蘇里格氣田殘酸返排液回收利用研究

萬用波

（北京礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

為了高效經濟的開發鄂爾多斯盆地蘇里格氣田低滲透致密砂巖氣藏，在工廠化壓裂施工的同時，往往需要對地層進行酸化處理。酸化施工后產生大量殘酸返排液，酸度大，環境風險高，環境保護形勢嚴峻。為此，本文在油氣田作業廢水就地自然蒸發及處理后回注的基礎上，提出了將殘酸返排液處理后再次配制胍膠體系壓裂液的處理思路，并開展如下試驗研究[1-4]。

1 試驗方法

該試驗的主要依據標準SY/T 5523-2006《油田水分析方法》、SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價方法》，對蘇里格氣田殘酸返排液處理液及配制的羥丙基胍膠壓裂液體系性能進行評價。

2 結果與討論

2.1 處理液基本性能

采用離子色譜法對處理液進行分析，結果（見表1）。

對照試氣工程設計單位對回用液配制壓裂液指標要求，結合表1離子分析數據，殘酸返排液處理液具體指標進行對比，結果（見表2）。

表1 處理液離子濃度分析

表2 殘酸返排液處理液與氣田回用液配制胍膠壓裂液水質指標對比

2.2 壓裂液性能評價

試驗按照如下胍膠體系壓裂液配方配制壓裂液：0.30%HPG+0.5%TGF-1+0.1%CJSJ-2+0.5%YFP-5+0.5%COP-2+0.3%TJ-9；交聯劑：JL-1；交聯比：0.3%～0.4%。

2.2.1 配液水與添加劑配伍性 配液水與各添加劑配伍性是一個重要的應用依據，若配液水與各添加劑發生化學反應，產生了沉淀或絮體等，這都會嚴重影響到工業化應用的施工效果，嚴重時還會造成巨大的經濟損失。根據蘇里格氣田胍膠體系壓裂液配方，依次向100 mL殘酸返排液處理液中加入各添加劑和0.012%的過硫酸銨，分別于25℃和95℃條件下恒溫靜置4 h，結果如下：

（1）25℃條件下恒溫靜置，無沉淀、無絮凝現象出現；（2）95℃條件下恒溫靜置，無沉淀、無絮凝現象出現。

根據試驗現象判斷，殘酸返排液經處理后與壓裂液助劑有良好的配伍性能，能夠作為胍膠體系壓裂液的配液用水。

2.2.2 壓裂液性能評價

2.2.2.1 基液及交聯性能 按照蘇里格氣田胍膠體系壓裂液配方，采用殘酸返排液處理液作為配液用水配制成壓裂液基液，測試基液pH、黏度、交聯時間及挑掛性能，并與實際施工要求指標進行對比，結果（見表3）。

表3 基液及交聯性能對比結果

2.2.2.2 耐溫耐剪切性能 對于胍膠體系壓裂液，按照一定交聯比將基液進行交聯后，交聯液的耐溫耐剪切性能是最為關鍵的，這一性能直接影響到壓裂施工中交聯液的攜砂性能。若交聯液耐溫耐剪切性能不達標，壓裂支撐劑在交聯液中不能懸浮，往往就會造成施工井出現砂堵問題。

利用殘酸返排液處理液配制瓜爾膠體系壓裂液，使用JL-9交聯劑，按照100:0.35的比例與壓裂液混合，攪拌制備凍膠。采用RS-75流變儀評價該凍膠耐溫耐剪切性能，試驗條件：溫度：100℃、剪切速率：170 s-1、時間：45 min，試驗結果（見圖 1）。

采用殘酸返排液處理液配制的壓裂液，在上述試驗條件下測試其耐溫耐剪切性能，100℃條件下，連續剪切45 min，其凍膠黏度仍保持在112.1 mPa·s，完全達到了現場施工的性能要求。

2.2.2.3 破膠性能評價

（1）破膠液黏度評價：本試驗評價了該壓裂液凍膠在95℃條件下的破膠液黏度，結果表明，過硫酸銨用量在0.01%～0.012%時，150 min內破膠液黏度即可降至5 mPa·s以下，試驗結果（見表4）。

圖1 耐溫耐剪切性能曲線圖

（2）破膠液表/界面張力評價：取上述破膠液，室溫25℃，采用K100表界面張力儀測定了上述破膠液的表面張力和與原油間的界面張力，結果（見表5）。

表4 壓裂液破膠性能測試結果

表5 壓裂液破膠液表/界面張力測試結果

（3）靜態濾失性能評價：采用殘酸返排液處理液配制壓裂液，在95℃條件下評價了該壓裂液體系的靜態濾失性能，結果（見表6）。

（4）殘渣含量評價：采用殘酸返排液處理液配制壓裂液，添加0.012%過硫酸銨，在95℃條件下完全破膠，測試破膠液中的殘渣含量，結果（見表7）。

表7 壓裂液破膠液殘渣含量測試結果

分別采用殘酸返排液處理液和自來水配制壓裂液，對其破膠液的殘渣進行測量，試驗結果表明，殘酸返排液處理液配制的壓裂液，其殘渣性能與自來水配制壓裂液產生的殘渣量相當。

3 結論

利用現有橇裝式油田作業廢水處理裝置，對蘇里格氣田殘酸返排液進行現場處理試驗，對殘酸返排液處理液進行了全面的水質分析，并將處理液用于配制胍膠體系壓裂液，對壓裂液各項性能指標進行了實驗室評價。經測試，利用殘酸返排液處理液配制的胍膠體系壓裂液，其基液黏度、交聯性能、抗溫抗剪切性能等參數均滿足氣田壓裂液性能指標要求。這對蘇里格氣田殘酸返排液處理提供了一個全新的解決思路。

利用殘酸返排液處理液配制的胍膠體系壓裂液目前仍停留于實驗室研究，若將殘酸返排液處理液用于工業配制胍膠體系壓裂液，可能對目前采用清水配制壓裂液的設備及工藝產生影響，還需要進一步研究。