長慶氣田胍膠返排液離子處理劑RXM-1研究與應用

高 峰，程 芳，李 強，廉玉起，鄧衛(wèi)珍

（西安長慶化工集團有限公司，陜西西安 710018）

長慶氣田胍膠返排液離子處理劑RXM-1研究與應用

高 峰，程 芳，李 強，廉玉起，鄧衛(wèi)珍

（西安長慶化工集團有限公司，陜西西安 710018）

本文根據(jù)長慶氣田瓜爾膠返排液的特點以及回收再利用中存在的問題，結合現(xiàn)場施工工藝開發(fā)了RXM-1離子處理劑。該處理劑能迅速與鈣、鎂等金屬離子生成水溶性螯合物，消除金屬離子對耐溫耐剪切性能的影響，防止堿性環(huán)境出現(xiàn)沉淀造成儲層傷害，并可以屏蔽殘余的硼交聯(lián)劑，防止基液返膠。同時，RXM-1離子處理劑中的高效殺菌劑可保證施工過程中基液黏度。目前，RXM-1離子處理劑在13口井進行了現(xiàn)場應用，應用效果良好。

壓裂返排液；性能評價；現(xiàn)場應用

隨著壓裂施工環(huán)保要求的逐步提高，壓裂液返排液回收再利用成為長慶油田“工廠化”施工模式的必然選擇。傳統(tǒng)的物理處理工藝經(jīng)過泥漿池沉降、絮凝沉降、離心過濾等環(huán)節(jié)后再進行配制壓裂液，處理后液體機械雜質(zhì)含量明顯降低但處理效率低、處理量有限，處理環(huán)節(jié)多、處理成本高，并且絮凝劑用聚氯化鋁，大量離子溶解到返排液中，處理后離子含量反而增大，影響體系交聯(lián)、耐溫耐剪切等性能[1]；傳統(tǒng)的物理處理工藝可以保留有效組分，屏蔽氧化劑、硼離子等離子，在長慶油田得到了一定的推廣應用，但處理環(huán)節(jié)多、工藝繁瑣，現(xiàn)場存在液體腐敗變質(zhì)的問題。

1 RXM-1離子處理劑的研究

1.1 返排液重新利用解決途徑

長慶氣田的壓裂返排液主要有壓裂施工前的洗井廢水、壓裂液破膠后的殘液以及放噴時產(chǎn)出的地層水，成分復雜[2-4]。通過對長慶油田不同區(qū)塊胍膠壓裂液返排液中離子含量、黏度、pH值、細菌含量、機械雜質(zhì)含量等性能指標的分析，確定了返排液重新配制壓裂液時的影響因素和解決途徑（見圖1）。

圖1 胍膠返排液重復利用時存在問題及解決途徑

胍膠返排液中含有大量細菌，而現(xiàn)有殺菌劑抑制微生物繁殖的pH環(huán)境要保持在8.5以上，而且大多數(shù)廣譜殺菌劑均存在開始作用時間長、抑菌時間短的缺點；胍膠作為一種水溶性增稠劑，其水合起黏也需要一定的最佳pH值環(huán)境，羥丙基瓜爾膠一般為5≤pH≤8，并且由于返排液中含有殘存的硼交聯(lián)劑，為抑制硼酸鹽的釋放，液體pH值需保持在7以下，因此，殺菌與胍膠起黏、抑制返膠存在pH值環(huán)境的矛盾，傳統(tǒng)工藝無法避免這組矛盾關系，需研究一種新的回收再利用工藝和離子處理劑，保證胍膠壓裂返排液在回收利用過程中具有較高的黏度、良好的耐溫耐剪切性能。

1.2 RXM-1離子處理劑的開發(fā)及使用流程

根據(jù)實驗中確定的解決途徑，筆者將大容量螯合劑、高效殺菌劑、耐溫增強劑進行復配，開發(fā)了適用于長慶氣田胍膠壓裂返排液回收再利用的RXM-1離子處理劑。該處理劑具有屏蔽鈣鎂離子，提高耐溫耐剪切性能、防止堿性環(huán)境出現(xiàn)沉淀造成儲層傷害，高效殺菌，保證施工過程中基液黏度，屏蔽殘余交聯(lián)劑，避免返膠。對回收再利用工藝（見圖2）進行調(diào)整，避免了胍膠起黏、基液殺菌、液體返膠的pH值環(huán)境沖突。

圖2 RXM-1離子處理劑使用流程

2 實驗結果與討論

2.1 鈣鎂離子絡合能力

配制1 000 mg/L鈣離子、400 mg/L鎂離子的混合液，加入不同量RXM-1后按水質(zhì)分析中方法滴定鈣鎂離子的含量，實驗結果（見圖3）。

由圖3可知，RXM-1離子處理劑先絡合鎂離子再絡合鈣離子，每0.1%RXM-1約絡合140 mg鎂離子或220 mg鈣離子，絡合穩(wěn)定，即使加入1.0%TJ-1壓裂用增強劑（溶液pH＝14）也未出現(xiàn)沉淀。

2.2 耐溫增強能力

取長慶油田氣區(qū)A井和B井返排液，沉降過濾后加入0.3%RXM-1處理劑，攪拌均勻，按1∶1比例與0.8%濃度的CJ2-6羥丙基瓜爾膠清水溶液混合均勻后評價體系耐溫性能，實驗結果（見圖4）。

由圖4可知，在A井的返排液加入0.3%RXM-1離子處理劑之后，體系耐溫能力由75℃提高至105℃，B井返排液體系耐溫能力由50℃提高至90℃，說明RXM-1離子處理劑有效絡合了返排液中鈣鎂離子，與耐溫增強劑共同作用，改善了體系耐溫性能，使返排液配制的液體體系滿足氣井90℃耐溫要求。

圖3 RXM-1絡合鈣鎂離子含量

圖4 RXM-1對體系耐溫性能影響

圖5 A井返排液加入RXM-1離子處理劑后90℃耐溫耐剪切性能

2.3 體系耐溫耐剪切性能

取長慶油田氣區(qū)A井返排液，沉降過濾后加入0.3%、0.5%的RXM-1處理劑，攪拌均勻，按1∶1比例與0.8%濃度的CJ2-6羥丙基瓜爾膠清水溶液混合均勻后評價體系耐溫耐剪切性能，實驗結果（見圖5）。

由圖5可知，與去離子水相比，返排液配制的液體耐溫耐剪切性能較差。加入0.3%～0.5%RXM-1離子處理劑明顯改善返排液配制液體的耐溫耐剪切性能。

2.4 體系黏度保持率

取長慶油田氣區(qū)C井返排2 h的液體沉降過濾后加入0.1%、0.3%、0.5%的RXM-1處理劑，攪拌均勻，按1∶1比例與0.8%濃度的CJ2-6羥丙基瓜爾膠清水溶液混合均勻后評價體系黏度保持率，實驗結果（見表1）。

由表1數(shù)據(jù)可知，加入0.3%～0.5%處理劑后液體黏度保持時間明顯增長，雖然靜置12 h后損失一半黏度，但靜置1 h液體黏度降低不明顯，可滿足現(xiàn)場“即混即用”的施工工藝。

表1 加入RXM-1后液體黏度保持率

3 現(xiàn)場應用

3.1 現(xiàn)場使用流程

結合現(xiàn)場返排液處理設備，根據(jù)離子處理劑RXM-1的作用性質(zhì)設計了返排液處理流程（見圖6）。

圖6 RXM-1現(xiàn)場使用流程

3.2 現(xiàn)場施工情況

RXM-1離子處理劑現(xiàn)場實驗13口井，并在5口井的攜砂液階段采用返排液與高濃度胍膠基液混合的方式進行了實驗，體系交聯(lián)良好、施工壓力平穩(wěn)、平均砂濃度300 kg/m3、最高砂濃度達到410 kg/m3，共計回收利用返排液3 580 m3，取得了良好的回收效果。

4 結論

（1）在瓜爾膠返排液回收再利用過程中傳統(tǒng)工藝無法避免殺菌與胍膠起黏、抑制返膠存在的pH值環(huán)境矛盾，通過開發(fā)RXM-1離子處理劑、調(diào)整回收再利用工藝。

（2）0.1%RXM-1約絡合140 mg鎂離子或220 mg鈣離子，絡合穩(wěn)定；按0.3%加入到胍膠返排液重新配制的基液中可保證壓裂液耐溫能力高于90℃。

（3）RXM-1離子處理劑在13口井進行了現(xiàn)場應用，其中在5口井的攜砂液階段采用返排液與高濃度胍膠基液混合的方式進行了實驗，取得了良好的回收效果。

［1］吳萌，陳雁南，李強，等.水中常見離子對水基壓裂液性能的影響的研究［J］.石油化工應用，2014，33（8）：61-64.

［2］王永輝，盧擁軍，李永平，等.非常規(guī)儲層壓裂改造技術進展及應用［J］.石油學報，2012，33（SI）：149-158.

［3］蘇玉亮，王文東，盛廣龍.體積壓裂水平井復合流動模型［J］.石油學報，2014，35（3）：504-510.

［4］吳奇，胥云，張守良，等.非常規(guī)油氣藏體積改造技術核心理論與優(yōu)化設計關鍵［J］.石油學報，2014，35（4）：706-714.

The research and application of ion treatment agent RXM-1 for the guar gum fracturing flowback fluid in Changqing gasfield

GAO Feng，CHENG Fang，LI Qiang，LIAN Yuqi，DENG Weizhen
（Xi'an Changqing Chemical Group Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710018，China）

In this study,the ion treatment agent RXM-1 was developed based on the characteristics of guar gum fracturing flowback fluid and the recycling-related issues in Changqing gasfield.The agent could quickly react with calcium and magnesium ions,and form watersoluble chelating polymers,this minimizes the effects of metal ions on temperature-and shear-resistant properties,prevents the formation of precipitations（harmful to reservoirs）under alkaline environments,and shields residual boron crosslinking agents.Besides,the high-performance bactericide in RXM-1 could prevent the decrease in the viscosity of the base fluid during the construction.To date,RXM-1 has been applied to 13 wells,and has performed well.

fracturing flowback fluid；performance evaluation；field application

TE357.12

A

1673-5285（2017）12-0014-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.004

2017－11-07

高峰，男（1987-），2010年畢業(yè)于中國石油大學（華東）應用化學專業(yè)，油氣田開發(fā)工程師，目前主要從事油田化學品的研究、開發(fā)工作。