长庆气田胍胶返排液离子处理剂RXM-1研究与应用

高 峰，程 芳，李 强，廉玉起，邓卫珍

（西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710018）

长庆气田胍胶返排液离子处理剂RXM-1研究与应用

高 峰，程 芳，李 强，廉玉起，邓卫珍

（西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710018）

本文根据长庆气田瓜尔胶返排液的特点以及回收再利用中存在的问题，结合现场施工工艺开发了RXM-1离子处理剂。该处理剂能迅速与钙、镁等金属离子生成水溶性螯合物，消除金属离子对耐温耐剪切性能的影响，防止碱性环境出现沉淀造成储层伤害，并可以屏蔽残余的硼交联剂，防止基液返胶。同时，RXM-1离子处理剂中的高效杀菌剂可保证施工过程中基液黏度。目前，RXM-1离子处理剂在13口井进行了现场应用，应用效果良好。

压裂返排液；性能评价；现场应用

随着压裂施工环保要求的逐步提高，压裂液返排液回收再利用成为长庆油田“工厂化”施工模式的必然选择。传统的物理处理工艺经过泥浆池沉降、絮凝沉降、离心过滤等环节后再进行配制压裂液，处理后液体机械杂质含量明显降低但处理效率低、处理量有限，处理环节多、处理成本高，并且絮凝剂用聚氯化铝，大量离子溶解到返排液中，处理后离子含量反而增大，影响体系交联、耐温耐剪切等性能[1]；传统的物理处理工艺可以保留有效组分，屏蔽氧化剂、硼离子等离子，在长庆油田得到了一定的推广应用，但处理环节多、工艺繁琐，现场存在液体腐败变质的问题。

1 RXM-1离子处理剂的研究

1.1 返排液重新利用解决途径

长庆气田的压裂返排液主要有压裂施工前的洗井废水、压裂液破胶后的残液以及放喷时产出的地层水，成分复杂[2-4]。通过对长庆油田不同区块胍胶压裂液返排液中离子含量、黏度、pH值、细菌含量、机械杂质含量等性能指标的分析，确定了返排液重新配制压裂液时的影响因素和解决途径（见图1）。

图1 胍胶返排液重复利用时存在问题及解决途径

胍胶返排液中含有大量细菌，而现有杀菌剂抑制微生物繁殖的pH环境要保持在8.5以上，而且大多数广谱杀菌剂均存在开始作用时间长、抑菌时间短的缺点；胍胶作为一种水溶性增稠剂，其水合起黏也需要一定的最佳pH值环境，羟丙基瓜尔胶一般为5≤pH≤8，并且由于返排液中含有残存的硼交联剂，为抑制硼酸盐的释放，液体pH值需保持在7以下，因此，杀菌与胍胶起黏、抑制返胶存在pH值环境的矛盾，传统工艺无法避免这组矛盾关系，需研究一种新的回收再利用工艺和离子处理剂，保证胍胶压裂返排液在回收利用过程中具有较高的黏度、良好的耐温耐剪切性能。

1.2 RXM-1离子处理剂的开发及使用流程

根据实验中确定的解决途径，笔者将大容量螯合剂、高效杀菌剂、耐温增强剂进行复配，开发了适用于长庆气田胍胶压裂返排液回收再利用的RXM-1离子处理剂。该处理剂具有屏蔽钙镁离子，提高耐温耐剪切性能、防止碱性环境出现沉淀造成储层伤害，高效杀菌，保证施工过程中基液黏度，屏蔽残余交联剂，避免返胶。对回收再利用工艺（见图2）进行调整，避免了胍胶起黏、基液杀菌、液体返胶的pH值环境冲突。

图2 RXM-1离子处理剂使用流程

2 实验结果与讨论

2.1 钙镁离子络合能力

配制1 000 mg/L钙离子、400 mg/L镁离子的混合液，加入不同量RXM-1后按水质分析中方法滴定钙镁离子的含量，实验结果（见图3）。

由图3可知，RXM-1离子处理剂先络合镁离子再络合钙离子，每0.1%RXM-1约络合140 mg镁离子或220 mg钙离子，络合稳定，即使加入1.0%TJ-1压裂用增强剂（溶液pH＝14）也未出现沉淀。

2.2 耐温增强能力

取长庆油田气区A井和B井返排液，沉降过滤后加入0.3%RXM-1处理剂，搅拌均匀，按1∶1比例与0.8%浓度的CJ2-6羟丙基瓜尔胶清水溶液混合均匀后评价体系耐温性能，实验结果（见图4）。

由图4可知，在A井的返排液加入0.3%RXM-1离子处理剂之后，体系耐温能力由75℃提高至105℃，B井返排液体系耐温能力由50℃提高至90℃，说明RXM-1离子处理剂有效络合了返排液中钙镁离子，与耐温增强剂共同作用，改善了体系耐温性能，使返排液配制的液体体系满足气井90℃耐温要求。

图3 RXM-1络合钙镁离子含量

图4 RXM-1对体系耐温性能影响

图5 A井返排液加入RXM-1离子处理剂后90℃耐温耐剪切性能

2.3 体系耐温耐剪切性能

取长庆油田气区A井返排液，沉降过滤后加入0.3%、0.5%的RXM-1处理剂，搅拌均匀，按1∶1比例与0.8%浓度的CJ2-6羟丙基瓜尔胶清水溶液混合均匀后评价体系耐温耐剪切性能，实验结果（见图5）。

由图5可知，与去离子水相比，返排液配制的液体耐温耐剪切性能较差。加入0.3%～0.5%RXM-1离子处理剂明显改善返排液配制液体的耐温耐剪切性能。

2.4 体系黏度保持率

取长庆油田气区C井返排2 h的液体沉降过滤后加入0.1%、0.3%、0.5%的RXM-1处理剂，搅拌均匀，按1∶1比例与0.8%浓度的CJ2-6羟丙基瓜尔胶清水溶液混合均匀后评价体系黏度保持率，实验结果（见表1）。

由表1数据可知，加入0.3%～0.5%处理剂后液体黏度保持时间明显增长，虽然静置12 h后损失一半黏度，但静置1 h液体黏度降低不明显，可满足现场“即混即用”的施工工艺。

表1 加入RXM-1后液体黏度保持率

3 现场应用

3.1 现场使用流程

结合现场返排液处理设备，根据离子处理剂RXM-1的作用性质设计了返排液处理流程（见图6）。

图6 RXM-1现场使用流程

3.2 现场施工情况

RXM-1离子处理剂现场实验13口井，并在5口井的携砂液阶段采用返排液与高浓度胍胶基液混合的方式进行了实验，体系交联良好、施工压力平稳、平均砂浓度300 kg/m3、最高砂浓度达到410 kg/m3，共计回收利用返排液3 580 m3，取得了良好的回收效果。

4 结论

（1）在瓜尔胶返排液回收再利用过程中传统工艺无法避免杀菌与胍胶起黏、抑制返胶存在的pH值环境矛盾，通过开发RXM-1离子处理剂、调整回收再利用工艺。

（2）0.1%RXM-1约络合140 mg镁离子或220 mg钙离子，络合稳定；按0.3%加入到胍胶返排液重新配制的基液中可保证压裂液耐温能力高于90℃。

（3）RXM-1离子处理剂在13口井进行了现场应用，其中在5口井的携砂液阶段采用返排液与高浓度胍胶基液混合的方式进行了实验，取得了良好的回收效果。

［1］吴萌，陈雁南，李强，等.水中常见离子对水基压裂液性能的影响的研究［J］.石油化工应用，2014，33（8）：61-64.

［2］王永辉，卢拥军，李永平，等.非常规储层压裂改造技术进展及应用［J］.石油学报，2012，33（SI）：149-158.

［3］苏玉亮，王文东，盛广龙.体积压裂水平井复合流动模型［J］.石油学报，2014，35（3）：504-510.

［4］吴奇，胥云，张守良，等.非常规油气藏体积改造技术核心理论与优化设计关键［J］.石油学报，2014，35（4）：706-714.

The research and application of ion treatment agent RXM-1 for the guar gum fracturing flowback fluid in Changqing gasfield

GAO Feng，CHENG Fang，LI Qiang，LIAN Yuqi，DENG Weizhen
（Xi'an Changqing Chemical Group Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710018，China）

In this study,the ion treatment agent RXM-1 was developed based on the characteristics of guar gum fracturing flowback fluid and the recycling-related issues in Changqing gasfield.The agent could quickly react with calcium and magnesium ions,and form watersoluble chelating polymers,this minimizes the effects of metal ions on temperature-and shear-resistant properties,prevents the formation of precipitations（harmful to reservoirs）under alkaline environments,and shields residual boron crosslinking agents.Besides,the high-performance bactericide in RXM-1 could prevent the decrease in the viscosity of the base fluid during the construction.To date,RXM-1 has been applied to 13 wells,and has performed well.

fracturing flowback fluid；performance evaluation；field application

TE357.12

A

1673-5285（2017）12-0014-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.004

2017－11-07

高峰，男（1987-），2010年毕业于中国石油大学（华东）应用化学专业，油气田开发工程师，目前主要从事油田化学品的研究、开发工作。