油田污水的应用性能研究

广东化工2010年第7期.44.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、油田污水与压裂液福加剂的配伍性试验、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,增粘别小于0.5 %,增粘剂混合时间不小于30 h;用油田污水配置水基压农液的最佳使用时间在配制后8h以内，油田污水与乐鬟液添加剂配伍性较好，可以满足水基6裂用水的要求。[关键词]油田;污水;水基压裂液(中图分类号|x5[文献标识码]A[文章编号00-186010)00440220Study of Applied Performance of Oil Field SewageRen Ying.(Qi Li Cun Oil Production Plant, Yanchang Oilfield Corp, Ltd, Yanchang 7111, China)Abstract: With people environmental protection consciousness's gradual enhancement, the oill field sewage's reasonable use receives the people to take scriouslymore and more.dingto 'oil field swag's qualiy, crried out the study of the oil field sewage' pH on the influence of water-based frcturing fluid performance.more.Oil field sewage and frcturing fluid adive comparibilityt tstig, performance evaluation test of frcuing fuid which was prepared of oil field sewage The resuitsshowed 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 time not less than30 min; best use of time of the water-based fracturing fuid was within 8 h afer preparation. Oil field sewage mixes well with fracuring fluid additive, which canmeet the requirements of water for water- based fracturing fluid.Keywords: 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、ZNN-D6 六速旋转粘度仪、HH-8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羟丙基瓜表1不同水源的水质分析数据尔胶; FYZP-3助排剂; ZC-105破乳剂; FYNW-3粘土稳定剂;SYC-406杀菌剂。Tab.1 Analysis data of diferent origin water_ mgL1.2 实验方法项目郑庄水样管 f山水样6394584#1.2.1压裂液与油田污水的配伍性实验K*、Na”5623.235816.3310398.6 14068.28常温下，在盛有油田污水的烧杯中,根据压裂液的配比，M2:a2*213.21536.89086.2215480.3分别加入一定量的羟丙基瓜尔胶"、破乳剂、助排制、粘土稳M48.665 4425.4460定剂、pH调节剂，搅拌5min分别观察其与油田污水的相溶446.67632.882132.62236.5性情况。测试其在清水和油田污水中的增稠、破乳、助排、防HCO,488.77756.4682.33膨等效果。CO3.71.25148.6310.356.911.2.2压裂液的配制So25012.454762.981693.65 2491.52在一定量的油田污水中按比例加入羟丙基瓜尔胶、破孚矿化度1559.272096.323614.56 3073.61剂、助排剂、粘土稳定剂、pH调节剂等，搅拌10min,混合水型Na:SO,Na :SO4CaCl2均匀后,按交联比100 : 2~5的比例加入交联剂和不同量的破pH97.56.3胶剂，冉搅拌1~2 min后即可形成水基冻胶压裂液，然后测由表2可以看出，污水与淡水比较虽然具有含油量高、有机1.2.3破胶剂破胶性能的测定物含量高、pH变化大、悬浮物含最高、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 C的恒温水浴细菌、硫酸盐还原菌剂、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:膨胀",经物理化学方法不同时间的粘度，当胶液粘度小于10 mPa's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1.2.4压裂液性能测定后的污水配制压裂液较清水更加有益于对储层的保护。按照SY/T5107-2005“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2结果与讨论_Tab.2 Comparison analysis data of oilfeld injection water2.1油田污水的分析项清水污水处理后回往污水 建入水标准_不同的水具有不同的成分，因而水的性质、用途就有很大)H.1 7.47.0-8.0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最/(mgL)0 1234.28≤5.00质分析就显得非常重要123。表1、2列出了不同水源淡水和油悬浮物(mgL").6 38.54.32微最田回用污水的组分、pH、矿化度、水型等数据。破含量/mo1h012027≤0.30由表1可看出，延长的地表淡水中阳离子主要以K*. Na"中国煤化工43≤0.50为主，阴离子以SO,具多，属于Na SO4水型，并且水的矿TG02化度也比较低，显中性;在延长的地层水中，阳离子以Ca2t、THCNMHGooNa为主，阴离子以Cr为主，属于CaCl2水型，其矿化度、B/个mL*0悬浮物和细菌等指标都较淡水高，偏酸性。当用大量清水配制透光度/%99__ 68_98.8[收稿日期] 2010-06-01[作者简介任颖(1970-), 女陕西高县人，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期东化I第37卷总第207期www.gdchem.com.45.2.2 pH对增粘剂的增粘能力的影响是用低pH水配成乐裂液的抗剪切性能和储存性较差。在30 C.油田污水pH的大小影响到增粘剂在水中的增粘效果和压pH小于7时，用淡水配制的原胶液粘度可维持48h以上不发裂液的性能,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，力的影响(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72mPa's急剧下降全15mPaSo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，用油田回注污水配制压裂液，维持原胶液的粘度在Tab.3_ Dissolution of tackifier in different pH50mPa's左右时，稠化剂加量应大于0.5%;而用清水配制时，pH10 min内的粘度(mPa:s)30 C下静置6h稠化剂加量只要达到0.4 %就能满足原胶液粘度要求。这是由样0.35% 0.40% 0.50% 的粘度(mPas)回注污水的特殊性引起的。山此可见，用回注污水配制压裂液清.65S73892.3油田污水与压裂添加剂的配伍性水3324968油田污水与压裂液各种添加剂是否配伍影响到压裂液的污.2415772质氧和压裂效果。油田污水虽然能达到注入水的要求，但回539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为压裂用各种添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- -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 Effcct of inicction water to performance of fracturing fluid additive_指标增粘剂精土稳定剂破乳剂助排剂现象存在沉淀透宛、不分层透亮、不分层透亮、不分层.效能%82969598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。由表4可以看出,将各种添加剂加入到油田污水中,大部2.4.2破胶性及残渣分能均匀分散，静置24 h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l6),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I1 %,其他各种添加剂性能由表6可以看出，在同一温度下，当乐裂液配方一定时，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，--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。现场用油田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。另外杀菌剂在油田污表6压裂液的破胶性 能及残渣水中的杀菌效果降低，配制好的原胶液不宜久存，以防腐败变质。Tab.6 Gel breaking performance and residue of fracturing fluid2.4油田污水配置的压裂液的性能压裂液类型温度剪切粘度 破胶 残液粘度 残进含量2.4.1抗剪切性/(mPas)__时间/h /(mPa:s)_/mgL)按照实验方法配制压裂液、按乐裂液的评价方法对用清水和污水压裂液4.896回注污水配制的压裂液进行抗剪切评价实验。压裂液配方:增粘剂+0.2 %粘上:稳定剂+0.2 %破乳剂+0.2 %助排剂+0.05 %破胶剂。清水压裂液3076_6203其中在清水中增粘剂加量为0.4%，油田污水中加量为0.5 %。2.4.3滤失和伤害由表5叮看出，采用清水和油田污水配制的压裂液在30 C、对污 水压裂液与清水压裂液的滤失性和对岩心的伤害率170。下连续剪切，在40 min前，两种长裂液的粘度相差不.进行了测定，结果见表7。大，但是当剪切时间大于40 min时，油田污水配制的压裂液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表7 40 C时压裂液的滤失性裂液。当连续剪切60 min时，采用清水配制的压裂液粘度约为58 mPa's,而油田污水配制的压裂液粘度将为42 mPa's,较Tab.7 Filter loss performance of fracuring fuid in 40 C清水下降了16 mPa'S。这叮能是由于污水特殊性质所决定的。压裂被类型破胶剂加量%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(10'mmin')的同复事%整破胶剂在压裂液中的加量，以满足施工对压裂液粘度的要求。油田污水压0.03860.051.03表5抗剪切性能比较0.041.01清水压裂液8Tab.5 Comparison of anti-shear performance0.06剪切时间污水配置压裂液的清水配置IR裂液的/qin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015162系数和对岩心的伤害与清水压裂液基本相当。973结中国煤化工足压裂要求。208S水的pH在7.0~8.0，30稠化剂MHcNMHG在样时间不少于30min4075为宜;原胶液的最佳使用时间是配制8h以内。5069(3)用油田行水配制压裂液既解决了油田污水的处理和回6((下转第54页)广东化工2010年第7期.54.www.gdchem.com第37卷总第207期1400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，开几这个阶段的gH应在7.5左右。1200F1.5包覆氧化铝的粉体亲油性能的比较1100将氧化铝包覆改性后的ZrO2产品称取相同质最放入带胶塞的比色管中, .。加入不同的溶剂剂，文.20 min，静置观察。4010是指简兰公司的EA-4010， 防聚凝高分子分散剂，适用于稳定有机或无机颜料和碳黑，尤其优于钛白粉和耳600消光粉。适用于一般溶剂型涂料分散用途。400从表2中结果可知氧化铝包覆后ZrO2颗粒的亲油疏水性最烧后得到一定的改善,能有效分散于二甲米和醋酸丁酯等有机溶剂中。二甲苯与酷酸丁酯是涂料工业中常用的有机落剂。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种叮以看到氧化铝改性后的粉体能够分散在油性体系中。4#30min后已经出现粉层，但加入分散剂的5#72 h后依然看不到图3 pH=9~ 10时氧化铝改性纳米ZrO2粉体煅烧前后XRD图明显的分层。Fig.3 The XRD of ZrO2 coating Al2O3 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 dissolvants of nano ZrO2coating Al2O31.4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,按恒样品1#3#4#5#温陈化时间不同而取样。I°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 丁酯醋酸丁席二甲[A](4010)30、 60、 90、 120 min。将6个样品称取相近质昼,1号样为未改性样品,在900 C不分散不分散分散分散很好煅绕Ih,逐步冷却后，用电子天平称量得出表I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 ZrO2 coating Al2O表面包覆氧化铝的最佳工艺条件是陈化阶段pH在7.5左!”2°_3"4°5"6°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最(g 1.0013 10002 .00088 .00088 10008 1.0012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最(g 0.0138 0.0142 0.0151 0.0169 0.0247 0.0261铝的纳米ZrO2较好的溶于二甲苯与醋酸丁酯中，它们是涂料失水电%1.3_ 1.42 1.511.62.472.61工业中常用的有机溶剂。氧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中有很好的參考作用。26-2.参考文献[1]程学群.纳米TIO2表面改性研究及其在涂料中的应用[D].硕士研究生:22毕业论文，南京:南京理工大学，2004.[2]张立德，牟季美.纳米材料和纳米结构[M].北京:科学出版社，200.[3]毋伟，陈建蜂,卢寿慈，等.超细粉体表面修饰[M].北京:化学工业水1.8-[4]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，2002.1.[6]邹建，高家诚，王勇，等.纳米TiO2的氧化铝表面改性及表[]，兵器020406080100120材料科学与工程，2004, (5): 46-48.[7]邹建,商家诚，王勇，等.纳米TiO2表面包氧化铝的热力学[].2004,图4氧化铝包覆后 ZrO2纳米颗粒的煅烧失重率5(35), 573-575.[8]KongY, Kims, KimH, etal. J.Am.Ceram.Soc.. 199, 82(1):Fig.4 Calcination weight loss rate of ZrO2 coating Al2O32963-2968.由于陈化阶段的pH控制在9~10之间，铝化合物没有包(本文文献格式:彭丽玲.纳米二氧化锆包覆氧化铝方法的研覆到ZrO2颗粒表面，而是形成游离于ZrO2间的铝化合物究[J].广东化工，2010, 37(7): 53-54)AIOOH或Al(OH)3o煅烧失雨的主要原因是AIOOH或Al(OH)3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.陈堡油田回生污水国注配伍性分析[D.油注费用，又解决了压裂用水短缺的问题。气田地面工程，2003, 22(8): 22, 30.(4)用 油田污水配制压裂液减少了污水的排放，减少环境[6]健萍，王稳桃.低温压裂液及其破胶技术的研究与应用[I].特种油气污染，保护了环境和资源。藏, 2009, 4(16).(本文中国煤化工性能研究[U].广东化[川]占任器，羟丙其胍尔胶压裂液的研究与应用用，石油钻采工艺,.1996.1810):82-88.1HCNMHG"[1陈国华，水体油污治理M.北京:化学工业出版社，2002.._(3]杨云霞，张晓健.我国要油田污水处理技术现状及问题[J].油气田《广东化工》欢迎订阅欢迎投稿地面工程|], 2001, 20(): 4-5.[4]陈键，郑海军。油田回注污水处理回住技术研究[D].北方环境，2004,www. gdchem.com29(3): 19-23.