环庆区块压裂返排液再利用技术研究

念大海 薛新茹(玉门油田钻采工程研究院，甘肃 酒泉735200)

环庆区块压裂返排液再利用研究，旨在将压裂返排液通过工艺预处理，使之可直接配制滑溜水、胍胶压裂液体系，实现回收利用，既降低压裂施工成本，又可以防止回注或直接排放导致的环境污染，对玉门油田而言，可取得良好的经济效益和社会效益。

1 压裂返排液所含物质来源及再利用需解决问题分析

1.1 压裂返排液所含物质来源

（1）滑溜水、胍胶压裂液配制过程中添加的胍胶、表面活性剂、降阻剂、交联剂、破胶剂等；（2）地层中一些可溶性矿物质，导致返排液矿化度相对较高；（3）少量原油、微粒及细菌等。

1.2 压裂返排液再利用需研究解决问题

（1）尽可能提高返排液利用率，减少废液处理排放量，有效降低生产成本。（2）由于返排液中含有一定量的高分子有机物、活性剂、细菌、原油等，需要进行杀菌、絮凝、沉降等，预防返排液腐败，尽可能清除杂质。（3）通过开展深入、全面的实验研究，消除或抑制返排液所含多种物质的影响，保障用返排液能够配制满足技术指标的滑溜水、胍胶压裂液体系。

2 结果与讨论

本次实验主要开展了基础物性参数测定，絮凝、沉降、杀菌、调整酸碱度等研究，确定了压裂返排液回收再利用工艺，可用于配制符合相关质量技术标准及施工要求的滑溜水压裂液、瓜尔胶压裂液体系，具有较好的经济效益和社会效益。

2.1 水质特征分析

全面测定了环庆区块压裂返排液的基础物性参数，检测结果见表1。

检测结果表明：（1）返排液中含有一定量的铁离子、活性物质。（2）返排液矿化度较高、悬浮固体含量高。（3）返排液铁细菌、腐生菌含量高。

2.2 返排液配压裂液前处理工艺

返排液再利用的目的，就是为了配制压裂液。有关返排液配压裂液前处理工艺，开展了返排液絮凝、杀菌评价，实验结果见表2、表3。

实验结果表明：（1）加入一定种类、浓度的絮凝剂，可有效降低返排液中悬浮固体含量，XN-1絮凝剂作用效果相对较好。（2）加入一定种类、浓度的杀菌剂，可有效降低返排液中硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌的含量，延长返排液存放时间，杀菌剂2作用效果相对较好。

表2 加入絮凝剂后返排液悬浮固体含量检测结果

表3 加入杀菌剂后返排液细菌含量检测结果

2.3 返排液配制滑溜水体系性能研究

滑溜水是一种低粘压裂液，相对于高粘液体在储层中的穿透性更强，更易形成复杂的裂缝网络，提高储层改造体积。一般在压裂施工中作为前置液使用。

滑溜水由降阻剂、助排剂、粘土稳定剂等调和而成。压裂返排液配滑溜水，对降阻剂的溶解起粘影响较大，其他指标影响不明显，因此我们主要考察压裂返排液配滑溜水体系的粘度变化。

返排液配滑溜水体系性能：自然沉降的返排液清液加入杀菌剂后配制不同的滑溜水体系，稳定性有较大差异，说明返排液与不同的滑溜水体系配伍性不同。

2.4 返排液配制胍胶压裂液体系研究

胍胶压裂液是体积压裂中常用的压裂液，具有增稠能力强、易交联形成冻胶等优点。根据环庆区块生产实际，胍胶压裂液的主要性能指标要求有：（1）基液一般要求放置20小时以上不分层、不沉淀、性能稳定。基液粘度大于18 mPa.s。（3）交联时 间20-90s。（2）冻 胶75℃、170s-1、120min 表 观 粘 度 大 于100mPa.s。

返排液配胍胶压裂液主要对胍胶溶胀增粘、基液稳定性、冻胶抗剪切能力影响较大，因此我们主要对这几个方面进行考察。

2.4.1 实验条件

实验用中低温压裂液体系配方如下：

基液配方：0.3%胍胶+0.3%粘土稳定剂+0.3%助排剂+0.2%破乳剂

交联促进剂：0.08%

交联剂：0.35%

用环庆压裂用配液水配压裂液体系，实验结果如下：

4h基液粘度：25.5mPa.s，放置72小时未发生变化。

交联时间：23s 交联。冻胶75℃、170s-1、120min 表观粘度216mPa.s。

2.4.2 用返排液配制中低温压裂液体系性能

方案1

杀菌絮凝后的返排液加入20%浓度的NaOH 溶液出现沉淀，调节pH值分别至8.0、9.0、10.0，静置不同时间后，返排液变化如图1、2、3、4所示。

图1 刚加入

图2 沉降6min

图3 沉降30min

图4 沉降120min

取pH 值为9.0，沉降120min 的上层清液用30%HCl 溶液调节pH值至5.5，配制基液。基液配方如3.4.1，改变交联促进剂、交联剂加入量，实验结果如下。

（1）交联促进剂0.08%，交联剂0.35%

基液粘度9.0mPa.s,12s 交联。冻胶75℃、170 s-1、43min 表观粘度40.59mPa.s。

（2）交联促进剂0.10%，交联剂0.40%

基液粘度9.0mPa.s,14s 交联。冻胶170 s-1、120min、75℃表观粘度为26mPa.s。

方案2

返排液如方案1处理，改变基液配方。

基液配方：0.35%胍胶+0.3%粘土稳定剂+0.3%助排剂+0.2%破乳剂

交联促进剂：0.08%

交联剂：0.35%

基液粘度35mPa.s，放置20h 后交联。交联时间15s，75℃、170s-1、120min流变276mPa.s。

3 结语

（1）压裂返排液再利用，应有前处理工序，可选择絮凝、杀菌、沉降。（2）经过前处理工序的压裂返排液，可直接配制滑溜水压裂液体系，但需要优选配伍性较好的体系。（3）自然沉降、或絮凝、或杀菌后的返排液清液，配制中低温胍胶压裂液体系，均出现沉淀，不能交联成胶。加入一定量的碱液，可强化体系的絮凝沉降效果。通过调节体系的pH值，可配制出基液稳定、性能合格的压裂液体系。