廣東化工2010年第7期.44.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對壓裂液性能的影響試驗、油田污水與壓裂液福加劑的配伍性試驗、用油田污水所配制壓裂液性能的評價試驗。試驗結(jié)果表明:用油田污水配制壓裂液時，油田污水的pH為7~8,增粘別小于0.5 %,增粘劑混合時間不小于30 h;用油田污水配置水基壓農(nóng)液的最佳使用時間在配制后8h以內(nèi)，油田污水與樂鬟液添加劑配伍性較好，可以滿足水基6裂用水的要求。[關(guān)鍵詞]油田;污水;水基壓裂液(中圖分類號|x5[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號00-186010)00440220Study of Applied Performance of Oil Field SewageRen Ying.(Qi Li Cun Oil Production Plant, Yanchang Oilfield Corp, Ltd, Yanchang 7111, China)Abstract: With people environmental protection consciousness's gradual enhancement, the oill field sewage's reasonable use receives the people to take scriouslymore and more.dingto 'oil field swag's qualiy, crried out the study of the oil field sewage' pH on the influence of water-based frcturing fluid performance.more.Oil field sewage and frcturing fluid adive comparibilityt tstig, performance evaluation test of frcuing fuid which was prepared of oil field sewage The resuitsshowed 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 time not less than30 min; best use of time of the water-based fracturing fuid was within 8 h afer preparation. Oil field sewage mixes well with fracuring fluid additive, which canmeet the requirements of water for water- based fracturing fluid.Keywords: oil field; sewage; water based fracturing fluid1實驗部分的壓裂液與地層水混合后，在儲層局部水的礦化度會降低，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、ZNN-D6 六速旋轉(zhuǎn)粘度儀、HH-8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羥丙基瓜表1不同水源的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)爾膠; FYZP-3助排劑; ZC-105破乳劑; FYNW-3粘土穩(wěn)定劑;SYC-406殺菌劑。Tab.1 Analysis data of diferent origin water_ mgL1.2 實驗方法項目鄭莊水樣管 f山水樣6394584#1.2.1壓裂液與油田污水的配伍性實驗K*、Na”5623.235816.3310398.6 14068.28常溫下，在盛有油田污水的燒杯中,根據(jù)壓裂液的配比，M2:a2*213.21536.89086.2215480.3分別加入一定量的羥丙基瓜爾膠"、破乳劑、助排制、粘土穩(wěn)M48.665 4425.4460定劑、pH調(diào)節(jié)劑，攪拌5min分別觀察其與油田污水的相溶446.67632.882132.62236.5性情況。測試其在清水和油田污水中的增稠、破乳、助排、防HCO,488.77756.4682.33膨等效果。CO3.71.25148.6310.356.911.2.2壓裂液的配制So25012.454762.981693.65 2491.52在一定量的油田污水中按比例加入羥丙基瓜爾膠、破孚礦化度1559.272096.323614.56 3073.61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,Na :SO4CaCl2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pH97.56.3膠劑，冉攪拌1~2 min后即可形成水基凍膠壓裂液，然后測由表2可以看出，污水與淡水比較雖然具有含油量高、有機(jī)1.2.3破膠劑破膠性能的測定物含量高、pH變化大、懸浮物含最高、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 C的恒溫水浴細(xì)菌、硫酸鹽還原菌劑、腐生菌等特點，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:膨脹",經(jīng)物理化學(xué)方法不同時間的粘度，當(dāng)膠液粘度小于10 mPa's時認(rèn)為破膠。處理后的污水達(dá)到了注水工藝對水質(zhì)的要求。由此可見，用處理1.2.4壓裂液性能測定后的污水配制壓裂液較清水更加有益于對儲層的保護(hù)。按照SY/T5107-2005“水基壓裂液性能評價推薦做法"的有關(guān)規(guī)定，對壓裂液剪切性能進(jìn)行評價。表2油田回注水對比分析數(shù)據(jù)2結(jié)果與討論_Tab.2 Comparison analysis data of oilfeld injection water2.1油田污水的分析項清水污水處理后回往污水 建入水標(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)H.1 7.47.0-8.0的差異性。水是配制壓裂液的主要組分,因而對油田污水的性含油最/(mgL)0 1234.28≤5.00質(zhì)分析就顯得非常重要123。表1、2列出了不同水源淡水和油懸浮物(mgL").6 38.54.32微最田回用污水的組分、pH、礦化度、水型等數(shù)據(jù)。破含量/mo1h012027≤0.30由表1可看出，延長的地表淡水中陽離子主要以K*. Na"中國煤化工43≤0.50為主，陰離子以SO,具多，屬于Na SO4水型，并且水的礦TG02化度也比較低，顯中性;在延長的地層水中，陽離子以Ca2t、THCNMHGooNa為主，陰離子以Cr為主，屬于CaCl2水型，其礦化度、B/個mL*0懸浮物和細(xì)菌等指標(biāo)都較淡水高，偏酸性。當(dāng)用大量清水配制透光度/%99__ 68_98.8[收稿日期] 2010-06-01[作者簡介任穎(1970-), 女陜西高縣人，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期東化I第37卷總第207期www.gdchem.com.45.2.2 pH對增粘劑的增粘能力的影響是用低pH水配成樂裂液的抗剪切性能和儲存性較差。在30 C.油田污水pH的大小影響到增粘劑在水中的增粘效果和壓pH小于7時，用淡水配制的原膠液粘度可維持48h以上不發(fā)裂液的性能,油井采出水的水質(zhì)受油井開采時間和各種增產(chǎn)能生變化,而用污水配制的原膠液粘度，當(dāng)放置時間大于8h后，力的影響(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72mPa's急劇下降全15mPaSo配制壓裂液時，表3為不同pH的水質(zhì)對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驗結(jié)果。用時間是在配液后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，用油田回注污水配制壓裂液，維持原膠液的粘度在Tab.3_ Dissolution of tackifier in different pH50mPa's左右時，稠化劑加量應(yīng)大于0.5%;而用清水配制時，pH10 min內(nèi)的粘度(mPa:s)30 C下靜置6h稠化劑加量只要達(dá)到0.4 %就能滿足原膠液粘度要求。這是由樣0.35% 0.40% 0.50% 的粘度(mPas)回注污水的特殊性引起的。山此可見，用回注污水配制壓裂液清.65S73892.3油田污水與壓裂添加劑的配伍性水3324968油田污水與壓裂液各種添加劑是否配伍影響到壓裂液的污.2415772質(zhì)氧和壓裂效果。油田污水雖然能達(dá)到注入水的要求，但回539注污水本身的特殊性，用油田污水配制壓裂液時，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為壓裂用各種添加劑與油田污水的配伍性實驗結(jié)由表3可以看出，在增粘劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)- -定時，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回注污水對壓 裂液添加劑性能的影響Tab.4 Effcct of inicction water to performance of fracturing fluid additive_指標(biāo)增粘劑精土穩(wěn)定劑破乳劑助排劑現(xiàn)象存在沉淀透宛、不分層透亮、不分層透亮、不分層.效能%82969598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。由表4可以看出,將各種添加劑加入到油田污水中,大部2.4.2破膠性及殘渣分能均勻分散，靜置24 h后溶液透亮，沒有沉淀和分層現(xiàn)象，按試驗方 法在恒溫水浴中靜態(tài)考察壓裂液的破膠性能l6),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)管粘度計測定壓裂液在不同時間段的粘度，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I1 %,其他各種添加劑性能由表6可以看出，在同一溫度下，當(dāng)樂裂液配方一定時，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，破膠時時間長，--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渣含量相當(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產(chǎn)生多余的殘渣。溶解的速度?，F(xiàn)場用油田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。另外殺菌劑在油田污表6壓裂液的破膠性 能及殘渣水中的殺菌效果降低，配制好的原膠液不宜久存，以防腐敗變質(zhì)。Tab.6 Gel breaking performance and residue of fracturing fluid2.4油田污水配置的壓裂液的性能壓裂液類型溫度剪切粘度 破膠 殘液粘度 殘進(jìn)含量2.4.1抗剪切性/(mPas)__時間/h /(mPa:s)_/mgL)按照實驗方法配制壓裂液、按樂裂液的評價方法對用清水和污水壓裂液4.896回注污水配制的壓裂液進(jìn)行抗剪切評價實驗。壓裂液配方:增粘劑+0.2 %粘上:穩(wěn)定劑+0.2 %破乳劑+0.2 %助排劑+0.05 %破膠劑。清水壓裂液3076_6203其中在清水中增粘劑加量為0.4%，油田污水中加量為0.5 %。2.4.3濾失和傷害由表5叮看出，采用清水和油田污水配制的壓裂液在30 C、對污 水壓裂液與清水壓裂液的濾失性和對巖心的傷害率170。下連續(xù)剪切，在40 min前，兩種長裂液的粘度相差不.進(jìn)行了測定，結(jié)果見表7。大，但是當(dāng)剪切時間大于40 min時，油田污水配制的壓裂液的粘度隨剪切時間的延長,其下降速度明顯大于清水配制的壓表7 40 C時壓裂液的濾失性裂液。當(dāng)連續(xù)剪切60 min時，采用清水配制的壓裂液粘度約為58 mPa's,而油田污水配制的壓裂液粘度將為42 mPa's,較Tab.7 Filter loss performance of fracuring fuid in 40 C清水下降了16 mPa'S。這叮能是由于污水特殊性質(zhì)所決定的。壓裂被類型破膠劑加量%濾失系數(shù)巖心滲透率在實際工作中，應(yīng)根據(jù)壓裂規(guī)模、攜沙比和井深情況，適當(dāng)調(diào)(10'mmin')的同復(fù)事%整破膠劑在壓裂液中的加量，以滿足施工對壓裂液粘度的要求。油田污水壓0.03860.051.03表5抗剪切性能比較0.041.01清水壓裂液8Tab.5 Comparison of anti-shear performance0.06剪切時間污水配置壓裂液的清水配置IR裂液的/qin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015162系數(shù)和對巖心的傷害與清水壓裂液基本相當(dāng)。973結(jié)中國煤化工足壓裂要求。208S水的pH在7.0~8.0，30稠化劑MHcNMHG在樣時間不少于30min4075為宜;原膠液的最佳使用時間是配制8h以內(nèi)。5069(3)用油田行水配制壓裂液既解決了油田污水的處理和回6((下轉(zhuǎn)第54頁)廣東化工2010年第7期.54.www.gdchem.com第37卷總第207期1400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，開幾這個階段的gH應(yīng)在7.5左右。1200F1.5包覆氧化鋁的粉體親油性能的比較1100將氧化鋁包覆改性后的ZrO2產(chǎn)品稱取相同質(zhì)最放入帶膠塞的比色管中, .。加入不同的溶劑劑，文.20 min，靜置觀察。4010是指簡蘭公司的EA-4010， 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)于鈦白粉和耳600消光粉。適用于一般溶劑型涂料分散用途。400從表2中結(jié)果可知氧化鋁包覆后ZrO2顆粒的親油疏水性最燒后得到一定的改善,能有效分散于二甲米和醋酸丁酯等有機(jī)溶劑中。二甲苯與酷酸丁酯是涂料工業(yè)中常用的有機(jī)落劑。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種叮以看到氧化鋁改性后的粉體能夠分散在油性體系中。4#30min后已經(jīng)出現(xiàn)粉層，但加入分散劑的5#72 h后依然看不到圖3 pH=9~ 10時氧化鋁改性納米ZrO2粉體煅燒前后XRD圖明顯的分層。Fig.3 The XRD of ZrO2 coating Al2O3 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 dissolvants of nano ZrO2coating Al2O31.4煅燒失重率分析實驗中偏鋁酸鈉溶液滴加完畢后pH調(diào)節(jié)至9~10,按恒樣品1#3#4#5#溫陳化時間不同而取樣。I°到 6°的陳化時間分別為未改性、0、溶劑水無水乙四氫呋 醋酸 丁酯醋酸丁席二甲[A](4010)30、 60、 90、 120 min。將6個樣品稱取相近質(zhì)晝,1號樣為未改性樣品,在900 C不分散不分散分散分散很好煅繞Ih,逐步冷卻后，用電子天平稱量得出表I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 ZrO2 coating Al2O表面包覆氧化鋁的最佳工藝條件是陳化階段pH在7.5左!”2°_3"4°5"6°右。實驗證明，溫度對改性的效果影響不大。在這種工藝條件靜重最(g 1.0013 10002 .00088 .00088 10008 1.0012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最(g 0.0138 0.0142 0.0151 0.0169 0.0247 0.0261鋁的納米ZrO2較好的溶于二甲苯與醋酸丁酯中，它們是涂料失水電%1.3_ 1.42 1.511.62.472.61工業(yè)中常用的有機(jī)溶劑。氧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，這對于希望將氧化鋁改性的納米粉體應(yīng)用于有機(jī)溶劑中有很好的參考作用。26-2.參考文獻(xiàn)[1]程學(xué)群.納米TIO2表面改性研究及其在涂料中的應(yīng)用[D].碩士研究生:22畢業(yè)論文，南京:南京理工大學(xué)，2004.[2]張立德，牟季美.納米材料和納米結(jié)構(gòu)[M].北京:科學(xué)出版社，200.[3]毋偉，陳建蜂,盧壽慈，等.超細(xì)粉體表面修飾[M].北京:化學(xué)工業(yè)水1.8-[4]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，2002.1.[6]鄒建，高家誠，王勇，等.納米TiO2的氧化鋁表面改性及表[]，兵器020406080100120材料科學(xué)與工程，2004, (5): 46-48.[7]鄒建,商家誠，王勇，等.納米TiO2表面包氧化鋁的熱力學(xué)[].2004,圖4氧化鋁包覆后 ZrO2納米顆粒的煅燒失重率5(35), 573-575.[8]KongY, Kims, KimH, etal. J.Am.Ceram.Soc.. 199, 82(1):Fig.4 Calcination weight loss rate of ZrO2 coating Al2O32963-2968.由于陳化階段的pH控制在9~10之間，鋁化合物沒有包(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覆到ZrO2顆粒表面，而是形成游離于ZrO2間的鋁化合物究[J].廣東化工，2010, 37(7): 53-54)AIOOH或Al(OH)3o煅燒失雨的主要原因是AIOOH或Al(OH)3脫水，結(jié)晶為Al2O3。隨著陳化時間的延長，鋁化合物的量積(上接第45頁)[5]李升芳，李漢周，徐衛(wèi)華,等.陳堡油田回生污水國注配伍性分析[D.油注費用，又解決了壓裂用水短缺的問題。氣田地面工程，2003, 22(8): 22, 30.(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]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[I].特種油氣污染，保護(hù)了環(huán)境和資源。藏, 2009, 4(16).(本文中國煤化工性能研究[U].廣東化[川]占任器，羥丙其胍爾膠壓裂液的研究與應(yīng)用用，石油鉆采工藝,.1996.1810):82-88.1HCNMHG"[1陳國華，水體油污治理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.._(3]楊云霞，張曉健.我國要油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及問題[J].油氣田《廣東化工》歡迎訂閱歡迎投稿地面工程|], 2001, 20(): 4-5.[4]陳鍵，鄭海軍。油田回注污水處理回住技術(shù)研究[D].北方環(huán)境，2004,www. gdchem.com29(3): 19-23.