油田污水的应用性能研究

广东化工2010年第7期www.gdchem.com第37卷总第207期油田污水的应用性能研究任颖(延长油田股份有限公司七里村采油厂,陕西延长717111摘要]随着人们环保意识的逐渐加强,油田污水的合理利用越来越受到人们的高度重视。根据油田污水的水质情况,进行了油田污水的pH对压裂液性能的影响试验、油田污水与压裂液添加剂的配伍性试验、用油田污水所配制压裂液性能的评价试验。试验结果表明:用油田污水配制压裂液时,油田污水的pH为7~8,增粘剂小于0.5%,增粘剂混合时间不小于30h;用油田污水配置水基压裂液的最佳使用时间在配制后8h以内,油田污水与压裂液添加剂配伍性较好,可以满足水基压裂用水的要求关键词污水;水基压裂文献标识码A文章编号]007186(2010)07004402Study of Applied Performance of Oil Field SewageRen Ying(Qi Li Cun Oil Production Plant, Yanchang Oilfield Corp, Ltd, Yanchang 717111, China)Abstract: With people environmental protection consciousness's gradual enhancement, the oil field sewage's reasonable use receives the people tomore and more. According to oil field sewage's quality, carried out the study of the oil field sewage'pH on the influence of water-based fracturing nuidOil field sewage and fracturing fluid additive compatibility testing, performance evaluation test of fracturing fluid which was prepared of oil field sewagshowed that: when preparing water based fracturing fluids with the oil sewage, oil field sewage s pH of 7 to 8, additive not less than 0.5%, mixed tim30 min; best use of time of the water-based fracturing fluidhin 8 h afer preparation. Oil field sewage mixes well with fracturing fluid additivmeet the requirements of water for water-based fracturing fluid.eywords: oil field; sewage; water-based fracturing fluid1实验部分的压裂液与地层水混合后,在储层局部水的矿化度会降低,导1.1仪器和助剂致出现大量CaSO4沉淀,致使底层局部结垢严重,最终使油ET1200红外油分析仪、ZMND6六速旋转粘度仪、HH8层渗透率降低,从而影响油水井的注采量。恒温水浴锅、GGS71-A高温高压滤失仪;SYC-109羟内基瓜尔胶;FYZP-3助排剂;ZC-105破乳剂;FYNW-3粘土稳定剂表1不同水源的水质分析数据SYC406杀荫剂L12实验方法郑庄水样f山凵水121压裂液与油田污水的配伍性实验816.331039861406828常温下,在盛有油田污水的烧杯中根据压裂液的21321908622154803分别加入一定量的羟丙基瓜尔胶、破乳剂、助排剂、定剂、pH调节剂,搅拌5mn分别观察其与油田污水性情况。测试其在清水和油田污水中的增稠、破乳、助排、防7564膨等效果148631.22压裂液的配制5012454762981693652491.5在一定量的油田污水中按比例加入羟丙基瓜尔胶、破乳矿化度155927209632361456307361剂、助排剂、粘土稳定剂、pH调节剂等,搅拌10min,混合水型Na SO均匀后,按交联比100:2~5的比例加入交联剂和不同量的破胶剂,再搅拌1~2min后即可形成水基冻胶压裂液,然后测试其各种性能由表2可以看出,污水与淡水比较虽然具有含油量高、有机123破胶剂破胶性能的测定物含量高、pH变化大、悬浮物含量高、矿化度高,存在大量的铁将配制好的压裂液装入瓶中密封,置于30℃的恒温水浴细菌、硫酸盐还原荫剂、腐生菌等特点,但这种高矿化度的污水中,观察其静态破胶情况。用乌氏毛细管粘度剂测定压裂液在不但能与地层水配伍好,而且能防止粘上膨胀“,经物理化学方法不同时间的粘度,当胶液粘度小于10mPas时认为破胶处理后的污水达到了注水工艺对水质的要求。由此可见,用处理1.24压裂液性能测定后的污水配制压裂液较清水吏加有益于对储层的保护。按照SY51072005“水基压裂液性能评价推荐做法”的有关规定,对压裂液剪切性能进行评价。表2油田回注水对比分析数据结果与讨论Tab2 Calysis data of oilfield injection wa21油田污水的分析清水污水。处理后凹注水。注入水标准不同的水具有不同的成分,因而水的性质、用途就有很大70-80的差异性。水是配制压裂液的主要组分,因而对油田污水的性含油{ngL)012质分析就显得非常重要2。表1、2列出了不同水源淡水和油悬浮物mgL)微量田回用污水的组分、pH、矿化度、水型等数据。硫含量mgL)0.50.2≤0.30由表1可看出,延长的地表淡水中阳离子主要以K、Na颗粒直径m04311≤0.50为主,阴离子以SO2具多,属于Na2SO4水型,并且水的矿TGB(个mL)450102化度也比较低,显中性;在延长的地层水中,阳离子以Ca2、SRB个m)210400Na“为主,阴离子以C为主,属于CaCl2水型,其矿化度FB(↑mL)02悬浮物和细荫等指标都较淡水高,偏酸性。当用大量清水配制收稿日期]2010-0601作者简介任颖(1970-),女,陕西富县人,工程师,主要从事质量管理与油品、水质、压裂液分析研究工作。2010年第7期广东化工第37卷总第207期gdchem.com4522pH对增粘剂的增粘能力的影响是用低p水配成压裂液的抗剪切性能和储存性较差。在30℃油田污水的大小诺响到增粘剂在水中的增粘效果和压叫小于7时,用波水配制的原胶液粘度可维持4h以上不发性能,油井采出水的水质受油井开采时间和各种增产能生变化,而用污水配制的原胶液粘度,当放置时间大于8h后,影啊如酸化压裂),油田处理污水的pH随之变化很大粘度由开始的72mPas急剧下降至15mPas。配制压裂液时,表3为不同pH的水质对增粘剂的增粘能力以及原胶液稳定性回注污水的pH维持在7~8为宜。配制好的原胶液的最佳使影响的实验结果用时间是在配液后8h以内增粘剂在清水中的增粘程度明显高于在回注污水中的增表3压裂液增粘剂在不同pH水中的溶解情况粘程度,用油田间注污水配制压裂液,维持原胶液的粘度在Tab3 Dissolution of tackifier in different pH50mPas左右时,稠化剂加量应大于0.5%;而用清水配制时,样pH-10mmn内的粘度(mPas)30℃下静置6h水稠化剂加量只要达到0.4%就能满足原胶液粘度要求。这是由0.35%040%0.50%的粘度(mPas)回注污水的特殊性引起的。山此可见,用叫注污水配制压裂液3油田污水与压裂添加剂的配伍性油田污水与压裂液各种添加剂是否配伍影响到压裂液污57质量和压裂效果。油田污水虽然能达到注入水的要求,但因回注污水本身的特殊性,用油田污水配制压裂液时,必须考察它注:百分数为增粘剂质量分数与压裂液各种添加剂的配伍性表4为压裂用各种漆加剂与油田污水的配伍性实验结由表3可以看出,在增粘剂的质量分数一定时,增粘剂在果低pH水中的增稠效果明显优于在高pH水中的增粘效果。但表4回注污水对压裂液添加剂性能的影响Tab 4 Effect of injection water to performance of fracturing破乳剂助排剂现象存在沉淀透亮、不分层透亮、不分层透亮、不分层透亮、不分层效能%注:以各种添加剂在清水中测试数据为基准,油田污水中测试数据与消水中测试值之比表示其在油田污水中的效能表4可以看出,将各种添加剂加入到油田污水中,大部242破胶性及残渣分能均匀分散,静置24h后溶液透亮,没有沉淀和分层现象按试验方法在恒温水浴中静态考察压裂液的破胶性能问说明添加剂与油田污水配伍性基本良好;从各种添加剂在油田具体方法是用毛细管粘度计测定压裂液在不同时间段的粘度污水中的使用效能看,除了增粘剂在油田污水中增粘能力降低结果见表6了18%,杀菌剂的杀菌效果降低11%,其他各种添加剂性能由表6可以看出,在同一温度下,当压裂液配方一定时基本保持在95%以上。另外用油田污水配原胶液较清水搅拌用清水配制的压裂液较回注污水配制的压裂液耐剪切,破胶时时间长,一般要30min才可彻底分散溶胀。原因在于油田污间长,但是,两种压裂液的破胶液残渣含量相当。这说明用污水矿化度高和存在一定量憎水基分子,降低了其在水中的分散水配制的压裂液不会产生多余的残渣溶解的速度。现场用油出污水配制原胶液必须充分来尽可能消除增粘剂在油田污水中溶解不完全问题。另外表6压裂液的破胶性能及残渣牛湓留米隆管的性￥较路性久,以防腐败变Tab.6 Gel breaking performance and residue of fracturing fluid241抗剪切性压裂液类型温度剪切粘度破胶残液粘度残渣含量按照实验方法配制压裂液、按压裂液的评价方法对用清水和/℃/mPas)时间 h /(mPa's)/mngt注污水配制的压裂液进行抗剪切评价实验。压裂液配方:增粘污水压裂液3059896剂+0.2%粘上稳定剂+02%破乳剂+02%助排剂+0.05%破胶剂。其中在清水中增粘剂加量为04%,油田污水中加量为0.5%由表5可看出,采用清水和油田污水配制的压裂液243滤失和伤害170s1下连续剪切,在40min前,两种压裂液的粘度相差不对污水压裂液与清水压裂液的滤失性和对岩心的伤害率大,但是当剪切时间大于40min时,油田污水配制的压裂液进行了测定,结果见表7。的粘度随剪切时间的延长,其下降速度明显大于清水配制的压裂液。当连续剪切60min时,采用清水配制的压裂液粘度约表740℃时压裂液的滤失性为58mPas,而油田污水配制的压裂液粘度将为42mPas,较Tab.7 Filter loss performance of fracturing fluid in 40 C清水下降了16mPas。这可能是由于污水特殊性质所决定的压裂液类型破胶剂加量%滤失系数岩心渗透率在实际工作中,应根据压裂规模、携沙比和井深情况,适当调MIO m min)的回复率整破胶剂在压裂液中的加量,以满足施对压裂液粘度的要求油田污水压表5抗剪切性能比较Tab. 5 Comparison of anti-shear清水压裂液剪切时间污水配置压裂液的清水配置压裂液的in粘度(mPas)粘度/mPas)由表7可以看出,在相同条件下,油田污水压裂液的滤失系数和对岩心的伤害与清水压裂液基本相当。3结论(1)用油田污水配制压裂液能基本满足压裂要0000288(2)用油田污水配制压裂液时油田污水的pH在70~8.0稠化剂加敏不少于0.5%配制原胶液的搅拌时间不少于30mn为宜;原胶液的最佳使用时间是配制8h以内。57(3)用油田污水配制压裂液既解决了油田污水的处理和回(下转第54页)10年第7期ww.gdchem.com第37卷总第207期累得越多,失水的量也越多。另外也进一步说明氧化铝主要是在陈化阶段形成包膜,并几这个阶段的pH应在75左右。15包覆氧化铝的粉体亲油性能的比较将氧化铝包覆改性后的ZO2产品称取相同质量放入带胶塞的比色管中,加入不同的溶剂,然后超声分散20min,静置观察。4010是指荷兰公司的EFKA4010,防聚凝高分子分散剂,适用于稳定有机或无机颜料和碳黑,尤其优于钛白粉和消光粉。适用于一般溶剂型涂料分散用途。从表2中结果可知氧化铝包覆后ZnO2颗粒的亲油疏水性煅烧后得到一定的改善,能有效分散于二甲苯和醋酸丁酯等有机溶剂中。二甲苯与醋酸丁酯是涂料工业中常用的有机溶剂。而纳米粉体要应用于油性涂料中,必须要有很好的亲油性,从表7种可以看到氧化铝改性后的粉体能够分散在油性体系中4#30图3pH=9-10时氧化铝改性纳米ZO2粉体煅烧前后XRD图明显的分层Fig3 The XRD of ZrO2 coating Al2O, at pH 9-10 calcination表2氧化铝包覆后ZrO2纳米粉体在不同溶剂中的分散性comtrast with uncalcinationTab. 2 The dispersity at different dissolvant of nano ZrO214煅烧失重率分析实验中偏铝酸钠溶液滴加完毕后pH调节至9~10,按恒品1#23#4#温陈化时间不同而取样。1"到6的陈化时间分别为未改性、0、溶剂水无水乙四氢呋醋酸丁酯醋酸丁酯30、60、90、120min将6个样品称取相近质量,1号样为未改性样品,在900℃分散不分不分散不分散分散分散很好分散煅烧Ih,逐步冷却后,用电子天平称量得出表1数据表1氧化铝包覆后ZrO2纳米颗粒煅烧失重率2结论Tab 1 Calcination weight loss rate of zrOz coating AhO表面包覆氧化铝的最佳工艺条件是陈化阶段pH在75左右。实验证明,温度对改性的效果影响不大。在这种工艺条件静重g1.001300081.0008100081.0012下能形成致密的包覆膜,能改善其亲油疏水性,并且包覆氧化减少重敏g00138001510.01690.02470.0261铝的纳米ZnO2较好的溶于二甲苯与醋酸酯中,它们是涂料失水率.511.69工业中常用的有机溶剂化铝改性的纳米粉体亲油效果不是太明显,但添加分散28剂4010后能够有效的提高其亲油性,这对于希望将氧化铝改性的纳米粉体应用于有机溶剂屮有很好的参考作用。参考文献[]程学群,纳米TO2表面改性研究及其在涂料中的应用D],硕士研究生毕业论文,南京:南京理工大学,20042张立德,牟季美,纳米材料和纳来结构M北京:科学出版社,2001「3]毋伟,陈建峰,卢寿慈,等,超细粉体表面修饰M],北京:化学工业出版社,20044张玉龙,高树理,纳米改性剂[M]北京:国防工业出版社,2004[5高濂,李蔚著,纳米陶瓷M],北京:化学工业出版社,20026}邹建,高家诚,王勇,等.纳米TO2的氧化铝表面改性及表兵器204060材料科学与工程,2004,(5):4648邹建,高家诚,王勇,等,纳米TO2表面包覆氧化铝的热力学门.2004图4氧化铝包覆后ZrO2纳米颗粒的煅烧失重率35),573-575Fig 4 Calcination weight loss rate of ZrO2 coating Al2O[8]Kong Y, Kim s, Kim H, et al. J Am Ceram Soc. 1999, 82(1)2963-2968覆到Z02颗粒表面,而是形成游离于ZO2间的铝化合物(本文文献格式:彭丽玲纳米二氧化锆包覆氧化铝方法的研A|OOH或A(OH2。煅烧失重的主要原因是AOOH或AOH010,37(7):53-54)脱水,结晶为Al2O3。随着陈化时间的延长,铝化合物的量积(上接第45页[5李升芳,李汉周,徐卫华,等陈堡油田回注污水回注配伍性分析U,油注费用,又解决了压裂用水短缺的问题。(4)用油田污水配制压裂液减少了污水的排放,减少环境6]李健萍,王稳桃,低温压裂液及其破胶技术的研究与应用U特种油气污染,保护了环境和资源藏,2009,4(16)参考文献(本文文献格式:任颖.油田污水的应用性能研究J]广东化占任春.羟丙基胍尔胶压裂液的研究与应用团,石油钻采工艺工,2010,37(7):4445)2]陈国华.水体油污治理M.北京:化学工业出版社,20023杨云霞,张晓健,我国主要油田污水处理技术现状及向题[].油气田《广东化工》欢迎订阅欢迎投稿地面匚程,2001,20(1):454]陈健,郑海军,油田回注污水处理回注技术研究门,北方环境,2004,www.gdchem.com29(3):1923