CN104804719B - 一种利用压裂返排液配制压裂液的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用压裂返排液配制压裂液的方法，属于压裂领域。所述方法包括：对压裂返排液进行破乳、絮凝预处理并过滤后得到处理水，然后向处理水中加入适量戊二醛杀菌剂除去细菌，再添加有机磷酸盐离子稳定剂、氟碳助排剂、瓜尔胶，无需再添加交联剂，用pH调节剂调节体系pH值便可配制形成瓜尔胶压裂液。上述利用压裂返排液配制压裂液的方法，充分的利用了压裂返排液中的水资源，避免了现有技术中通过排放和回注处理造成的水资源浪费的缺陷，同时，上述方法加药剂量小、成本低、处理操作简单，有效的解决了压裂返排液再配液的技术难题，在节能、节水和环保方面有重要意义。

Description

一种利用压裂返排液配制压裂液的方法

技术领域

本发明涉及采油或采气过程中所用的压裂液的配制方法，特别涉及一种利用压裂返排液配制压裂液的方法。

背景技术

压裂是指采油或采气过程中，利用一定的作用力使油气层形成裂缝的一种方法。油层压裂工艺过程是用压裂车，把高压、大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，利用支撑剂充填裂缝，提高油气层的渗透能力，以增加产油量。压裂操作中使用的高压、大排量具有一定粘度的液体称为压裂液。压裂液是主要由增稠剂、破乳助排剂、粘土稳定剂、交联剂等多种添加剂组成的水溶液。其中，压裂液中的增稠剂（主要为羟丙基瓜胶，分子量为220-350万，天然非离子聚糖）与交联剂（无机硼、有机硼）形成凝胶。工作中，压裂液携带支撑剂进入压裂裂缝，然后压裂液在破胶剂作用下降解，形成低粘（粘度小于5mpa·s）液体返排出地层，得到压裂返排液。而支撑剂留在压裂裂缝中用于支撑裂缝，从而大幅度降低储层油气的渗流阻力，提高油、气井产量。

我国石油、天然气主要存在于低渗和特低渗储层中，压裂作业是提高低渗透油气井产量的主要方式。以长庆油田为例，每年压裂改造井达到八千余口，压裂返排液有100-120万立方米。压裂返排液中含有原油、细菌、成垢离子、瓜胶残渣、固相颗粒及添加剂等组分，如果直接排放，会造成环境污染。目前，压裂返排液的处理包括排放和回注两种方式。如绥靖油田的王玉春等将压裂返排液经降黏处理后，输送到集输系统再进行后处理，达标后排放，此方法药剂用量较大，后续处理复杂；西南石油学院的李健用六步法处理压裂返排液达标后排放，但工艺复杂；大庆油田的迟永杰等将压裂返排液处理后回注，但对联合站的水质造成了污染。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

压裂返排液量大，排放和回注处理造成水资源浪费，同时，排放和回注处理存在药剂用量大，工艺复杂不易操作等问题。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种利用压裂返排液配制压裂液的方法。所述技术方案如下：

一种利用压裂返排液配制压裂液的方法，按照如下步骤进行操作：

步骤一，在压裂返排液中加入破乳剂和絮凝剂，搅拌后静置分层，取得中间的水层沉淀后过滤，制得处理水，所述压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100:0.2-0.5:0.4-0.6；

步骤二，向处理水中顺次加入杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂，制得压裂液基液,所述处理水、杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100:0.3-0.5:0.2-0.4:0.4-0.6:0.2-0.4:0.2-0.4；

步骤三，调节压裂液基液的pH为9-10，形成压裂液凝胶。

具体地，所述破乳剂选自醇类嵌段聚醚、嵌段聚合环氧丙烷或酚胺醛聚醚中的一种，优选酚胺醛聚醚。

具体地，所述絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合有机铝中的一种，优选聚合有机铝。

具体地，所述过滤采用袋式过滤器。

具体地，所述杀菌剂选自甲醛、丙烯腈或戊二醛中的一种，优选戊二醛。

具体地，所述离子稳定剂选自EDTA、ATMP或有机磷酸盐中的一种，优选有机磷酸盐。

具体地，所述粘土稳定剂选自氯化钾、氯化铵、季铵盐或聚季铵盐中的一种，优选聚季胺盐。

具体地，所述破乳助排剂选自对氟苯甲酸或氟碳破乳助排剂中的一种，优选氟碳破乳助排剂。

具体地，所述增稠剂选自瓜尔胶或羟丙基瓜尔胶中的一种，优选羟丙基瓜尔胶。

优选地，步骤一所述的压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100：0.3：0.5。

优选地，步骤二所述的处理水、杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100：0.4:0.3:0.5:0.3:0.3

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的利用压裂返排液配制压裂液的方法，通过对压裂返排液进行破乳、絮凝预处理并过滤后得到处理水，然后向处理水中加入适量戊二醛杀菌剂除去细菌，再添加有机磷酸盐离子稳定剂、氟碳助排剂、瓜尔胶等，最后调节压裂液基液的pH为9-10即可成胶。本发明实施例提供的利用压裂返排液配制压裂液的方法，由于处理水中含有可交联的硼离子，形成压裂凝胶时，不需采用常规交联剂，只需加入pH调节剂将压裂液基液的pH调解为9-10，即可形成交联凝胶。上述利用压裂返排液配制压裂液的方法，充分的利用了压裂返排液中的水资源，避免了现有技术中通过排放和回注处理造成的水资源浪费的缺陷，同时，上述方法加药剂量小、成本低、处理操作简单，有效的解决了压裂返排液再配液的技术难题，在节能、节水和环保方面有重要意义。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在石油开发工程中，随着特低渗油气藏、页岩油气藏的不断开发，压裂作业规模不断加大，压裂返排液量不断增加，单层返排液量最高可达到7000立方米以上。本发明实施例为了实现节水、节能和环保的目的，将含有大量水的压裂返排液经过加入少量的药剂和简单的处理后，将处理水用于配制新的压裂液，实现了资源的再利用，节省了药剂的用量，简化了处理工序。

一种利用压裂返排液配制压裂液的方法，按照如下步骤进行操作：

步骤一，在压裂返排液中加入破乳剂和絮凝剂，搅拌后静置分层，中间层的水沉淀后过滤，制得处理水，所述压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100:0.2-0.5:0.4-0.6。

其中，破乳剂需要具有较强的表面活性、良好的润湿性能、足够的絮凝能力、较好的聚结效果。本发明实施例中的破乳剂选自醇类嵌段聚醚、嵌段聚合环氧丙烷或酚胺醛聚醚中的一种，优选酚胺醛聚醚，酚胺醛聚醚破乳剂具有用量少、破乳快、适应水质矿化度范围广等特点。

絮凝剂需要具有分子结构庞大，吸附能力强，净水效果好的特点，本发明实施例中的絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合有机铝中的一种，优选聚合有机铝。聚合有机铝作为絮凝剂具有用量少、浮渣产量少、絮凝能力强、絮体容易分离、除油及除悬浮物效果好等特点。

分层后，首先回收上层的原油，再去除下部的沉淀，得到中间层的水。中间层的水进行过滤，得到处理水，作为配制新的压裂液的水使用。

由于袋式过滤器具有安装方便、密封性好、操作方便等特点，本发明实施例优选袋式过滤器对中间层的水进行过滤。

其中，压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100:0.2-0.5:0.4-0.6，优选为100：0.3：0.5。选择该比例能够较好的实现破乳和絮凝，除去中间层的水中的原油和沉淀杂质，以便后续的将处理水作为水资源配置压裂液。

步骤二，向处理水中顺次加入杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂，制得压裂液基液,所述处理水、杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100:0.3-0.5:0.2-0.4:0.4-0.6:0.2-0.4:0.2-0.4。

其中，杀菌剂需要能够吸附在菌体表面，损坏控制细菌渗透性的原生膜，使细菌致死。本发明实施例中的杀菌剂选自甲醛、丙烯腈或戊二醛中的一种，而戊二醛杀菌剂是一种高效、低毒的广谱杀菌剂，故本发明实施例的杀菌剂优选戊二醛。

离子稳定剂主要是用于对处理水中存在的容易形成污垢的钙、镁离子进行螯合，可以选择对钙、镁离子有螯合作用的物质，本发明实施例中的离子稳定剂选自EDTA、ATMP或有机磷酸盐中的一种。由于有机磷酸盐不仅能与处理水中的钙、镁离子等螯合，形成单环或双环螯合离子，分散于水中，还能和已形成的CaCO₃晶体中的钙离子进行表面螯合，因此，本发明实施例优选有机磷酸盐作为离子稳定剂。

粘土稳定剂主要作用是抑制粘土膨胀，可选择无机粘土稳定剂，如氯化钾、氯化铵等，因K⁺、NH⁴⁺取代粘土可交换离子后不易在水中解离，从而抑制粘土膨胀；还可选择有机粘土稳定剂，如季铵盐型、聚季铵盐型等，因为有机分子的活性作用部分带正电，可中和膨胀粘土片表面的负电性，从而抑制粘土膨胀。由于聚季铵盐型粘土稳定剂具有较强的中和膨胀粘土片表面的负电性，抑制粘土膨胀的作用，因此，本发明实施例优选采用聚季铵盐型粘土稳定剂。

破乳助排剂用于降低瓜尔胶压裂液的表/界面张力来消弱水锁伤害，其破乳能力可消除“贾敏效应”，提高压裂废液返排能力，可选择对氟苯甲酸或氟碳破乳助排剂中的一种，优选氟碳破乳助排剂。

本发明实施例提供的利用压裂返排液配制压裂液的方法中，增稠剂为天然非离子聚糖，能溶于冷水或热水，遇水后形成胶状物质，实现迅速增稠的功效，从而满足采油压裂液的用料要求，可选择瓜尔胶或羟丙基瓜尔胶中的一种。而羟丙基瓜尔胶是瓜尔胶的品质改良剂之一，具有水合温度低、稠化能力强、热稳定性好、耐生物降解及残留低的特点，本发明实施例优选羟丙基瓜尔胶作为增稠剂。

处理水、杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100:0.3-0.5:0.2-0.4:0.4-0.6:0.2-0.4:0.2-0.4。优选为100：0.4:0.3:0.5:0.3:0.3。选择该比例，能够经济且有效的除去水中的菌体，形成表观粘度能够满足可进行压裂作业的压裂液凝胶的压裂液基液。

步骤三，调节压裂液基液的pH为9-10，形成压裂液凝胶。

本发明实施例中，由于步骤一得到的处理水中含有足够多的用于交联的硼离子，因此，本发明实施例中没有另外加入交联剂，而是通过将压裂液的pH值调节为9～10，从而使分子间交联形成可进行压裂作业的压裂液凝胶。

上述利用压裂返排液配制压裂液的方法，不仅充分的利用了压裂返排液中的水资源，避免了现有技术中通过排放和回注处理造成的水资源浪费的缺陷，而且，上述方法加药剂量小、成本低、处理操作简单，有效的解决了压裂返排液再配液的技术难题，在节能、节水和环保方面有重要意义。

实施例1

在长庆油田安平*3井的压裂施工中，应用本发明实施例提供的方法利用压裂返排液配制压裂液，包括：对压裂返排液经过破乳、絮凝和沉淀处理后得到处理水；向处理水中依次加入杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂，制得压裂液基液；向压裂液基液中加入交联剂调节剂，调节压裂液基液的pH为9-10，形成压裂液凝胶。具体按照如下步骤进行操作：

步骤1，先将安平*3井压裂返排液收集到废液池中，经过简单预氧化处理后引入混凝罐中，在混凝罐中加入破乳剂和絮凝剂，通过罐顶的悬桨，以60-120转/分钟，将破乳剂和絮凝剂均匀混合在压裂返排液中，一般搅拌时间为30分钟～60分钟；混合均匀后，引入沉淀池，静置2小时左右沉淀后，上层为含原油返排液，经过管线收集，循环再处理后，收集为可用原油；将中间层的水引入水罐，经袋式过滤器（孔径尺寸20μm）过滤，制得处理水，所述压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100:0.3:0.5；沉淀池的下层为沉淀，当沉淀池中的沉淀达到一定数量时，统一清除。

步骤2，向处理水中加入杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂，制得压裂液基液,所述处理水、杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100:0.4:0.3:0.5:0.3:0.3。按上述各物质的配比配制压裂液基液，使用压裂泵车配制压裂液，配液时加入增稠剂羟丙基瓜尔胶，采用射流真空配液装置缓慢吸入，防止形成鱼眼，循环30分钟。加入药品后，继续用压裂泵车将配制液体循环均匀，循环速度为0.4-0.6立方米/分钟，循环时间为1小时-1.5小时，罐体上下液体粘度不大于10%时停止循环。

步骤3，向步骤2得到的压裂液基液中加入pH交联调节剂，调节压裂液基液的pH为9，形成压裂液凝胶。其中，本发明实施例中使用5%NaOH溶液作为交联调节剂，将步骤2所得的压裂液基液的pH调整为9，使羟丙基瓜尔胶与处理水中含有的硼离子结合，交联形成羟丙基瓜尔胶压裂液凝胶。

使用六速旋转粘度计，在60℃、170s^-1条件下，对所得压裂液基液粘度进行检测，表观粘度为18mpa·s。压裂液基液与pH调节剂按体积比100:0.3搅拌均匀，形成压裂液凝胶；使用RS6000旋转粘度计，在60℃、170s^-1条件下，对所得压裂液凝胶的粘度进行检测，表观粘度为124mpa·s，这样的压裂液能够将压裂支撑剂均匀携带，进行压裂作业。

实施例2

在长庆油田安平*7井的压裂施工中，本发明实施例提供了一种压裂返排液配制压裂液的方法，所述方法的操作步骤同实施例1。其中，压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100:0.2:0.4；压裂返排液的处理水与杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100:0.4:0.4:0.6:0.4:0.4，用5%NaOH溶液将压裂液基液的pH调整为10，形成压裂液凝胶。

在同实施例1相同的测试条件下，测得本实施例提供的压裂液基液的表观粘度为24mpa·s，压裂液凝胶的表观粘度为120mpa·s，这样的压裂液能够将压裂支撑剂均匀携带，进行压裂作业。

实施例3

在长庆油田西*-48井的压裂施工中，本发明实施例提供了一种压裂返排液配制压裂液的方法，所述方法的操作步骤同实施例1。其中，压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100:0.5:0.6；压裂返排液的处理水与杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100:0.3:0.4:0.4:0.2:0.25，用5%NaOH溶液将压裂液基液的pH调整为9.6，形成压裂液凝胶。

在同实施例1相同的测试条件下，测得本实施例提供的压裂液基液的表观粘度为20mpa·s，压裂液凝胶的表观粘度为118mpa·s，这样的压裂液能够将压裂支撑剂均匀携带，进行压裂作业。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用压裂返排液配制压裂液的方法，其特征在于，所述方法按照如下步骤进行操作：

步骤一，在压裂返排液中加入破乳剂和絮凝剂，搅拌后静置分层，取得中间的水层沉淀后过滤，制得处理水，所述压裂返排液、破乳剂和絮凝剂的质量比为：100：0.3：0.5；

步骤二，向处理水中顺次加入杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂，制得压裂液基液,所述处理水、杀菌剂、离子稳定剂、粘土稳定剂、破乳助排剂和增稠剂的质量比为：100：0.4:0.3:0.5:0.3:0.3；

步骤三，调节压裂液基液的pH为9-10，形成压裂液凝胶；

所述破乳剂为酚胺醛聚醚；

所述离子稳定剂为有机磷酸盐；

所述粘土稳定剂为聚季胺盐；

所述杀菌剂选自甲醛、丙烯腈或戊二醛中的一种；

所述絮凝剂为聚合有机铝；

所述过滤采用袋式过滤器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杀菌剂为戊二醛。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述破乳助排剂选自对氟苯甲酸或氟碳破乳助排剂中的一种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述破乳助排剂为氟碳破乳助排剂。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增稠剂选自瓜尔胶或羟丙基瓜尔胶中的一种。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增稠剂为羟丙基胍尔胶。