羟丙基胍胶压裂液重复利用技术研究.pdf

西安石油大学学报(自然科学版
Sep,2011
第26卷第5期
Journal of Xi'an Shiyou University(Natural Science Edition)
Vol 26 No 5
文章编号:1673-064X(2011)05-0060-04
羟丙基胍胶压裂液重复利用技术研究
李係定,张管,建,宋吉律
(西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065
摘要:针对南泥湾采油厂压裂施工后返排液多、处理费用高,研究了羟丙基脉胶压裂液重复利用技
术.首先,以羟丙基胍胶为稠化剂,硼砂为交联剂,缓释型SS-1为破胶剂制备可重复利用的压裂液
基液.然后在40℃条件下,优化重复利用时破胶液与基液的混合比例,以及向混合液中加入交联
剂、破胶剂和交联促进剂的量,满足现场施工60s内交联、3h后破胶的要求,通过室内实验确定了
重复利用压裂液体系最佳配方:破胶液与基液混合体积比为1:3,加入交联剂硼砂质量分数
0.035%~0.045%,缓释型破胶剂Ss-1质量分数0.25%~0.35%,交联促进剂质量分数0.03%
0.06%.性能评价結果表明,该压裂液体系具有良好的流变性和抗剪切性,滤失量小,破胶彻底和残
渣低等优良性能,实现了压裂液的重复利用
关键词:羟丙基胍胶压裂液;重复利用;最佳混合比;配方优化
中图分类号:TE39文献标识码:A
压裂技术是20世纪40年代发展起来的一项改液,再将可回收压裂液的破胶液与基液按一定比例
造油层渗流特性的工艺技术,是油气井增产、注水井混合,加入交联剂后重复交联,其交联性能良好.通
增注的一项重要措施.目前压裂液都是一次性使过性能评价考察了被重复利用压裂液体系的流变性
用后返排,因无有效处理方法,几乎所有油田都釆取能、抗剪切性能、滤失性能静态悬砂性能、破胶液表
在油田边远地区挖池堆土进行集中存放,是油田不面张力和残渣含量
容忽视的污染源2.随着国家环保执法力度的加
大,油井压裂作业返排液的处理日益受到各油田的1实验部分
重视.因此将压裂返排液调整补充后重复使用,避免
高分子碎片对地层孔喉和微裂鏠造成持久堵塞伤1.1主要仪器与药品
害,有助于提高低渗油气疲改造效果,节约大量化工
RV-30 Haake旋转黏度仪,ZNN-D6型六速
材料和水资源,缩短施工周期和提高生产进度.目前旋转黏度仪,CCS71-A型高温高压滤失仪.羟丙基
国内这项技术还处于可行性研究阶段,长庆油田胍胶,工业级;硼砂,工业级;缓释型破胶剂S-1,实
等单位对这项技术进行了应用研究“6?,在返排液验室自制;交联促进剂,实验室自制
中补加各种添加剂得到的回收压裂液性能良好?.1.2可回收利用压裂液基液配方
国外研制了低分子量胍胶体系,依靠地层水的酸性
通过室内实验优选,得到可回收利用压裂液体
中和压裂液碱性,将返排液收集处理后重复利系最佳配方:羟丙基胍胶质量分数0.30%,硼砂质量
用“.本文以羟丙基胍胶为稠化剂,硼砂为交联剂,分数0.04%,缓释型破胶剂S-1质量分数0.30%
缓释型SS-1为破胶剂,配制成可重复利用压裂液基交联促进剂质量分数0.04%,交联时间43s,3h后
收稿日期:2011-05-23
作者简介:李谦定(1959-),男,教授,研究生导师,主要从事油气田化学和精细化工方面的教学与科研工作
E-mail:gdi@xsyu.edu.cn
李谦定等:羟丙基胍胶压裂液重复利用技术研究
61
破胶液黏度6.0mPa?s.
(0.045458)
450
2压裂液重复利用实验研究
80
?400
70
50
在可回收利用压裂液基液配方基础上,研究重
密潋化
300
复利用压裂液体系
50
004
2.1混合比例确定
(0.02,234)
0.045360)
将可回收压裂液的破胶液与基液以不同体积比
0.0200.0250.0300.0350.0400.045
交联剂质量分数/%
混合,混合比例分别为1:1,1:2,1:3,1:4,混合后分
图2不同交联剂质量分数下交联黏度和交联时间
别加入交联剂质量分数0.04%、破胶剂质量分数
Fig. 2 Variation of crosslinking viscosity and crosslinking time
0.30%、交联促进剂质量分数0.03%,置于40℃水
with mass fraction of cross- linker
浴中,测定不同体积混合比下重复利用压裂液的交剂质量分数为0.04%、交联促进剂质量分数为
联黏度和交联时间(图1).由图1可以看出,随着混0.3%的条件下,选取破胶剂S-1质量分数分别为
合压裂液中基液量增加,交联时间减小,当混合体积0.10%,0.15%,0.20%,0.25%,0.30%和0.35%
比为1:1,1:2和1:4时起始交联黏度低.混合体积置于40℃水浴中,测定不同破胶剂加量下起始交联
比为1:3时起始交联黏度高,并且交联时间小于60黏度和3h后破胶液黏度(图3).由图3可以看出,
,交联性能较好,满足现场施工60。s内交联的要随着破胶剂质量分数增加,起始交联黏度降低,3h
求,因此选取混合比为1:3
后破胶液黏度降低.这是因为破胶剂Ss-1采取非氧
化型破胶机理,随着破胶剂加入量的增加,将稠化剂
420
分子破坏成大量的小分子碎片,所以起始交联黏度
降低,3h破胶液黏度降低.考虑起始交联黏度过高
泵送困难,可选取破胶剂SS-1质量分数为0.25%~
410
52
0.35%
(1:4,
50
420
400
0.10,41)
(1:1,398
起始交联黏度
3h后破胶甜度
1:3
80?(0.10,.0
8
破胶液与基液体积混合比
360
图1不同混合比下的交联黏度和交联时间
340
350
Fig. 1 Variation of crosslinking viscosity and cross inking time with
the volume ratio of geo -breaking liquid to basic fracturing liquid
320
2.2交联剂加量确定
300
(0.35,298)
280
在破胶液与基液混合体积比为1:3、加入交联
0.100.15
0.300.35
交联剂质量分数/%
促进剂质量分数为0.03%、破胶剂质量分数为
图3不同破胶剂质量分数下起始交联黏度和破胶黏度
0.30%的条件下,选取交联剂硼砂质量分数分别为
Fig 3 Variation of initial crosslinking viscosity and the viscosity
0.020%,0.025%,0.030%,0.035%,0.040%和
after gel breaking 3 h with the mass fraction of gel breaker
0.045%,置于40℃水浴中,测定不同交联剂加量下2.4交联促进剂加量选择
交联黏度