廣東化工2010年第7期www.gdchem.com第37卷總第207期油田污水的應(yīng)用性能研究任穎(延長油田股份有限公司七里村采油廠,陜西延長717111摘要]隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng),油田污水的合理利用越來越受到人們的高度重視。根據(jù)油田污水的水質(zhì)情況,進(jìn)行了油田污水的pH對(duì)壓裂液性能的影響試驗(yàn)、油田污水與壓裂液添加劑的配伍性試驗(yàn)、用油田污水所配制壓裂液性能的評(píng)價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:用油田污水配制壓裂液時(shí),油田污水的pH為7~8,增粘劑小于0.5%,增粘劑混合時(shí)間不小于30h;用油田污水配置水基壓裂液的最佳使用時(shí)間在配制后8h以內(nèi),油田污水與壓裂液添加劑配伍性較好,可以滿足水基壓裂用水的要求關(guān)鍵詞污水;水基壓裂文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)]007186(2010)07004402Study of Applied Performance of Oil Field SewageRen Ying(Qi Li Cun Oil Production Plant, Yanchang Oilfield Corp, Ltd, Yanchang 717111, China)Abstract: With people environmental protection consciousness's gradual enhancement, the oil field sewage's reasonable use receives the people tomore and more. According to oil field sewage's quality, carried out the study of the oil field sewage'pH on the influence of water-based fracturing nuidOil field sewage and fracturing fluid additive compatibility testing, performance evaluation test of fracturing fluid which was prepared of oil field sewagshowed that: when preparing water based fracturing fluids with the oil sewage, oil field sewage s pH of 7 to 8, additive not less than 0.5%, mixed tim30 min; best use of time of the water-based fracturing fluidhin 8 h afer preparation. Oil field sewage mixes well with fracturing fluid additivmeet the requirements of water for water-based fracturing fluid.eywords: oil field; sewage; water-based fracturing fluid1實(shí)驗(yàn)部分的壓裂液與地層水混合后,在儲(chǔ)層局部水的礦化度會(huì)降低,導(dǎo)1.1儀器和助劑致出現(xiàn)大量CaSO4沉淀,致使底層局部結(jié)垢嚴(yán)重,最終使油ET1200紅外油分析儀、ZMND6六速旋轉(zhuǎn)粘度儀、HH8層滲透率降低,從而影響油水井的注采量。恒溫水浴鍋、GGS71-A高溫高壓濾失儀;SYC-109羥內(nèi)基瓜爾膠;FYZP-3助排劑;ZC-105破乳劑;FYNW-3粘土穩(wěn)定劑表1不同水源的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)SYC406殺蔭劑L12實(shí)驗(yàn)方法鄭莊水樣f山凵水121壓裂液與油田污水的配伍性實(shí)驗(yàn)816.331039861406828常溫下,在盛有油田污水的燒杯中根據(jù)壓裂液的21321908622154803分別加入一定量的羥丙基瓜爾膠、破乳劑、助排劑、定劑、pH調(diào)節(jié)劑,攪拌5mn分別觀察其與油田污水性情況。測試其在清水和油田污水中的增稠、破乳、助排、防7564膨等效果148631.22壓裂液的配制5012454762981693652491.5在一定量的油田污水中按比例加入羥丙基瓜爾膠、破乳礦化度155927209632361456307361劑、助排劑、粘土穩(wěn)定劑、pH調(diào)節(jié)劑等,攪拌10min,混合水型Na SO均勻后,按交聯(lián)比100:2~5的比例加入交聯(lián)劑和不同量的破膠劑,再攪拌1~2min后即可形成水基凍膠壓裂液,然后測試其各種性能由表2可以看出,污水與淡水比較雖然具有含油量高、有機(jī)123破膠劑破膠性能的測定物含量高、pH變化大、懸浮物含量高、礦化度高,存在大量的鐵將配制好的壓裂液裝入瓶中密封,置于30℃的恒溫水浴細(xì)菌、硫酸鹽還原蔭劑、腐生菌等特點(diǎn),但這種高礦化度的污水中,觀察其靜態(tài)破膠情況。用烏氏毛細(xì)管粘度劑測定壓裂液在不但能與地層水配伍好,而且能防止粘上膨脹“,經(jīng)物理化學(xué)方法不同時(shí)間的粘度,當(dāng)膠液粘度小于10mPas時(shí)認(rèn)為破膠處理后的污水達(dá)到了注水工藝對(duì)水質(zhì)的要求。由此可見,用處理1.24壓裂液性能測定后的污水配制壓裂液較清水吏加有益于對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)。按照SY51072005“水基壓裂液性能評(píng)價(jià)推薦做法”的有關(guān)規(guī)定,對(duì)壓裂液剪切性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。表2油田回注水對(duì)比分析數(shù)據(jù)結(jié)果與討論Tab2 Calysis data of oilfield injection wa21油田污水的分析清水污水。處理后凹注水。注入水標(biāo)準(zhǔn)不同的水具有不同的成分,因而水的性質(zhì)、用途就有很大70-80的差異性。水是配制壓裂液的主要組分,因而對(duì)油田污水的性含油{ngL)012質(zhì)分析就顯得非常重要2。表1、2列出了不同水源淡水和油懸浮物mgL)微量田回用污水的組分、pH、礦化度、水型等數(shù)據(jù)。硫含量mgL)0.50.2≤0.30由表1可看出,延長的地表淡水中陽離子主要以K、Na顆粒直徑m04311≤0.50為主,陰離子以SO2具多,屬于Na2SO4水型,并且水的礦TGB(個(gè)mL)450102化度也比較低,顯中性;在延長的地層水中,陽離子以Ca2、SRB個(gè)m)210400Na“為主,陰離子以C為主,屬于CaCl2水型,其礦化度FB(↑mL)02懸浮物和細(xì)蔭等指標(biāo)都較淡水高,偏酸性。當(dāng)用大量清水配制收稿日期]2010-0601作者簡介任穎(1970-),女,陜西富縣人,工程師,主要從事質(zhì)量管理與油品、水質(zhì)、壓裂液分析研究工作。2010年第7期廣東化工第37卷總第207期gdchem.com4522pH對(duì)增粘劑的增粘能力的影響是用低p水配成壓裂液的抗剪切性能和儲(chǔ)存性較差。在30℃油田污水的大小諾響到增粘劑在水中的增粘效果和壓叫小于7時(shí),用波水配制的原膠液粘度可維持4h以上不發(fā)性能,油井采出水的水質(zhì)受油井開采時(shí)間和各種增產(chǎn)能生變化,而用污水配制的原膠液粘度,當(dāng)放置時(shí)間大于8h后,影啊如酸化壓裂),油田處理污水的pH隨之變化很大粘度由開始的72mPas急劇下降至15mPas。配制壓裂液時(shí),表3為不同pH的水質(zhì)對(duì)增粘劑的增粘能力以及原膠液穩(wěn)定性回注污水的pH維持在7~8為宜。配制好的原膠液的最佳使影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用時(shí)間是在配液后8h以內(nèi)增粘劑在清水中的增粘程度明顯高于在回注污水中的增表3壓裂液增粘劑在不同pH水中的溶解情況粘程度,用油田間注污水配制壓裂液,維持原膠液的粘度在Tab3 Dissolution of tackifier in different pH50mPas左右時(shí),稠化劑加量應(yīng)大于0.5%;而用清水配制時(shí),樣pH-10mmn內(nèi)的粘度(mPas)30℃下靜置6h水稠化劑加量只要達(dá)到0.4%就能滿足原膠液粘度要求。這是由0.35%040%0.50%的粘度(mPas)回注污水的特殊性引起的。山此可見,用叫注污水配制壓裂液3油田污水與壓裂添加劑的配伍性油田污水與壓裂液各種添加劑是否配伍影響到壓裂液污57質(zhì)量和壓裂效果。油田污水雖然能達(dá)到注入水的要求,但因回注污水本身的特殊性,用油田污水配制壓裂液時(shí),必須考察它注:百分?jǐn)?shù)為增粘劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與壓裂液各種添加劑的配伍性表4為壓裂用各種漆加劑與油田污水的配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)由表3可以看出,在增粘劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí),增粘劑在果低pH水中的增稠效果明顯優(yōu)于在高pH水中的增粘效果。但表4回注污水對(duì)壓裂液添加劑性能的影響Tab 4 Effect of injection water to performance of fracturing破乳劑助排劑現(xiàn)象存在沉淀透亮、不分層透亮、不分層透亮、不分層透亮、不分層效能%注:以各種添加劑在清水中測試數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),油田污水中測試數(shù)據(jù)與消水中測試值之比表示其在油田污水中的效能表4可以看出,將各種添加劑加入到油田污水中,大部242破膠性及殘?jiān)帜芫鶆蚍稚?靜置24h后溶液透亮,沒有沉淀和分層現(xiàn)象按試驗(yàn)方法在恒溫水浴中靜態(tài)考察壓裂液的破膠性能問說明添加劑與油田污水配伍性基本良好;從各種添加劑在油田具體方法是用毛細(xì)管粘度計(jì)測定壓裂液在不同時(shí)間段的粘度污水中的使用效能看,除了增粘劑在油田污水中增粘能力降低結(jié)果見表6了18%,殺菌劑的殺菌效果降低11%,其他各種添加劑性能由表6可以看出,在同一溫度下,當(dāng)壓裂液配方一定時(shí)基本保持在95%以上。另外用油田污水配原膠液較清水?dāng)嚢栌们逅渲频膲毫岩狠^回注污水配制的壓裂液耐剪切,破膠時(shí)時(shí)間長,一般要30min才可徹底分散溶脹。原因在于油田污間長,但是,兩種壓裂液的破膠液殘?jiān)肯喈?dāng)。這說明用污水礦化度高和存在一定量憎水基分子,降低了其在水中的分散水配制的壓裂液不會(huì)產(chǎn)生多余的殘?jiān)芙獾乃俣取，F(xiàn)場用油出污水配制原膠液必須充分來盡可能消除增粘劑在油田污水中溶解不完全問題。另外表6壓裂液的破膠性能及殘?jiān)ｄ粤裘茁」艿男裕ぽ^路性久,以防腐敗變Tab.6 Gel breaking performance and residue of fracturing fluid241抗剪切性壓裂液類型溫度剪切粘度破膠殘液粘度殘?jiān)堪凑諏?shí)驗(yàn)方法配制壓裂液、按壓裂液的評(píng)價(jià)方法對(duì)用清水和/℃/mPas)時(shí)間 h /(mPa's)/mngt注污水配制的壓裂液進(jìn)行抗剪切評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。壓裂液配方:增粘污水壓裂液3059896劑+0.2%粘上穩(wěn)定劑+02%破乳劑+02%助排劑+0.05%破膠劑。其中在清水中增粘劑加量為04%,油田污水中加量為0.5%由表5可看出,采用清水和油田污水配制的壓裂液243濾失和傷害170s1下連續(xù)剪切,在40min前,兩種壓裂液的粘度相差不對(duì)污水壓裂液與清水壓裂液的濾失性和對(duì)巖心的傷害率大,但是當(dāng)剪切時(shí)間大于40min時(shí),油田污水配制的壓裂液進(jìn)行了測定,結(jié)果見表7。的粘度隨剪切時(shí)間的延長,其下降速度明顯大于清水配制的壓裂液。當(dāng)連續(xù)剪切60min時(shí),采用清水配制的壓裂液粘度約表740℃時(shí)壓裂液的濾失性為58mPas,而油田污水配制的壓裂液粘度將為42mPas,較Tab.7 Filter loss performance of fracturing fluid in 40 C清水下降了16mPas。這可能是由于污水特殊性質(zhì)所決定的壓裂液類型破膠劑加量%濾失系數(shù)巖心滲透率在實(shí)際工作中,應(yīng)根據(jù)壓裂規(guī)模、攜沙比和井深情況,適當(dāng)調(diào)MIO m min)的回復(fù)率整破膠劑在壓裂液中的加量,以滿足施對(duì)壓裂液粘度的要求油田污水壓表5抗剪切性能比較Tab. 5 Comparison of anti-shear清水壓裂液剪切時(shí)間污水配置壓裂液的清水配置壓裂液的in粘度(mPas)粘度/mPas)由表7可以看出,在相同條件下,油田污水壓裂液的濾失系數(shù)和對(duì)巖心的傷害與清水壓裂液基本相當(dāng)。3結(jié)論(1)用油田污水配制壓裂液能基本滿足壓裂要0000288(2)用油田污水配制壓裂液時(shí)油田污水的pH在70~8.0稠化劑加敏不少于0.5%配制原膠液的攪拌時(shí)間不少于30mn為宜;原膠液的最佳使用時(shí)間是配制8h以內(nèi)。57(3)用油田污水配制壓裂液既解決了油田污水的處理和回(下轉(zhuǎn)第54頁)10年第7期ww.gdchem.com第37卷總第207期累得越多,失水的量也越多。另外也進(jìn)一步說明氧化鋁主要是在陳化階段形成包膜,并幾這個(gè)階段的pH應(yīng)在75左右。15包覆氧化鋁的粉體親油性能的比較將氧化鋁包覆改性后的ZO2產(chǎn)品稱取相同質(zhì)量放入帶膠塞的比色管中,加入不同的溶劑,然后超聲分散20min,靜置觀察。4010是指荷蘭公司的EFKA4010,防聚凝高分子分散劑,適用于穩(wěn)定有機(jī)或無機(jī)顏料和碳黑,尤其優(yōu)于鈦白粉和消光粉。適用于一般溶劑型涂料分散用途。從表2中結(jié)果可知氧化鋁包覆后ZnO2顆粒的親油疏水性煅燒后得到一定的改善,能有效分散于二甲苯和醋酸丁酯等有機(jī)溶劑中。二甲苯與醋酸丁酯是涂料工業(yè)中常用的有機(jī)溶劑。而納米粉體要應(yīng)用于油性涂料中,必須要有很好的親油性,從表7種可以看到氧化鋁改性后的粉體能夠分散在油性體系中4#30圖3pH=9-10時(shí)氧化鋁改性納米ZO2粉體煅燒前后XRD圖明顯的分層Fig3 The XRD of ZrO2 coating Al2O, at pH 9-10 calcination表2氧化鋁包覆后ZrO2納米粉體在不同溶劑中的分散性comtrast with uncalcinationTab. 2 The dispersity at different dissolvant of nano ZrO214煅燒失重率分析實(shí)驗(yàn)中偏鋁酸鈉溶液滴加完畢后pH調(diào)節(jié)至9~10,按恒品1#23#4#溫陳化時(shí)間不同而取樣。1"到6的陳化時(shí)間分別為未改性、0、溶劑水無水乙四氫呋醋酸丁酯醋酸丁酯30、60、90、120min將6個(gè)樣品稱取相近質(zhì)量,1號(hào)樣為未改性樣品,在900℃分散不分不分散不分散分散分散很好分散煅燒Ih,逐步冷卻后,用電子天平稱量得出表1數(shù)據(jù)表1氧化鋁包覆后ZrO2納米顆粒煅燒失重率2結(jié)論Tab 1 Calcination weight loss rate of zrOz coating AhO表面包覆氧化鋁的最佳工藝條件是陳化階段pH在75左右。實(shí)驗(yàn)證明,溫度對(duì)改性的效果影響不大。在這種工藝條件靜重g1.001300081.0008100081.0012下能形成致密的包覆膜,能改善其親油疏水性,并且包覆氧化減少重敏g00138001510.01690.02470.0261鋁的納米ZnO2較好的溶于二甲苯與醋酸酯中,它們是涂料失水率.511.69工業(yè)中常用的有機(jī)溶劑化鋁改性的納米粉體親油效果不是太明顯,但添加分散28劑4010后能夠有效的提高其親油性,這對(duì)于希望將氧化鋁改性的納米粉體應(yīng)用于有機(jī)溶劑屮有很好的參考作用。參考文獻(xiàn)[]程學(xué)群,納米TO2表面改性研究及其在涂料中的應(yīng)用D],碩士研究生畢業(yè)論文,南京:南京理工大學(xué),20042張立德,牟季美,納米材料和納來結(jié)構(gòu)M北京:科學(xué)出版社,2001「3]毋偉,陳建峰,盧壽慈,等,超細(xì)粉體表面修飾M],北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20044張玉龍,高樹理,納米改性劑[M]北京:國防工業(yè)出版社,2004[5高濂,李蔚著,納米陶瓷M],北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20026}鄒建,高家誠,王勇,等.納米TO2的氧化鋁表面改性及表兵器204060材料科學(xué)與工程,2004,(5):4648鄒建,高家誠,王勇,等,納米TO2表面包覆氧化鋁的熱力學(xué)門.2004圖4氧化鋁包覆后ZrO2納米顆粒的煅燒失重率35),573-575Fig 4 Calcination weight loss rate of ZrO2 coating Al2O[8]Kong Y, Kim s, Kim H, et al. J Am Ceram Soc. 1999, 82(1)2963-2968覆到Z02顆粒表面,而是形成游離于ZO2間的鋁化合物(本文文獻(xiàn)格式:彭麗玲納米二氧化鋯包覆氧化鋁方法的研A|OOH或A(OH2。煅燒失重的主要原因是AOOH或AOH010,37(7):53-54)脫水,結(jié)晶為Al2O3。隨著陳化時(shí)間的延長,鋁化合物的量積(上接第45頁[5李升芳,李漢周,徐衛(wèi)華,等陳堡油田回注污水回注配伍性分析U,油注費(fèi)用,又解決了壓裂用水短缺的問題。(4)用油田污水配制壓裂液減少了污水的排放,減少環(huán)境6]李健萍,王穩(wěn)桃,低溫壓裂液及其破膠技術(shù)的研究與應(yīng)用U特種油氣污染,保護(hù)了環(huán)境和資源藏,2009,4(16)參考文獻(xiàn)(本文文獻(xiàn)格式:任穎.油田污水的應(yīng)用性能研究J]廣東化占任春.羥丙基胍爾膠壓裂液的研究與應(yīng)用團(tuán),石油鉆采工藝工,2010,37(7):4445)2]陳國華.水體油污治理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20023楊云霞,張曉健,我國主要油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及向題[].油氣田《廣東化工》歡迎訂閱歡迎投稿地面匚程,2001,20(1):454]陳健,鄭海軍,油田回注污水處理回注技術(shù)研究門,北方環(huán)境,2004,www.gdchem.com29(3):1923