蘇里格區(qū)塊壓裂返排液處理再利用分析

黃磊光*

(長(zhǎng)城鉆探工程有限公司壓裂公司壓裂酸化技術(shù)研究所，遼寧，盤(pán)錦124107)

蘇里格區(qū)塊壓裂返排液處理再利用分析

黃磊光*

(長(zhǎng)城鉆探工程有限公司壓裂公司壓裂酸化技術(shù)研究所，遼寧，盤(pán)錦124107)

壓裂作業(yè)是油氣資源開(kāi)發(fā)和增產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，壓裂液體系則是壓裂施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著壓裂規(guī)模的擴(kuò)大，壓裂液用量越來(lái)越大，施工后返排液量也隨之大幅增加，這些壓裂返排液的大量排放對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。如果這些返排液可以合理處理再利用，不但可以避免污染，并且可以節(jié)約水源，為油氣開(kāi)采的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。本文總結(jié)了目前蘇里格區(qū)塊水平井用羥丙基壓裂液體系返排液的現(xiàn)場(chǎng)處理方法，分析了規(guī)模處理過(guò)程中每種方法存在的優(yōu)劣勢(shì)，并就如何實(shí)現(xiàn)返排液的低成本、高效率、大規(guī)模處理應(yīng)用，提出了見(jiàn)解和想法，為現(xiàn)場(chǎng)返排液的處理提供了指導(dǎo)。

蘇里格；水平井；羥丙基壓裂液；返排液；再利用。

引言

壓裂作業(yè)是油氣資源開(kāi)發(fā)和增產(chǎn)的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，壓裂液體系則是壓裂施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。蘇里格區(qū)塊所采用的壓裂液體系以水基壓裂液為主。目前蘇里格使用的壓裂液體系有：羥丙基體系、羧甲基體系、速溶胍膠體系、EM50體系、二氧化碳酸性體系、滑溜水體系等。本文中提到的返排液處理再利用主要是針對(duì)水平井施工采用的羥丙基凍膠體系而言，該體系處理后相對(duì)較難進(jìn)行二次配液再利用。壓裂施工后，返排至地表的返排液除了返排出的粘度不均勻的破膠液，還包括原油、固體懸浮物、聚合有機(jī)物、陶粒砂（或石英砂）、地層中的滲入水、地層中的各種腐生菌等。

經(jīng)調(diào)研，返排液的處理方法有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法等四大類(lèi)【1】。返排液的處理再利用研究已經(jīng)進(jìn)行了幾年的時(shí)間，近幾年來(lái)，有技術(shù)研發(fā)能力的公司、廠家都在進(jìn)行水處理技術(shù)研發(fā)。過(guò)去，蘇里格氣田使用的壓裂液，返排后稠化劑大分子鏈已經(jīng)斷裂，不能重復(fù)利用，經(jīng)過(guò)研究針對(duì)井間壓裂液回用，形成了以EM50、生物膠可回收壓裂液體系為核心的高效井間返排液循環(huán)再利用技術(shù)，針對(duì)井場(chǎng)末端液體回收處理，形成了以“混凝沉淀+過(guò)濾殺菌+污泥脫水”為主的返排液精細(xì)回收處理技術(shù)?！?-4】

1 處理方法及應(yīng)用情況

羥丙基凍膠壓裂返排液處理的難點(diǎn)在于二次配液再利用。針對(duì)此類(lèi)型返排液的處理，很多機(jī)構(gòu)的室內(nèi)研究都取得了一定的進(jìn)展，也涌現(xiàn)出了一些新工藝、新技術(shù)和新方法，但大都局限于某種原因未能大規(guī)模地應(yīng)用于井場(chǎng)。局限的原因無(wú)非成本高昂、處理效率太低或者容易造成二次污染等等。經(jīng)過(guò)對(duì)理論及現(xiàn)場(chǎng)井的應(yīng)用情況調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，目前蘇里格區(qū)塊水平井用羥丙基體系返排液的處理利用主要呈現(xiàn)出以下幾種情況：

（1）處理方法：對(duì)返排液中殘余的交聯(lián)劑采用屏蔽方法，該方法需要更換壓裂液體系的交聯(lián)劑、改變基液的PH值。采用該方法對(duì)蘇53區(qū)塊某井的壓后返排液進(jìn)行處理。存在問(wèn)題：壓后破膠難，重復(fù)利用的次數(shù)受限，現(xiàn)場(chǎng)存放存在嚴(yán)重的安全環(huán)保隱患。

圖1 蘇53某井返排液處理設(shè)備、水樣及再配液后施工曲線

（2）處理方法：微電解法除金屬陽(yáng)離子，利用填料自身電位差發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，即產(chǎn)生的新生態(tài)H和Fe2+與廢液組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使油田作業(yè)廢水中胍膠等高分子有機(jī)物斷鏈、破膠,達(dá)到去除乳化油、降粘、脫色、去除重金屬的效果。采用該方法對(duì)蘇53區(qū)塊某井的壓后返排液進(jìn)行處理。存在問(wèn)題：殘余交聯(lián)劑未除盡，返排液粘度高，施工摩阻比使用清水高出7-8Mpa。

圖2 蘇53某井返排液處理設(shè)備、水樣及再配液后施工曲線

（3）處理方法：返排液處理過(guò)程不去除交聯(lián)劑和固相等，而是直接使用針對(duì)返排液的壓裂液配方。采用該方法對(duì)蘇11區(qū)塊某井的壓后返排液進(jìn)行處理。存在問(wèn)題：由于返排液中固相、交聯(lián)劑成分、殘余胍膠與殘余破膠劑均未去除，導(dǎo)致返排液成份更加復(fù)雜，多次返排不利于壓裂液配制的成份富集，加大了“多次利用”難度，對(duì)施工的質(zhì)量產(chǎn)生影響，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)后2口井均有砂堵情況。

圖3 蘇11某井返排液處理水樣及再配液后施工曲線

（4）處理方法：利用反滲透膜，樹(shù)脂去除硬度，包括氣浮等工藝來(lái)處理返排液，去除乙烯中的硼離子十分有效。采用該方法對(duì)蘇53區(qū)塊某水平井的壓后返排液進(jìn)行處理。存在問(wèn)題：鈣鎂離子去除率低，壓裂液配置起粘慢，并且交聯(lián)后凍膠抗溫差，由于該處理井配液后粘度低，并未實(shí)際應(yīng)用。

圖4 蘇53某井返排液處理RO膜設(shè)備及水樣

（5）處理方法：利用氣浮裝置去除固相成分，對(duì)返排液破膠、除硼同時(shí)進(jìn)行，交聯(lián)劑成分去除較徹底；將返排液處理后再配液，使用清水配液的配方，加入交聯(lián)劑后，凍膠粘彈性好，可挑掛，流變曲線如圖6所示。采用該方法對(duì)蘇53區(qū)塊某井的壓后返排液進(jìn)行處理。存在問(wèn)題：處理效率不高。

圖5 蘇53某井返排液處理設(shè)備及水樣

圖6 返排液再配液流變曲線

圖7 蘇53某井返排液施工曲線

綜上，盡管采取了多種方法進(jìn)行處理，蘇地區(qū)水平井使用的羥丙基壓裂液體系的返排液處理回用仍然存在多種問(wèn)題，導(dǎo)致其未能實(shí)現(xiàn)在井場(chǎng)大規(guī)模應(yīng)用。

2 結(jié)論與建議

為了真正的實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、在井場(chǎng)大規(guī)模投入處理再利用，建議做好以下幾方面的工作：（1）前期做好高效破膠預(yù)處理。前期的破膠預(yù)處理是后續(xù)一切處理方法的基礎(chǔ)，這一步處理不好，后續(xù)處理效果都將受到影響。壓裂放噴的前期、中期和后期，返排液的組分和性質(zhì)都具有明顯的差異。針對(duì)該區(qū)塊水平井返排液存在的粘度高且不同時(shí)期粘度不一致的實(shí)際問(wèn)題，結(jié)合蘇里格區(qū)塊特點(diǎn)，主要采用氧化還原、酶破膠等方式進(jìn)行破膠預(yù)處理。有效的破膠預(yù)處理，使得返排液粘度迅速降低，為后續(xù)絮凝沉降除固相做好準(zhǔn)備。（2）充分去除殘余交聯(lián)劑成分。在不改變壓裂液配方的前提下，殘余交聯(lián)劑的存在嚴(yán)重影響返排液再利用的效果?，F(xiàn)場(chǎng)去除交聯(lián)劑可行的方法大多是螯合、膜去除等，但是都存在一些問(wèn)題，處理效率低，膜的再生會(huì)造成二次污染或大幅增加成本等等，期待找出更好的硼去除方法。（3）提高返排液再利用的抗溫性能。返排液在經(jīng)過(guò)處理后極大部分金屬離子和破膠劑成分被去除，但殘余的金屬離子與破膠劑等成分對(duì)液體的抗溫性是否產(chǎn)生影響，影響多大，仍需要實(shí)驗(yàn)證明。（4）妥善解決返排液處理后的污泥問(wèn)題。返排液處理工藝不同，產(chǎn)生的污泥量也各不相同，需要做好污泥的現(xiàn)場(chǎng)處置工作。因此，既要做好返排液處理也需解決污泥的現(xiàn)場(chǎng)處置，這樣才能在達(dá)到安全環(huán)保要求的前提下實(shí)現(xiàn)壓裂返排液的循環(huán)再利用。

[1]毛金成,張陽(yáng).壓裂返排液處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].石油化工,2016,45(3),368-372.

[2]嚴(yán)志虎.壓裂返排液處理技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].油田化學(xué),2015,32(3),447.

[3]何明舫,來(lái)軒昂.蘇里格氣田壓裂返排液回收處理方法[J].天然氣工業(yè),2015,35(8),115.

[4]呂楊,程海波.蘇里格氣田壓裂液循環(huán)利用技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2016,35(6),88-90.

Analysis of Fracturing Flowback Fluid Recycling Technology in the Sulige Gasfield

HUANG Leiguang*
(GWDC Fracturing Service Company Fracturing and acidizing technology research institute,Liaoning Panjin,124107,China)

Fracturing is an important link to promote reservoir production.Fracturing Fluid system is one of the key technologies .With the enlargement of fracturing scale,fracturing fluid consumption is larger and larger,the amount of fracturing flowback fluid after the construction has been greatly increased,it causes serious pollution.This paper summarizes the treatment of the fracturing fluid flowback fluid system on the well site,which was used in Sulige block horizontal wells.It also analyzes advantages and disadvantages of each method in the process of the large-scale disposing,and puts forward views and ideas about how to obtain low cost,high efficiency,large-scale application of flowback fluid,Providing guidance for field processing.

Sulige gasfield; horizontal wells; Hydroxypropyl fracturing fluid; flowback fluid;recycling

TE992 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文章編號(hào)：

文章編號(hào)：1672-9129(2017)04-0201-4

黃磊光.蘇里格區(qū)塊壓裂返排液處理再利用分析[J].數(shù)碼設(shè)計(jì),2017,6(4):201-204.

Cite：HUANG Leiguang.Analysis of Fracturing Flowback Fluid Recycling Technology in the Sulige Gasfield[J].Peak Data Science,2017,6(4):201-204.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.051

2016-12-15；

2017-01-23。

作者簡(jiǎn)介：黃磊光（1982-），女，遼寧省盤(pán)錦市，工程師，2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，主要研究方向：油氣增產(chǎn)及提高采收率研究。E-mail:28535097@qq.com