蘇里格氣田殘酸返排液回收利用研究

萬用波

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160）

為了高效經(jīng)濟(jì)的開發(fā)鄂爾多斯盆地蘇里格氣田低滲透致密砂巖氣藏，在工廠化壓裂施工的同時(shí)，往往需要對地層進(jìn)行酸化處理。酸化施工后產(chǎn)生大量殘酸返排液，酸度大，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高，環(huán)境保護(hù)形勢嚴(yán)峻。為此，本文在油氣田作業(yè)廢水就地自然蒸發(fā)及處理后回注的基礎(chǔ)上，提出了將殘酸返排液處理后再次配制胍膠體系壓裂液的處理思路，并開展如下試驗(yàn)研究[1-4]。

1 試驗(yàn)方法

該試驗(yàn)的主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5523-2006《油田水分析方法》、SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價(jià)方法》，對蘇里格氣田殘酸返排液處理液及配制的羥丙基胍膠壓裂液體系性能進(jìn)行評價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2.1 處理液基本性能

采用離子色譜法對處理液進(jìn)行分析，結(jié)果（見表1）。

對照試氣工程設(shè)計(jì)單位對回用液配制壓裂液指標(biāo)要求，結(jié)合表1離子分析數(shù)據(jù)，殘酸返排液處理液具體指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果（見表2）。

表1 處理液離子濃度分析

表2 殘酸返排液處理液與氣田回用液配制胍膠壓裂液水質(zhì)指標(biāo)對比

2.2 壓裂液性能評價(jià)

試驗(yàn)按照如下胍膠體系壓裂液配方配制壓裂液：0.30%HPG+0.5%TGF-1+0.1%CJSJ-2+0.5%YFP-5+0.5%COP-2+0.3%TJ-9；交聯(lián)劑：JL-1；交聯(lián)比：0.3%～0.4%。

2.2.1 配液水與添加劑配伍性 配液水與各添加劑配伍性是一個(gè)重要的應(yīng)用依據(jù)，若配液水與各添加劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了沉淀或絮體等，這都會(huì)嚴(yán)重影響到工業(yè)化應(yīng)用的施工效果，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)蘇里格氣田胍膠體系壓裂液配方，依次向100 mL殘酸返排液處理液中加入各添加劑和0.012%的過硫酸銨，分別于25℃和95℃條件下恒溫靜置4 h，結(jié)果如下：

（1）25℃條件下恒溫靜置，無沉淀、無絮凝現(xiàn)象出現(xiàn)；（2）95℃條件下恒溫靜置，無沉淀、無絮凝現(xiàn)象出現(xiàn)。

根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象判斷，殘酸返排液經(jīng)處理后與壓裂液助劑有良好的配伍性能，能夠作為胍膠體系壓裂液的配液用水。

2.2.2 壓裂液性能評價(jià)

2.2.2.1 基液及交聯(lián)性能 按照蘇里格氣田胍膠體系壓裂液配方，采用殘酸返排液處理液作為配液用水配制成壓裂液基液，測試基液pH、黏度、交聯(lián)時(shí)間及挑掛性能，并與實(shí)際施工要求指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果（見表3）。

表3 基液及交聯(lián)性能對比結(jié)果

2.2.2.2 耐溫耐剪切性能 對于胍膠體系壓裂液，按照一定交聯(lián)比將基液進(jìn)行交聯(lián)后，交聯(lián)液的耐溫耐剪切性能是最為關(guān)鍵的，這一性能直接影響到壓裂施工中交聯(lián)液的攜砂性能。若交聯(lián)液耐溫耐剪切性能不達(dá)標(biāo)，壓裂支撐劑在交聯(lián)液中不能懸浮，往往就會(huì)造成施工井出現(xiàn)砂堵問題。

利用殘酸返排液處理液配制瓜爾膠體系壓裂液，使用JL-9交聯(lián)劑，按照100:0.35的比例與壓裂液混合，攪拌制備凍膠。采用RS-75流變儀評價(jià)該凍膠耐溫耐剪切性能，試驗(yàn)條件：溫度：100℃、剪切速率：170 s-1、時(shí)間：45 min，試驗(yàn)結(jié)果（見圖 1）。

采用殘酸返排液處理液配制的壓裂液，在上述試驗(yàn)條件下測試其耐溫耐剪切性能，100℃條件下，連續(xù)剪切45 min，其凍膠黏度仍保持在112.1 mPa·s，完全達(dá)到了現(xiàn)場施工的性能要求。

2.2.2.3 破膠性能評價(jià)

（1）破膠液黏度評價(jià)：本試驗(yàn)評價(jià)了該壓裂液凍膠在95℃條件下的破膠液黏度，結(jié)果表明，過硫酸銨用量在0.01%～0.012%時(shí)，150 min內(nèi)破膠液黏度即可降至5 mPa·s以下，試驗(yàn)結(jié)果（見表4）。

圖1 耐溫耐剪切性能曲線圖

（2）破膠液表/界面張力評價(jià)：取上述破膠液，室溫25℃，采用K100表界面張力儀測定了上述破膠液的表面張力和與原油間的界面張力，結(jié)果（見表5）。

表4 壓裂液破膠性能測試結(jié)果

表5 壓裂液破膠液表/界面張力測試結(jié)果

（3）靜態(tài)濾失性能評價(jià)：采用殘酸返排液處理液配制壓裂液，在95℃條件下評價(jià)了該壓裂液體系的靜態(tài)濾失性能，結(jié)果（見表6）。

（4）殘?jiān)吭u價(jià)：采用殘酸返排液處理液配制壓裂液，添加0.012%過硫酸銨，在95℃條件下完全破膠，測試破膠液中的殘?jiān)?，結(jié)果（見表7）。

表7 壓裂液破膠液殘?jiān)繙y試結(jié)果

分別采用殘酸返排液處理液和自來水配制壓裂液，對其破膠液的殘?jiān)M(jìn)行測量，試驗(yàn)結(jié)果表明，殘酸返排液處理液配制的壓裂液，其殘?jiān)阅芘c自來水配制壓裂液產(chǎn)生的殘?jiān)肯喈?dāng)。

3 結(jié)論

利用現(xiàn)有橇裝式油田作業(yè)廢水處理裝置，對蘇里格氣田殘酸返排液進(jìn)行現(xiàn)場處理試驗(yàn)，對殘酸返排液處理液進(jìn)行了全面的水質(zhì)分析，并將處理液用于配制胍膠體系壓裂液，對壓裂液各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室評價(jià)。經(jīng)測試，利用殘酸返排液處理液配制的胍膠體系壓裂液，其基液黏度、交聯(lián)性能、抗溫抗剪切性能等參數(shù)均滿足氣田壓裂液性能指標(biāo)要求。這對蘇里格氣田殘酸返排液處理提供了一個(gè)全新的解決思路。

利用殘酸返排液處理液配制的胍膠體系壓裂液目前仍停留于實(shí)驗(yàn)室研究，若將殘酸返排液處理液用于工業(yè)配制胍膠體系壓裂液，可能對目前采用清水配制壓裂液的設(shè)備及工藝產(chǎn)生影響，還需要進(jìn)一步研究。