較小，沉降速度慢，30min后，液體仍然渾濁。將pH值調整為9～10，觀察上層液較為澄清，絮體顆粒較大，沉降速度較快，30min后液體澄清。將pH值調整為10～11，觀察上層液澄清，絮體顆粒大，沉降速度快，2min后液體澄清。將pH值調整為11～12，觀察上層液較澄清，絮體顆粒較大大，沉降速度減慢，10min后液體澄清。

2、實驗結論

鹽酸濃度為18%對應的壓裂液粘度為78mPa.s，經高溫水浴后得到壓裂液的返排液（模擬）用CaCO3，Ca（OH）2，NaOH分別作為酸堿調節試劑，確定NaOH為返排液調節試劑。

用NaOH作為酸堿調節試劑，將PH值調為10～11返排液的絮凝效果最好，絮體大，沉淀時間短，為2min。

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