高 峰，程 芳，李 強(qiáng)，廉玉起，鄧衛(wèi)珍

（西安長慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710018）

長慶氣田胍膠返排液離子處理劑RXM-1研究與應(yīng)用

高 峰，程 芳，李 強(qiáng)，廉玉起，鄧衛(wèi)珍

（西安長慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710018）

本文根據(jù)長慶氣田瓜爾膠返排液的特點(diǎn)以及回收再利用中存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場施工工藝開發(fā)了RXM-1離子處理劑。該處理劑能迅速與鈣、鎂等金屬離子生成水溶性螯合物，消除金屬離子對耐溫耐剪切性能的影響，防止堿性環(huán)境出現(xiàn)沉淀造成儲層傷害，并可以屏蔽殘余的硼交聯(lián)劑，防止基液返膠。同時，RXM-1離子處理劑中的高效殺菌劑可保證施工過程中基液黏度。目前，RXM-1離子處理劑在13口井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，應(yīng)用效果良好。

壓裂返排液；性能評價(jià)；現(xiàn)場應(yīng)用

隨著壓裂施工環(huán)保要求的逐步提高，壓裂液返排液回收再利用成為長慶油田“工廠化”施工模式的必然選擇。傳統(tǒng)的物理處理工藝經(jīng)過泥漿池沉降、絮凝沉降、離心過濾等環(huán)節(jié)后再進(jìn)行配制壓裂液，處理后液體機(jī)械雜質(zhì)含量明顯降低但處理效率低、處理量有限，處理環(huán)節(jié)多、處理成本高，并且絮凝劑用聚氯化鋁，大量離子溶解到返排液中，處理后離子含量反而增大，影響體系交聯(lián)、耐溫耐剪切等性能[1]；傳統(tǒng)的物理處理工藝可以保留有效組分，屏蔽氧化劑、硼離子等離子，在長慶油田得到了一定的推廣應(yīng)用，但處理環(huán)節(jié)多、工藝繁瑣，現(xiàn)場存在液體腐敗變質(zhì)的問題。

1 RXM-1離子處理劑的研究

1.1 返排液重新利用解決途徑

長慶氣田的壓裂返排液主要有壓裂施工前的洗井廢水、壓裂液破膠后的殘液以及放噴時產(chǎn)出的地層水，成分復(fù)雜[2-4]。通過對長慶油田不同區(qū)塊胍膠壓裂液返排液中離子含量、黏度、pH值、細(xì)菌含量、機(jī)械雜質(zhì)含量等性能指標(biāo)的分析，確定了返排液重新配制壓裂液時的影響因素和解決途徑（見圖1）。

圖1 胍膠返排液重復(fù)利用時存在問題及解決途徑

胍膠返排液中含有大量細(xì)菌，而現(xiàn)有殺菌劑抑制微生物繁殖的pH環(huán)境要保持在8.5以上，而且大多數(shù)廣譜殺菌劑均存在開始作用時間長、抑菌時間短的缺點(diǎn)；胍膠作為一種水溶性增稠劑，其水合起黏也需要一定的最佳pH值環(huán)境，羥丙基瓜爾膠一般為5≤pH≤8，并且由于返排液中含有殘存的硼交聯(lián)劑，為抑制硼酸鹽的釋放，液體pH值需保持在7以下，因此，殺菌與胍膠起黏、抑制返膠存在pH值環(huán)境的矛盾，傳統(tǒng)工藝無法避免這組矛盾關(guān)系，需研究一種新的回收再利用工藝和離子處理劑，保證胍膠壓裂返排液在回收利用過程中具有較高的黏度、良好的耐溫耐剪切性能。

1.2 RXM-1離子處理劑的開發(fā)及使用流程

根據(jù)實(shí)驗(yàn)中確定的解決途徑，筆者將大容量螯合劑、高效殺菌劑、耐溫增強(qiáng)劑進(jìn)行復(fù)配，開發(fā)了適用于長慶氣田胍膠壓裂返排液回收再利用的RXM-1離子處理劑。該處理劑具有屏蔽鈣鎂離子，提高耐溫耐剪切性能、防止堿性環(huán)境出現(xiàn)沉淀造成儲層傷害，高效殺菌，保證施工過程中基液黏度，屏蔽殘余交聯(lián)劑，避免返膠。對回收再利用工藝（見圖2）進(jìn)行調(diào)整，避免了胍膠起黏、基液殺菌、液體返膠的pH值環(huán)境沖突。

圖2 RXM-1離子處理劑使用流程

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 鈣鎂離子絡(luò)合能力

配制1 000 mg/L鈣離子、400 mg/L鎂離子的混合液，加入不同量RXM-1后按水質(zhì)分析中方法滴定鈣鎂離子的含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖3）。

由圖3可知，RXM-1離子處理劑先絡(luò)合鎂離子再絡(luò)合鈣離子，每0.1%RXM-1約絡(luò)合140 mg鎂離子或220 mg鈣離子，絡(luò)合穩(wěn)定，即使加入1.0%TJ-1壓裂用增強(qiáng)劑（溶液pH＝14）也未出現(xiàn)沉淀。

2.2 耐溫增強(qiáng)能力

取長慶油田氣區(qū)A井和B井返排液，沉降過濾后加入0.3%RXM-1處理劑，攪拌均勻，按1∶1比例與0.8%濃度的CJ2-6羥丙基瓜爾膠清水溶液混合均勻后評價(jià)體系耐溫性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖4）。

由圖4可知，在A井的返排液加入0.3%RXM-1離子處理劑之后，體系耐溫能力由75℃提高至105℃，B井返排液體系耐溫能力由50℃提高至90℃，說明RXM-1離子處理劑有效絡(luò)合了返排液中鈣鎂離子，與耐溫增強(qiáng)劑共同作用，改善了體系耐溫性能，使返排液配制的液體體系滿足氣井90℃耐溫要求。

圖3 RXM-1絡(luò)合鈣鎂離子含量

圖4 RXM-1對體系耐溫性能影響

圖5 A井返排液加入RXM-1離子處理劑后90℃耐溫耐剪切性能

2.3 體系耐溫耐剪切性能

取長慶油田氣區(qū)A井返排液，沉降過濾后加入0.3%、0.5%的RXM-1處理劑，攪拌均勻，按1∶1比例與0.8%濃度的CJ2-6羥丙基瓜爾膠清水溶液混合均勻后評價(jià)體系耐溫耐剪切性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖5）。

由圖5可知，與去離子水相比，返排液配制的液體耐溫耐剪切性能較差。加入0.3%～0.5%RXM-1離子處理劑明顯改善返排液配制液體的耐溫耐剪切性能。

2.4 體系黏度保持率

取長慶油田氣區(qū)C井返排2 h的液體沉降過濾后加入0.1%、0.3%、0.5%的RXM-1處理劑，攪拌均勻，按1∶1比例與0.8%濃度的CJ2-6羥丙基瓜爾膠清水溶液混合均勻后評價(jià)體系黏度保持率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

由表1數(shù)據(jù)可知，加入0.3%～0.5%處理劑后液體黏度保持時間明顯增長，雖然靜置12 h后損失一半黏度，但靜置1 h液體黏度降低不明顯，可滿足現(xiàn)場“即混即用”的施工工藝。

表1 加入RXM-1后液體黏度保持率

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場使用流程

結(jié)合現(xiàn)場返排液處理設(shè)備，根據(jù)離子處理劑RXM-1的作用性質(zhì)設(shè)計(jì)了返排液處理流程（見圖6）。

圖6 RXM-1現(xiàn)場使用流程

3.2 現(xiàn)場施工情況

RXM-1離子處理劑現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)13口井，并在5口井的攜砂液階段采用返排液與高濃度胍膠基液混合的方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，體系交聯(lián)良好、施工壓力平穩(wěn)、平均砂濃度300 kg/m3、最高砂濃度達(dá)到410 kg/m3，共計(jì)回收利用返排液3 580 m3，取得了良好的回收效果。

4 結(jié)論

（1）在瓜爾膠返排液回收再利用過程中傳統(tǒng)工藝無法避免殺菌與胍膠起黏、抑制返膠存在的pH值環(huán)境矛盾，通過開發(fā)RXM-1離子處理劑、調(diào)整回收再利用工藝。

（2）0.1%RXM-1約絡(luò)合140 mg鎂離子或220 mg鈣離子，絡(luò)合穩(wěn)定；按0.3%加入到胍膠返排液重新配制的基液中可保證壓裂液耐溫能力高于90℃。

（3）RXM-1離子處理劑在13口井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，其中在5口井的攜砂液階段采用返排液與高濃度胍膠基液混合的方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，取得了良好的回收效果。

［1］吳萌，陳雁南，李強(qiáng)，等.水中常見離子對水基壓裂液性能的影響的研究［J］.石油化工應(yīng)用，2014，33（8）：61-64.

［2］王永輝，盧擁軍，李永平，等.非常規(guī)儲層壓裂改造技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用［J］.石油學(xué)報(bào)，2012，33（SI）：149-158.

［3］蘇玉亮，王文東，盛廣龍.體積壓裂水平井復(fù)合流動模型［J］.石油學(xué)報(bào)，2014，35（3）：504-510.

［4］吳奇，胥云，張守良，等.非常規(guī)油氣藏體積改造技術(shù)核心理論與優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵［J］.石油學(xué)報(bào)，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年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，油氣田開發(fā)工程師，目前主要從事油田化學(xué)品的研究、開發(fā)工作。