*張杰 耿學(xué)禮

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300452)

臨興致密砂巖氣壓裂返排液復(fù)配鈣鎂離子控制指標(biāo)

*張杰 耿學(xué)禮

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300452)

針對臨興致密砂巖氣區(qū)塊廢棄壓裂返排液處理,實(shí)現(xiàn)壓裂返排液循環(huán)再利用,研究鈣鎂離子對復(fù)配壓裂液的基液表觀粘度、交聯(lián)時(shí)間、破膠時(shí)間、耐溫耐剪切和濾液表面張力性能進(jìn)行分析,得出適宜臨興區(qū)塊復(fù)配壓裂液性能指標(biāo).結(jié)果表明,處理后水中鈣離子濃度lt;350mg/L,鎂離子濃度lt;550mg/L,能夠滿足臨興致密砂巖氣區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo).

壓裂返排液;鈣鎂離子濃度;壓裂液性能指標(biāo);控制指標(biāo)

在致密砂巖氣田開采過程中,壓裂作為主要增產(chǎn)增效的手段之一,因此在臨興致密砂巖氣田區(qū)塊壓裂作業(yè)較多,每口氣井壓裂液注入量約5000m3,壓裂返排液約占60%-80%.壓裂返排液的特點(diǎn):1.組分復(fù)雜,作為普遍使用的壓裂液,壓裂液含有交聯(lián)劑、破乳劑、降阻劑、pH控制劑、殺菌劑等15種添劑,含有一定量的烴類化合物、油脂、重金屬、微生物、總?cè)芙夤腆w(TDS)等;2.黏度大、乳化程度高,導(dǎo)致其處理難度遠(yuǎn)超油田污水;3.處理難度大.壓裂返排液中眾多添加劑的使用使其具有較高的COD,TDS,TSS,故處理難度大.若直接排放,易對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重污染.為解決環(huán)保問題,實(shí)現(xiàn)資源再利用,降低處理成本,目前主要采用的處理方式為回收處理重復(fù)利用,這也是未來壓裂返排液主要處理趨勢.

1.實(shí)驗(yàn)步驟

臨興區(qū)塊壓裂液配方為:配置水+0.005%殺菌劑+0.31-0.33%胍膠+0.1%粘土穩(wěn)定劑3C+0.1%粘土穩(wěn)定劑5C+0.1%助排劑251G+0.18%pH調(diào)節(jié)劑+0.025%交聯(lián)劑XLW-32+0.1%交聯(lián)劑XLW-30G.采用《SY/T5107-2005水基壓裂液評價(jià)方法》,依據(jù)《臨興區(qū)塊壓裂液控制指標(biāo)》(見表1),通過提高配置水中鈣鎂離子濃度,對壓裂液進(jìn)行評價(jià)分析.

實(shí)驗(yàn)儀器:電子天平(精度0.0001g);高速攪拌器(2000r/min,無極調(diào)速);ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì);Fann500ML高溫高壓濾失儀;TX500?旋轉(zhuǎn)滴超低界面張力儀等.

序號 檢測項(xiàng)目 臨興區(qū)域指標(biāo)1基液粘度,mPa?s 20-40

表1 臨興區(qū)塊壓裂液控制指標(biāo)

2.鈣鎂離子對壓裂液性能影響分析

在臨興地表水的基礎(chǔ)上,調(diào)節(jié)鈣鎂離子濃度,然后再根據(jù)臨興區(qū)塊壓裂液配方依次加入所需各處理劑,配置壓裂液,進(jìn)行壓裂液性能檢測.

(1)鈣鎂離子對基液表觀粘度影響分析

圖1 鈣鎂離子濃度對基液表觀粘度的影響

通過實(shí)驗(yàn)分析,鈣鎂離子對壓裂液基液表觀粘度的影響較小(見圖1),在鈣離子濃度lt;10000mg/L、鎂離子濃度lt;8000mg/L,壓裂液基液表觀粘度gt;20mPa?s,滿足臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求.

(2)鈣鎂離子對交聯(lián)時(shí)間影響分析

圖2 鈣鎂離子濃度對交聯(lián)時(shí)間的影響

通過實(shí)驗(yàn)分析,鈣鎂離子對壓裂液交聯(lián)時(shí)間的影響(見圖2),在鈣離子濃度lt;350mg/L、鎂離子濃度lt;550mg/L,壓裂液交聯(lián)時(shí)間滿足臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求.

(3)鈣鎂離子對破膠時(shí)間影響分析

表2 鈣鎂離子濃度對破膠效果的影響

從上表(表2)破膠效果影響上看,鈣離子濃度、鎂離子濃度對壓裂液破膠時(shí)間基本無影響.

(4)鈣鎂離子對耐溫耐剪切能力影響分析

①鈣離子對耐溫耐剪切能力影響分析

分別取兩種水樣配制好的壓裂液基液100mL,加入交聯(lián)劑,待壓裂液成為凍膠狀后,取約45mL,裝入RS600流變儀樣品室中,測試過程中實(shí)驗(yàn)條件為剪切測試速率170s-1,實(shí)驗(yàn)溫度為60℃,測試壓裂液耐溫耐剪切性能.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖:

圖3 鈣離子濃度550mg/l壓裂液剪切性能測試

圖4 鈣離子濃度700mg/l壓裂液剪切性能測試

由上圖3、4可以看出,恒溫60℃下,剪切120min后,配置水鈣離子濃度為550mg/l時(shí),最終粘度為70.62mPa?s,符合臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求的≥50mPa?s.配置水鈣離子濃度為700mg/l時(shí),最終粘度為45.53mPa?s,不符合臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求的≥50mPa?s.

②鎂離子對耐溫耐剪切能力影響分析

分別取兩種水樣配制好的壓裂液基液100mL,加入交聯(lián)劑,待壓裂液成為凍膠狀后,取約45mL,裝入RS600流變儀樣品室中,測試過程中實(shí)驗(yàn)條件為剪切測試速率170s-1,實(shí)驗(yàn)溫度為60℃,測試壓裂液耐溫耐剪切性能.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖.

圖5 鎂離子濃度800mg/l壓裂液剪切性能測試

圖6 鎂離子濃度900mg/l壓裂液剪切性能測試

由上圖5、6可以看出,恒溫60℃下,剪切120min后,配置水鎂離子濃度為800mg/l時(shí),最終粘度為77.71mPa?s,符合臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求的≥50mPa?s.配置水鎂離子濃度為900mg/l時(shí),最終粘度為47.93mPa?s,不符合臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求的≥50mPa?s.

(5)鈣鎂離子對濾液表面張力影響分析

綜合鈣鎂離子對壓裂液基液表觀粘度、交聯(lián)時(shí)間、破膠時(shí)間、及耐溫耐剪切影響分析,在配置水中鈣離子濃度lt;350mg/L、鎂離子濃度lt;550mg/L時(shí),配置的壓裂液性能符合臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求.取配置水100ml,調(diào)節(jié)鈣離子濃度至350mg/L鎂離子濃度550mg/L,裝入試管中,設(shè)置旋轉(zhuǎn)腔體溫度60℃,待溫度穩(wěn)定后,在樣品管中注入合適大小的氣泡,將樣品管放入腔體中開始測試表面張力(見表3).

表3 配置壓裂液濾液表面張力

3.結(jié)論

(1)實(shí)驗(yàn)研究表明,臨興區(qū)塊壓裂液配置水中鈣離子濃度lt;350mg/L、鎂離子濃度lt;550mg/L時(shí),配置的壓裂液性能符合臨興區(qū)塊壓裂液性能指標(biāo)要求.

(2)鈣鎂離子對壓裂液性能中交聯(lián)時(shí)間和耐溫耐剪切的影響較大,對基液表觀粘度和破膠時(shí)間影響相對較少或基本無影響.

(3)針對臨興區(qū)塊壓裂返排液處理后,處理水循環(huán)再利用,復(fù)配水中鈣鎂離子濃度需控制在此范圍內(nèi),再利用效果滿足臨興區(qū)塊壓裂液性能要求,為臨興區(qū)塊壓裂返排液處理循環(huán)再利用提供參考.

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張杰(1986-),男,中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司;研究方向:鉆完井環(huán)保方面的研究.

Complex Fracturing Back to the Liquid Control lndex of Calcium and Magnesium lon in Linxing Dense Sandstone Gas

Zhang Jie,Geng Xueli
(CNOOC EnerTech-Drilling amp; Production Co.,Tianjin,300452)

In iew of the Linxing in the tight sandstone gas blocks fracturing fluid flowback waste processing, realize the fracturing fluid flowback recycle, the calcium and magnesium ions on the distribution of the base fluid apparent viscosity of fracturing fluid, crosslinking time, break time, resistance to shear and filtrate of heat-resistant surface tension performance were analyzed, and it is in the block distribution of fracturing fluid performance index. Results show that the treated water calcium ion concentration lt; 350 mg/L, magnesium ion concentration lt; 550 mg/L, can satisfy the Linxing in the tight sandstone gas blocks fracturing fluid performance metrics.

fracturing fluid flowback;calcium and magnesium ion concentration;fracturing fluid performance indicators;control indicators

T

A