壓裂返排液處理劑配方實驗評價

宋憲實(吉林師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000）

壓裂返排液處理劑配方實驗評價

宋憲實(吉林師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000）

壓裂返排液的二次利用是解決環(huán)境污染和聯(lián)合站處理壓力大等問題的有效途徑。在已工業(yè)應(yīng)用的鉆井污水處理工藝基礎(chǔ)上，研制了壓裂返排液處理劑。基本配方為：0.1% APS處理劑+0.30%阻垢劑+0.40%金屬離子螯合劑+0.20%殺菌劑。返排液經(jīng)鉆井污水處理裝置處理后，添加該處理劑，開展實驗評價。

壓裂；返排液；重復(fù)利用；處理劑

該處理劑處理對象是壓裂返排液通過現(xiàn)行鉆井污水處理裝置處理后的產(chǎn)出水，其中對二次利用有不利影響的雜質(zhì)成分主要包括殘余的APS、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-、Cl-、以及變價、高價金屬離子，根據(jù)雜質(zhì)成分確定處理劑組分為APS處理劑、阻垢劑[1]、金屬離子螯合劑、殺菌劑幾部分。通過實驗優(yōu)化確定處理劑配方為0.1%APS處理劑+0.30%阻垢劑+0.40%金屬離子螯合劑+0.20%殺菌劑。使用該處理劑后，對二次利用所配壓裂液的基液粘度、交聯(lián)性能、流變性能、破膠性能、殘渣含量等指標(biāo)進行綜合評價。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗用返排液:L油田某構(gòu)造A井營城組壓裂返排液（該井壓裂液配方為0.45%稠化劑+0.2%殺菌劑+0.3%表面活性劑A+ 0.2%表面活性劑B+1%粘土穩(wěn)定劑+0.05%pH調(diào)節(jié)劑，破膠劑為APS，交聯(lián)劑為YL-JL-4型有機硼交聯(lián)劑。）經(jīng)鉆井污水處理裝置處理后的產(chǎn)出水；APS處理劑：具有還原性的鹽，分析純；阻垢劑：B-43型阻垢劑，工業(yè)級；金屬離子螯合劑：BCG-5型金屬離子螯合劑，工業(yè)級；殺菌劑：十二烷基二甲基芐基氯化銨，工業(yè)級；交聯(lián)劑：YL-JL-4型有機硼交聯(lián)劑，有效含量15%。

1.2 實驗儀器

美國Haake公司生產(chǎn)的MARSⅢ型流變儀，吳茵混調(diào)器，范式粘度計，電子天平，烘箱，恒溫水浴鍋及高速離心機。

1.3 壓裂液配制

將添加有處理劑的壓裂返排液置于攪拌器的攪拌杯中，在轉(zhuǎn)速為2000r/min下形成漩渦，按配方（壓裂液配方為：0.45%稠化劑+0.2%殺菌劑+0.3%表面活性劑A+0.2%表面活性劑B+1%粘土穩(wěn)定劑+0.05%pH調(diào)節(jié)劑。）要求將各種添加劑緩慢加入，加入完畢后，液體在30℃下恒溫水浴4h，即配成實驗所需壓裂液。

2 結(jié)果與分析

2.1 基液粘度

實驗溫度25℃，剪切速率170s-1，采用范式粘度計，連續(xù)剪切液體30s，測得穩(wěn)定粘度值為45 mPa.S。相同液體配方，若采用蒸餾水配液，相同測試條件下，基液粘度為48 mPa.S，數(shù)據(jù)對比可以看出，雖然處理劑對雜質(zhì)離子具有較強抑制作用，但不能完全消除其對稠化劑分子溶脹的影響。

2.2 交聯(lián)性能

用不同濃度的交聯(lián)劑[2]與配制好的壓裂液進行交聯(lián)反應(yīng)，測定交聯(lián)時間，實驗溫度25℃，膠聯(lián)時間120s，從實驗結(jié)果我們可以看出，處理液配液與蒸餾水配液交聯(lián)時間基本相同，說明處理劑的加入可屏蔽雜質(zhì)離子對交聯(lián)時間的影響。

2.3 流變性能

實驗溫度為125℃，剪切速率170s-1，交聯(lián)比為0.45%，連續(xù)剪切120min，處理液配制的壓裂液最終粘度為105mPa.S，蒸餾水配制的壓裂液最終粘度為115 mPa.S，二者基本持平，說明雜質(zhì)離子在處理劑的作用下，基本對壓裂液流變性能影響不大。

2.4 破膠性能

對壓裂液開展破膠性能[3]評價，實驗溫度選定為50℃、70℃、90℃，改變APS加量，分別為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%，測定達到表觀粘度≤5 mPa.S時所需的時間，實驗結(jié)果可以看出處理液配制的壓裂液破膠速度普遍快于蒸餾水配制的壓裂液，說明處理液中尚存微量APS，但處理液所配制的壓裂液的破膠性能可以滿足施工要求。

2.5 殘渣含量

將恒溫水浴鍋溫度設(shè)定為90℃，APS加量為0.10%，對處理液配制的壓裂液和蒸餾水配制的壓裂液進行破膠，待破膠液粘度≤5 mPa.S后，測定破膠液的殘渣含量，所測結(jié)果為453mg/L,采用蒸餾水配液所測得殘渣含量為329mg/L。通過實驗結(jié)果可以看出，處理液配制的壓裂液殘渣含量較蒸餾水配制的壓裂液要高，說明雖然處理劑對雜質(zhì)離子具有較強抑制作用，但仍有少量的雜質(zhì)離子在pH值和溫度改變的條件下相互作用，產(chǎn)生沉淀。

3 結(jié)語

(1).實驗優(yōu)化出的壓裂返排液重復(fù)利用處理劑，對水中殘余的APS和雜質(zhì)離子有較強的抑制作用，使用后明顯提高壓裂液綜合性能。

(2).處理液配制的壓裂液在性能上與蒸餾水相比存在差距，但綜合性能可滿足現(xiàn)場施工要求。

(3).該處理劑若能大規(guī)模應(yīng)用，可緩解壓裂返排液的處理難題，減少環(huán)境污染。

[1]劉友權(quán)，唐永帆，王小紅，等.低傷害水基壓裂液的研制及應(yīng)用[M]，石油天然氣化工.北京：2006:401-402.

[2]楊建軍，葉仲斌，張紹斌，等.新型壓裂液性能評價及現(xiàn)場實驗[M].天然氣工業(yè).北京：2004：61-63.

[3]劉合，等.新型低傷害植物膠壓裂液及其在低滲透儲層中的應(yīng)用[J].石油學(xué)報.北京：2008：880-884.

宋憲實（1989-），男，漢族，所在院校：吉林師范大學(xué)，學(xué)歷：在讀碩士研究生，研究方向：有機化學(xué)方向。