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生产污水配制压裂液技术与应用
苏里格气田已进入稳定开发阶段，气田产出污水量不断加大，据统计2022年苏里格气田平均污水处理量为1950m3/d，由于其水质简单，假如处理不当，会造成很大的环境污染，目前苏里格气田对该类生产污水的处理，主要是采纳“隔油+沉淀+过滤+回注”工艺，这样的处理方式不但成本高，而且回注时引起受纳水体的潜移性侵害，可能会影响其它井的正常生产，另外生产污水量增加也加大了污水处理厂的负荷，甚至有时为了削减自然 气处理厂的污水处理负荷，通过降低自然 气产量来实现，这样大大的影响了生产，因此将生产污水快速处理并能投入使用，是解决日益增长污水量的有效途径之一。本文通过自主研发的适用于生产污水的压裂液体系，考虑现场实施条件，引入简易的污水处理方式，胜利应用于苏里格气田直井压裂施工。1、试验部分(1)试验材料。水源：苏53-3号集气站;生产污水配制压裂液配套产品：压裂用增稠剂生产污水用瓜尔胶JK106F、防膨剂JK05、助排剂JK01、杀菌剂JKSJ01、交联促进剂JK04F、交联剂JK03F，以上产品均由长城钻探工程有限公司昆山公司自主研制。(2)试验仪器。德国HaakeRheometer6000旋转流变仪、瑞士万通Metrohm850离子色谱仪、德国KrussK100表界面张力仪。(3)试验。①水质分析采纳Metrohm850离子色谱仪对苏53-3号集气站的生产污水进行水质分析。②采气生产污水用瓜尔胶增粘速率测定。量取400mL蒸馏水，利用ChandlerEngineering搅拌器在转速为1500±10rpm的条件下，加入1.80g增稠剂，搅拌2.5min后，置于六速粘度计上，在低速100rpm，25℃(恒温)条件下测定基液粘度。③压裂液交联状态、交联时间测定。冻胶配制过程：搅拌条件下，向上述液体②中加入1.2ml防膨剂，2.0ml助排剂，0.4ml杀菌剂。量取100ml上述基液，搅拌条件下，同时加入0.50ml交联促进剂JK04F和0.50ml交联剂JK03F，搅拌形成冻胶。利用秒表记录交联时间，通过玻璃棒搅拌观看冻胶状态。④压裂液耐剪切性能测定。按上面③的操作方法，将形成的冻胶置于HaakeRheometer6000旋转流变仪(或同类仪器)中，进行耐剪切性能测试。⑤压裂液破胶性能测定。将冻胶装入具塞刻度试管中，放入90℃水浴中，使冻胶在恒温温度下破胶。按不同破胶剂的量以及不同时间，取破胶液上面的清液，用毛细管粘度计测定破胶液粘度，当粘度5mPa·s时，可以确定压裂液彻底破胶。利用KrussK100表界面张力仪，以煤油和破胶液清液界面作油水界面，测定界面张力。⑥压裂液残渣含量测定。根据SY/T5107-2022《水基压裂液性能评价方法》，其中6.14残渣含量测试方法。2、结果与争论(1)水质状况。苏里格气田生产污水具有高浊度、高矿化度、高腐蚀性、高硼含量、低pH值的特性，见表1，一般瓜尔胶类增稠剂难以溶胀，依据水的特性，昆山公司研制出适合于生产污水配制压裂液用瓜尔胶。生产污水中含有较高的硼离子，使得瓜尔胶溶胀后简单形成弱“交联”现象，粘度大大加大，影响施工，因此在现场加入适当的水处理剂，采纳快速的处理方式，屏蔽硼离子以及其它金属离子，使得配制的压裂液外观清亮，残渣低。(2)生产污水用瓜尔胶增粘速率。对于粉比为0.45%的基液增粘测试，结果见图1。生产污水配液用瓜尔胶在25℃条件下，5min即可完全溶胀，0.45%JK106F最终粘度达到51mPa·s，JK106F在溶解过程中分散匀称，不易形成“鱼眼”，能够满意连续混配的施工要求。(3)交联时间以及交联状态。根据上述的测试方法，测定交联时间为2min左右，该体系有延迟交联的特性，可通过调整体系中的交联促进剂与交联剂的量来掌握交联时间，来满意不同施工要求。冻胶具有较好的粘弹性，交联状态如图2。(4)耐剪切性能。根据如下的压裂液配方进行耐剪切性能测试：0.45%JK106F+0.50%JK01+0.30%JK05+0.10%JKSJ01+0.50%JK04F+0.50%JK03F。从图3可以知道，在120℃条件下，剪切速率为170S-1，剪切2hr后，粘度保持在120mPa·s左右，说明该体系有较好的耐温耐剪切性能，完全满意现场携砂要求，且远高于行业指标(最终粘度≥50mPa·s)。(5)破胶试验结果。根据配方：加入不同量破胶剂后，不同破胶时间对应的结果如表2所示。从表2可以看出，生产污水压裂液体系的破胶方式与一般瓜尔胶压裂体系一样，可依据不同施工时间加入不同量破胶剂(过硫酸铵)进行破胶，破胶简单且破胶彻底。经测试，破胶液表面张力为24.58mN/m，界面张力为1.75mN/m，较低的表、界面张力能充分保证压裂液破