CN112898988A - 一种油气田压裂返排液黄原胶制备的固沙剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种油气田压裂返排液黄原胶制备的固沙剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种油气田压裂返排液黄原胶制备的固沙剂及其制备方法和应用，制备方法包括：1)向油气田压裂返排液中加入破乳絮凝剂，混合搅拌15～25min，静置2～3h后过滤，随后向其加入过氧化剂以及催化剂，搅拌反应3～4h，得到预处理的油气田压裂返排液；2)向步骤1)中预处理的油气田压裂返排液中加入适量改良剂，得到该油气田压裂返排液制备固沙剂；通过对油气田压裂返排液进行预处理后，加入腐植酸以及黄原胶，将油气田压裂也返排液制备成固沙剂，利用该方法既可以解决油气田压裂返排液难处理问题，还可以保护环境，节约水资源，解决土地沙漠化等以及土壤改良等问题。

Description

一种油气田压裂返排液黄原胶制备的固沙剂及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于固沙剂制备领域，涉及一种油气田压裂返排液黄原胶制备的固沙剂及其制方法和应用。
背景技术
油气田压裂返排液通常是指油气开采过程中，压裂作业完成后从井筒排出的“压裂液废液”，其主要成分为胍胶、防腐剂、破胶剂以及其它各种化学添加剂，由于具有高COD值、高稳定性、高粘度、含水量大等特点，如果不经处理随意排放，将会对生态环境造成严重的污染以及水资源的浪费，因此如何合理利用和处理油气田压裂返排液具有非常重要的社会经济意义。同时土地沙漠化是全世界面临的一个长期问题，也是我国当前面临的最为严重的生态问题之一，其严重影响到了人类的基本生存条件，对人类生存产生了巨大的威胁。因此研究高效、廉价、环保和可降解的化学固沙剂成为现阶段解决土地沙漠化最为行之有效的方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种油气田压裂返排液黄原胶制备的固沙剂及其制方法和应用，解决油气田压裂返排液难处理问题，还可以保护环境，节约水资源，解决土地沙漠化等以及土壤改良等问题，。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，具体包括以下步骤：
1)向油气田压裂返排液中加入破乳絮凝剂，混合搅拌15～25min，静置2～3h后过滤，随后向其加入过氧化剂以及催化剂，搅拌反应3～4h，得到预处理的油气田压裂返排液；
2)向步骤1)中预处理的油气田压裂返排液中加入改良剂腐植酸和黄原胶搅拌混匀，得到该油气田压裂返排液制备的固沙剂。
进一步，所述破乳絮凝剂为聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的混合物。
进一步，所述破乳絮凝剂添加量为油气田压裂返排液质量的0.5～1％，聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:(2～3)。
进一步，所述步骤1)过氧化剂为质量分数30％的过氧化氢水溶液，添加量为油气田压裂返排液质量的2～4％。
进一步，所述催化剂为磷酸亚铁，添加量为过氧化氢质量的0.4～0.8倍。
进一步，所述步骤2)中改良剂腐植酸的添加量为预处理的油气田压裂返排液质量的0.5～3％，黄原胶的添加量为预处理的油气田压裂返排液质量的0.5～2％。
本发明相比于现有技术，具有以下优点：
本发明通过对油气田压裂返排液经过絮凝沉降、氧化步骤预处理后，加入腐植酸以及黄原胶，将油气田压裂也返排液制备成固沙剂，不但解决了返排液难处理、用量大、污染环境、浪费水资源等问题，同时制备的固沙剂可以解决目前土地沙漠化的生态问题；该方法所添加的腐植酸不但可以起到吸附络合重金属离子的作用，还可以起到补充植物生长所需有机质的作用，因此该固沙剂在固定沙子的同时，还可以提高土壤肥效，制备方法简单，应用广泛，具有很大的推广和应用价值。利用该方法既可以解决油气田压裂返排液难处理问题，还可以保护环境，节约水资源，解决土地沙漠化等以及土壤改良等问题，具有广泛的应用性以及创新性。
本发明的原理为：一种油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法利用腐植酸对于预处理后的油气田压裂返排液中的重金属离子进行吸附络合，同时腐植酸还可以起到补充植物生长所需有机质的作用，因此还可以提高土壤肥效。由于黄原胶分子中含有大量羟基、羧基等基团，因此可以通过与土壤颗粒形成粒间桥键，继而形成大的絮凝体，絮凝体呈现疏松状的纤维状结构，内部存在空隙，可以对于细小沙土颗粒进行捕获，从而起到吸附固体沙粒的作用。
附图说明
图1为本发明制备的固沙剂的固沙机理图
图2为实施例3制备的固沙剂抗水蚀性能测试图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明的油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，包括以下步骤：
1)向油气田压裂返排液中加入破乳絮凝剂，混合搅拌15～25min，静置2～3h后过滤，随后向其加入过氧化剂以及催化剂，搅拌反应3～4h，得到预处理的油气田压裂返排液。其中破乳絮凝剂为聚合氯化铝、聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的混合物，添加量为0.5～1wt％，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:(2～3)；过氧化剂为30％过氧化氢水溶液，添加量为2～4wt％；催化剂为磷酸亚铁，添加量为过氧化氢质量的0.4～0.8倍。
2)向步骤1)中预处理的油气田压裂返排液中加入适量改良剂，得到该油气田压裂返排液制备固沙剂。其中改良剂为腐植酸和黄原胶，腐植酸的添加量为0.5～3wt％，黄原胶的添加量为0.5～2wt％。
以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入0.5wt％的破乳絮凝剂，搅拌15min，静置2h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:2。随后加入2wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.4倍的磷酸亚铁，搅拌反应3h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入3wt％的腐植酸和2wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例2
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入1.0wt％的破乳絮凝剂，搅拌25min，静置3h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:3。随后加入4wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.8倍的磷酸亚铁，搅拌反应4h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入3wt％的腐植酸和2wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例3
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入0.8wt％的破乳絮凝剂，搅拌20min，静置2.5h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为 1:3。随后加入3wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.6倍的磷酸亚铁，搅拌反应3h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入 2.5wt％的腐植酸和0.7wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例4
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入0.7wt％的破乳絮凝剂，搅拌20min，静置3h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:2。随后加入3wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.6倍的磷酸亚铁，搅拌反应4h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入0.5wt％的腐植酸和1wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例5
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入0.8wt％的破乳絮凝剂，搅拌25min，静置2h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:3。随后加入3wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.8倍的磷酸亚铁，搅拌反应4h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入2wt％的腐植酸和1wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例6
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入1wt％的破乳絮凝剂，搅拌20min，静置3h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:3。随后加入3wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.4倍的磷酸亚铁，搅拌反应2h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入2.5wt％的腐植酸和1.5wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例7
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入1wt％的破乳絮凝剂，搅拌25min，静置2h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:2。随后加入3wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.8倍的磷酸亚铁，搅拌反应2.5h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入2.5wt％的腐植酸和2wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例8
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入1wt％的破乳絮凝剂，搅拌25min，静置2h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:2。随后加入4wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.6倍的磷酸亚铁，搅拌反应4h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入2wt％的腐植酸和1wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例9
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入1wt％的破乳絮凝剂，搅拌20min，静置3h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:3。随后加入3wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.5倍的磷酸亚铁，搅拌反应3.5h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入1wt％的腐植酸和2wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
实施例10
取油气田压裂返排液于三口烧瓶中，加入0.8wt％的破乳絮凝剂，搅拌25min，静置2.5h后过滤，其中聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为 1:2.5。随后加入3wt％的30％过氧化氢水溶液以及过氧化氢质量0.5倍的磷酸亚铁，搅拌反应4h，得到预处理的油气田压裂返排液。向预处理的油气田压裂返排液中加入0.5wt％的腐植酸和0.5wt％的黄原胶，即得该固沙剂。
为了表征一种油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法的固沙机理，其固沙机理如图1所示。黄原胶分子中含有大量羟基、羧基等基团，因此可以通过与土壤颗粒形成粒间桥键，继而形成大的絮凝体，絮凝体呈现疏松状的纤维状结构，内部存在空隙，可以对于细小沙土颗粒进行捕获，从而起到吸附固体沙粒的作用。
为了表征一种油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法的抗水蚀性能，将细沙堆成高度为4cm、底面直径为8cm的圆柱形沙堆，将实施例3所制备的油气田压裂返排液制备固沙剂喷洒至沙堆上，干燥后称重，随后经3ml/s的水流冲刷60s后，干燥称重，重复十次后的结果如图2所示。
从图2可以看出，十次循环后的质量残留率仍可达60.05％，表明该油气田压裂返排液制备固沙剂具有良好的抗水蚀性能，可以满足实际固沙的需要。
实施例3油气田压裂返排液黄原胶制备的固沙剂固沙效果良好，同时可以满足生菜发芽生长的需要，因此通过该固沙剂固化的沙地，可以种植植物。
为了表征一种油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法的种植效果，以实施例3实验组，以不添加腐植酸的实施例3为对照组，进行生菜种子发芽率实验，甄选生菜种子，播撒于沙粒之中，分别喷洒对照组和实验组的固沙剂，保持土壤润湿透气，光照充足，测定种子发芽率，结果如下表所示。
组别 对照组 实验组
发芽率(％) 0 50.6
从表中可以看出不添加腐植酸的发芽率为0％，这是因为不添加腐植酸，土壤中没有植物所需的有机质，腐植酸的添加，为植物的生长提供了必要的有机质，因此实验组的发芽率为50.6％。
参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
1)向油气田压裂返排液中加入破乳絮凝剂，混合搅拌15～25min，静置2～3h后过滤，随后向其加入过氧化剂以及催化剂，搅拌反应3～4h，得到预处理的油气田压裂返排液；
2)向步骤1)中预处理的油气田压裂返排液中加入改良剂腐植酸和黄原胶搅拌混匀，得到该油气田压裂返排液制备的固沙剂。
2.根据权利要求1所述的油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，其特征在于：所述破乳絮凝剂为聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的混合物。
3.根据权利要求2所述的油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，其特征在于：所述破乳絮凝剂添加量为油气田压裂返排液质量的0.5～1％，聚合氯化铝和聚合甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为1:(2～3)。
4.根据权利要求1所述的油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，其特征在于：所述步骤1)过氧化剂为质量分数30％的过氧化氢水溶液，添加量为油气田压裂返排液质量的2～4％。
5.根据权利要求1所述的油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，其特征在于：所述催化剂为磷酸亚铁，添加量为过氧化氢质量的0.4～0.8倍。
6.根据权利要求1所述的油气田压裂返排液黄原胶制备固沙剂的方法，其特征在于：所述步骤2)中改良剂腐植酸的添加量为预处理的油气田压裂返排液质量的0.5～3％，黄原胶的添加量为预处理的油气田压裂返排液质量的0.5～2％。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述制备方法制备的固沙剂。
8.一种如权利要求7所述的固沙剂在预防土地沙漠化中的应用。
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