不同体系压裂返排液重复利用处理与应用.docx

? ? 不同体系压裂返排液重复利用处理与应用 ? ? 岳自恒，田昊，李宁军，岳占岐 （1.陕西海默油田服务有限公司，陕西 西安 710065；2.江苏中车机电有限公司，江苏 盐城 224199） 在压裂作业结束后，会有30%～60%的压裂液返排至地面形成压裂返排液，这些压裂返排液含有大量悬浮物、大颗粒机械杂质、残余的压裂液添加剂和地层水。长庆油田陇东地区一个井场出现胍胶、EM30、稠化水等多种压裂体系的返排液，导致压裂返排液成为一种高黏度、高污染的多相分散体系[1]。目前对压裂返排液的处理方式有回注、焚烧、回配和外排[2]。由于环保政策的日益严格和处理成本限制，压裂返排液处理后回配是对返排液资源化利用的最好选择[3-4]。影响压裂返排液回配的主要影响因素包括有机杂质、悬浮物、聚合物、矿化度离子以及残留添加剂[5]。周国娟[6]对油田压裂返排液采用浓硫酸氧化/Fenton-絮凝的处理后，达到油田回注水要求。何婷婷[7]研究表明残余交联剂和残余破交剂是影响返排液重复利用的关键因素，经有效处理后能实现压裂返排液的重复再利用。同霄[8]对压裂返排液水质进行分析后，确定了影响返排液重复利用因素以及相关的处理工艺。但为解决同一井场压裂用水紧缺，针对混合压裂液资源化回配利用问题，进行了室内可行性研究，根据现场情况采用药剂优化、工艺设备改进等措施，实现了EM30 和稠化水的压裂返排液处理后回配胍胶压裂液回配目标，为以后的返排液回配提供实践依据。 1 压裂返排液水质分析及回配可行性分析 长庆某油井现场，XX 井位于甘肃省，目的层为长7 下、长7 上、长32 层，长7 下层采用稠化水清洁压裂液体系，长7 上层采用EM30 压裂体系，长32 层采用胍胶压裂体系。甲方要求对XX 井长7上、下两层的压裂产生的稠化水和EM30 混合返排液进行处理，处理后清水用于重复配制胍胶压裂液。采用现场的压裂返排液经过预处理之后配置基液和交联试验发现，基液表观黏度20～40 mPa·s；交联剂后，快速搅拌，胶体出现脆、碎的现象，无法正常挑挂。观察液体底部有沉淀产生。因此，必须对其进行处理才能达到重复配液要求。 1.1 压裂返排液水质分析 现场取原液罐中EM30 和稠化水的混合压裂返排液10 L，用于室内化验分析，分析方法和结果参照《胍胶压裂返排液重复配液水质标准》（Q/SYCQ 3559—2015，标准限值见表1。 表1 压裂返排液原液分析结果 从表1数据可以看出，除pH 在重复配液水质要求的范围内外，其他指标均超过重复配液水质要求，分析原因如下：水中的杂质、岩屑、垢、胶体以及细菌导致悬浮物含量高；由于水中的二价铁被氧化成三价铁，水由黄褐色变为黑色；聚丙烯酰胺的大分子水解和一些小分子醇类挥发引起COD 变化和氨氮浓度高，这种情况导致水体容易腐败，臭味大；水中残留的部分酰胺类物质和表面活性剂的存在，使得水中的胶体非常的稳定；大量地层水混入返排液中，导致水中矿化度离子含量很高，这样混合的压裂返排液水样十分复杂，给回配胍胶压裂液带来了很大的影响[9-11]。不同压裂液在配液时，关注的影响因素不一，这些影响因素也为后期不同体系压裂返排液之间重复配液创造了可能，也是后期关注的重要指标。 1.2 回配可行性分析 1.2.1 技术可行性研究 1）胍胶压裂返排液配置胍胶压裂液。胍胶压裂返排液中影响重复配液的因素包括有机杂质、残余胍胶、悬浮物、钙镁铁离子、残余交联剂（硼离子）、细菌等[12]。通过氧化降黏、化学软化除钙镁铁离子、絮凝沉降去除悬浮物和细菌后，残留的硼离子还是会影响返排液重复配液，需要膜过滤、树脂吸附的工艺将返排液中的硼离子从 60～80 mg·L-1降到10 mg·L-1以下，这样便导致处理工艺流程长、工艺复杂、操作难度大，对人员的技术水平要求较高[13]。 2）EM30 压裂返排液配置胍胶压裂液。EM30压裂液的主要特点就是环保低摩阻且可回收，在其返排液中主要含有聚丙烯酰胺聚合物、悬浮物等污染物，胍胶在含有聚合物的溶剂中，线团呈卷曲和紧缩，链段之间易于接近形成一些缔结点，线团密度增加，导致胍胶溶胀起黏慢[10-11]。这些污染物可以通过常规氧化、絮凝等工艺去除。由于EM30 体系返排液中不含硼离子，在回配胍胶压裂液时，无需复杂的工艺设备，大大简化了处理流程，水质稳定。 3）稠化水压裂返排液配置胍胶压裂液。由于稠化水压裂液主要采用长链脂肪酸季胺盐类阳离子配置，不需要加入交联剂便可携砂，无需加入大量的化学药剂[14-15]。现场对稠化水压裂返排液简单过滤后多次循化使用，最后的稠化水返排液的矿化度离子浓度很高，因此，对于稠化水返排液重复配置胍胶压裂液时，应重点关注矿化度离子和悬浮物。 综上所述，采用EM30 体系和稠化水返排液配置胍胶压裂液重点关注悬浮物、石油类、高分