酸化廢水壓裂液處理工藝

『壹』 關於酸化壓裂實驗室。

同求！俺們也在建設中，目前我們已經有的設備有支撐劑抗破碎能力測試儀，導流能力測試儀，高溫高壓腐蝕儀，旋轉岩盤，動態驅替流動儀，這些都是大型的設備，小型的就不說了，不過還有一些在籌備中，希望大神再提醒！

『貳』 酸化壓裂過程中有哪些井控要求

壓裂酸化簡稱酸壓。是在高於地層破裂壓力下用酸液作為壓裂液，進行不加支撐劑的壓裂。酸壓過程中靠酸液的溶蝕作用將裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面，以使停泵卸壓後，裂縫壁面不會完全閉合。因此，具有較高的導流能力，對恢復和提高油井生產能力，效果明顯。此法適用於碳酸鹽岩油藏。

『叄』 簡述壓裂酸化的目的

在足以壓開地層形成裂縫或張開地層原有裂縫的壓力下對地層擠酸的酸處理工藝稱為壓裂酸化。可分為前置液酸壓和普通酸壓（或一般酸壓）。壓裂酸化主要用於堵塞范圍較深或者低滲透區的油氣井。注酸壓力高於油( 氣) 層破裂壓力的壓裂酸化, 人們習慣稱之為酸壓。酸化液壓是國內外油田灰岩油藏廣泛採用的一項增產增注措施。現已開始成為重要的完井手段。

『肆』 關於酸化壓裂時的井控

採油樹設備是油氣開採的重要設備，由套管頭、油管頭、採油（氣）樹三部分組成，用來連接套管柱、油管柱，並密封各層套管之間及與油管之間的環形空間，並可控制生產井口的壓力和調節油（氣）井口流量，也可用於酸化壓裂、注水、測試等特殊作業。採油樹是油（氣）井生產作業中控制井口壓力和調節油（氣）井流量的重要裝置 .
·可根據需要設計成普通型或整體式結構
·可配備氣（液）動安全閥
·可為單翼式或雙翼結構型式
·根據需要，配用節流閥可選固定式或可調式兩種結構

『伍』 酸化壓裂消泡劑有什麼消泡效果

酸化壓裂消泡劑有什麼消泡效果？
你好，酸化壓裂消泡劑可以很好的消泡，並且能夠穩定抑泡；耐酸鹼范圍寬，耐高溫。

『陸』 納米材料締合清潔壓裂液研究

黃 靜

（中國石化石油工程技術研究院 儲層改造研究所，北京 100101）

摘 要 無殘渣的表面活性劑壓裂液對支撐裂縫和地層的傷害小，是國內外壓裂液研究的發展趨勢和熱點。目前國內研製和應用的黏彈性表面活性劑（VES）壓裂液多集中在低－中溫，與國外產品相比還有較大差距。本研究針對傳統黏彈性表面活性劑壓裂液耐溫性差的缺點，通過新型納米材料與VES膠束締合，充分利用納米材料奇異的表面形貌和高的表面反應性使黏稠的VES流體在高溫下長時間保持穩定的流體黏度，大大提高了壓裂液的液體效率。首次採用了綠色環保的SRND －1溶劑作為分散助劑成功對超細納米粉體材料進行了預分散前處理，通過研究形成了耐溫150℃的高分散納米材料締合清潔壓裂液體系，其耐溫耐剪切流變性能、靜態濾失性能、不同溫度的破膠性能等均優於常規清潔壓裂液體系。

關鍵詞 清潔壓裂液 黏彈性表面活性劑 納米材料 高溫流變性

Study of Nanomaterial Applications in Non－damage

Fracturing Fluids

HUANG Jing

（Research Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing 100101 ，China）

Abstract Viscoelastic surfactant（VES）fracturing fluid imposes little damage on supporting fracture and formation，and it is now the development trend of hot topic of the study on fracturing fluid.At present， viscoelastic surfactant（VES）fracturing fluid that being developed and applied in China mainly concentrates in low and middle temperature.Aiming at the disadvantages of poor temperature resistance for the traditional VES fracturing fluid，through combining the new nanometer material with VES micelle，this research makes full use of the strange surface appearance of nanometer materials，as well as the high surface reactivity，to make the sticky VES fluid keep its stable fluid viscosity under the high temperature for a long time，so as to prevent the VES fluid from leaking off to the stratum，thus greatly enhancing the fracturing fluid efficiency.In this research，green SRND－1 solvent is used as dispersing additives for the first time，which has successfully concted pre－ dispersion treatment on nano－powder materials，and formed the dispersion method for nanometer materials of clean fracturing fluid.The system for high dispersion nanomaterials associated with clean fracturing fluid that can resist high temperature of 150℃is formed in this research，which features temperature resistance，anti－shearing， rheological properties，static filtration property，gel breaking property under different temperature，and other properties，all of which are superior to regular VES fracturing fluid systems.

Key words clean fracturing fluid；VES；nanomaterial；rheological characteristic in high temperature

壓裂作業是目前提高低滲透油氣藏生產能力的主要措施之一。其中，水力壓裂作為油氣井增產、注水井增注的一項重要技術措施已經發展應用了60多年。在影響壓裂成敗的諸多因素中，壓裂液的性能至關重要，是決定壓裂施工成敗和增產效果的關鍵。無殘渣的清潔壓裂液對支撐裂縫和地層傷害小，是國內外壓裂液研究的發展趨勢和熱點。目前國內研製和應用的黏彈性表面活性劑（VES）清潔壓裂液耐溫性多集中在低－中溫，適用溫度在110℃以下，與國外產品相比還有較大差距。

納米技術與信息技術、生物技術被列為當代三大技術。納米材料自20世紀80年代開發問世以來引起世界各國的極大關注，其所具有的特殊效應使納米微粒和納米固體表現出與常規材料不同的特性，在生物醫學、制葯工程、空間技術和信息技術等領域得到了廣泛的應用。在油氣田開發方面，諸如驅油^［1，2］、鑽井液^［3～5］、降壓增注^［6，7］、封堵劑^［8，9］、稠油降黏^{［10～12］}、油田管道防護^{［13，14］}、油田污水處理^［15］等表現出優異的性能，應用效果極其明顯。

2007年美國貝克休斯石油公司研究人員首次報道了 「納米技術在黏彈性表面活性劑增產液體中的應用」^［16］。他們將納米顆粒作為黏度調節劑加入VES溶液中，充分發揮了納米材料奇異的表面形貌和高的表面反應性，使納米材料通過化學吸附和表面電荷吸引與VES膠束締合建立起一種強的動態網狀結構，這種動態網狀結構能夠在高溫下穩定VES膠束，同時可以阻止流體向多孔介質流失，即加入的納米顆粒具有保持流體高溫穩定性和明顯降低流體濾失的功能。同時當VES膠束破膠時，流體的黏度會急劇下降，VES流體形成的假濾餅破碎成可以滲透並且失去黏性的納米顆粒，由於顆粒足夠小，可以通過地層的孔喉，最終隨著返排液排出，不會對地層造成傷害。

納米技術提高清潔壓裂液耐溫性的研究在國內還是個空白，截至目前還沒有相關文獻報道。

本研究利用納米粒子與黏彈性表面活性劑的相互作用形成穩定的網路結構，達到提高壓裂液耐高溫性能的目的。目標是通過優選納米材料，將納米技術應用於清潔壓裂液中，通過納米材料締合作用提高清潔壓裂液的穩定性，從而增強其耐溫性能以保持流體在高溫下的高黏度和控制壓裂液向地層濾失，以滿足高溫深井清潔壓裂液施工的需要。

1 納米締合清潔壓裂液的研製

1.1 清潔壓裂液優選

本研究優選了國內油田常用的3種VES清潔壓裂液，對其綜合性能進行了評價，最終確定了一種體系作為擬提高耐溫性能的基礎體系。圖1所示的是在80℃和100℃下所選擇的VES清潔壓裂液的黏度隨剪切時間的變化曲線。

1.2 納米材料的優選與制備

根據文獻調研結果，確定了使用壓裂液的納米材料的選擇方向，即選擇與壓裂液體系具有強烈相互作用的納米材料，在壓裂液體系中才具有良好的適應性和配伍性，最終才能形成穩定的納米材料締合壓裂液體系，所以必須根據壓裂液的結構特徵來選擇能與其具有強烈相互作用的納米材料。遵循這樣的原則最終選取了硅、鈦、鎂、鋁、鋅這五大類的納米材料進行下一步的研究。採用液相化學法制備了納米氫氧化鋁（Al（OH）₃）、納米γ型氧化鋁（γ－Al₂O₃ ）、納米二氧化硅（SiO₂ ）、納米二氧化鈦（TiO₂ ）、納米氧化鋅（ZnO）、改性納米草酸鎂（MgC₂O₄ ）、納米碳酸鈣（MgCO₃ ）、納米氧化鎂（MgO）和納米鹼式碳酸鋅粉體（ZnCO₃·2Zn（OH）₂·H₂O）等9種納米材料。

1.3 納米材料的表徵

利用X射線衍射分析材料中物相結構及元素的存在狀態，進行晶粒粒度測定；採用化學吸附儀對納米材料的比表面積進行測定，實驗結果列於表1中。實驗表明，所制備的納米材料具備粒徑較小、比表面積較大的特點。

圖1 VES－2清潔壓裂液黏度隨剪切時間的變化（80℃和100℃）

表1 納米材料的粒徑和BET比表面積

1.4 納米材料在清潔壓裂液中的預分散處理研究

為了有效地解決納米材料自團聚和與基體親和力差的問題，從而提高其在壓裂液中的穩定分散性，我們對其進行了在壓裂液中的預分散性研究。在本研究中創新性地採用SRND－1溶劑作為分散助劑，實驗結果顯示制備的納米材料在SRND－1溶劑中均能均勻分散，這表明SRND－1溶劑為納米材料預分散較好的分散助劑。通過對超細納米粉體材料進行預分散，可以緩解超細納米粉體材料易團聚的問題，能夠充分發揮納米材料在基質中的納米效應。另外，超細納米粉體材料在使用過程中可能會導致粉塵問題，引起粉塵爆炸，影響操作人員的身體健康，降落在設備上的粉塵還會影響操作，造成電器設備失靈，引起事故，這給超細納米粉體材料的處理和運輸帶來了困難，從而限制了其現場應用。對超細納米粉體材料進行預分散，可以解決上述粉塵問題，解決了超細納米材料在現場應用不方便的技術難題。

2 納米材料締合清潔壓裂液綜合性能評價

2.1 納米材料締合清潔壓裂液的基液黏度測試

用自來水制備500ml清潔壓裂液體系，在室溫下測得其基液黏度為56mPa·s。

2.2 納米材料締合清潔壓裂液高溫下的流變性能評價

圖2顯示未使用納米材料的清潔壓裂液在130℃和170s^－1剪切速率下的黏度。在未添迦納米材料的情況下，清潔壓裂液的黏度在60min內降到25mPa·s以下。

圖2 未添迦納米材料時的黏度剪切曲線（130℃，170s^－1，2h）

圖3顯示的是使用SiO₂納米材料的清潔壓裂液在130℃和170s^－1剪切速率下的黏度，圖4顯示的是使用TiO₂納米材料的清潔壓裂液在130℃和170s^－1剪切速率下的黏度，可以看出流體能夠在130℃時保持50～60mPa·s的黏度。圖示結果表明納米材料締合的清潔壓裂液能穩定流體在高溫時的黏度。

圖3 添加SiO₂納米材料時的黏度剪切曲線（130℃，170s^－1，2h）

圖4 添加TiO₂納米材料時的黏度剪切曲線（130℃，170s^－1，2h）

圖5顯示的是使用SiO₂納米材料的清潔壓裂液在150℃和170s^－1剪切速率下的黏度，可以看出納米締合清潔壓裂液體系能夠在150℃保持50～60mPa ·s的黏度，顯示出良好的耐高溫耐剪切性能。

2.3 納米材料締合清潔壓裂液靜態濾失性能

壓裂液配方：清潔壓裂液基液＋納米材料＋交聯劑，測試溫度為40℃，實驗壓差為3.5MPa。測試步驟按SY/T 5107—2005 「水基壓裂液性能評價方法」 執行。

實驗結果如表2所示。

圖5 添加SiO₂納米材料時的黏度剪切曲線（150℃，170s^－1，2h）

表2 納米材料締合清潔壓裂液的靜態濾失性能

2.4 納米材料締合清潔壓裂液的破膠性能

測試目的：評價新型壓裂液體系的破膠性能。

實驗配方：納米材料締合清潔壓裂液＋不同濃度的過硫酸銨破膠劑。

實驗條件：制備壓裂液放入90℃恆溫水浴中。

實驗結果見表3。

實驗結果表明：該壓裂液體系在加入膠囊破膠劑和常規過硫酸銨破膠劑的情況下，均能快速徹底破膠，破膠液黏度小於5 mPa ·s，有利於壓裂後的返排。

表3 不同破膠劑濃度下的破膠性能

3 結論與建議

3.1 結論

1）通過綜合對比評價3套油田常用的成熟VES清潔壓裂液的綜合性能，優選出一套配方體系作為擬提高耐溫性能的基準清潔壓裂液。

2）合成制備了5大類9種納米材料，對其進行了性能表徵，分別測定了粒徑和比表面積。所採用的液相化學方法操作簡單，反應條件溫和，產率高，可重復性強，部分制備納米材料的方法可推廣應用。

3）採用綠色環保的SRND－1溶劑作為分散助劑對超細納米粉體材料進行了預分散前處理，解決了超細納米粒子自身易團聚的問題，從而充分發揮其納米效應，解決了納米材料在壓裂液中分散難的應用難題。

4）本研究通過優化實驗條件，建立了納米材料在清潔壓裂液中的分散方法。該方法簡單，現場操作性強，配製出高分散納米材料締合清潔壓裂液體系。

5）形成了耐溫150℃的高分散性納米材料締合清潔壓裂液配方體系，其綜合性能優於常規清潔壓裂液體系。

3.2 建議

本研究在納米材料增強清潔壓裂液的耐溫性方面開展了初步的探討性工作，還需要在以下方面進行深入研究：

1）納米材料的中試技術研究；

2）納米材料與清潔壓裂液作用機理研究；

3）納米締合清潔壓裂液的綜合性能評價研究；

4）納米締合清潔壓裂液對儲層岩心的傷害性評價研究；

5）納米締合清潔壓裂液體系的現場應用技術研究。

參考文獻

［1］朱紅.納米材料化學及其應用［M］.北京：清華大學出版社，2009.

［2］姚文紅，俞力.江蘇油田納米溶液驅油實驗研究［J］.石油化工應用，2011，30（1）：8～12.

［3］趙雄虎，高飛，鄢捷年，等.納米鑽井液材料GY －2室內研究［J］.油田化學，2010，27（4）：357～359.

［4］崔迎春，李家芬，蘇長明.納米技術在石油工業上游領域應用初探［J］.鑽井液與完井液，2003，20（6）：11～12.

［5］白小東，蒲曉林.有機/無機復合納米水基鑽井液體系研究［J］.石油鑽探技術，2010，38（2）：47～50.

［6］易華，蘇連江.聚硅納米材料在油田降壓增注的應用試驗研究［J］.大慶師范學院學報，2009，29（6）：114～116.

［7］王長傑，李攀，張影.聚硅納米增注技術在臨盤油田的試驗應用［J］.內蒙古石油化工，2008，2：80～81.

［8］王鳴川，朱維耀，王國鋒，等.納米聚合物微球在中滲高含水油田的模擬研究［J］.西南石油大學學報（自然科學版），2010，32（5）：105 ～108.

［9］陳淵，陳旭，劉衛軍.納米堵劑在河南油田高壓注水井簡化管柱上的研究與應用［J］.特種油氣藏，2008，15（1）：92～94.

［10］王霞，陳玉祥，劉多容.一種抗高溫高鹽型納米乳化降粘劑［P］.專利申請號2007100504770，2008.

［11］李勝彪.稠油熱採納米乳化降黏技術研究與應用［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2009，31（2）：130～133.

［12］宮軍，徐文波，陶洪輝.納米液驅油技術研究現狀［J］.天然氣工業，2006，26（5）：105～107.

［13］劉晶姝，李強.鈦納米聚合物塗層在勝利油田的應用［J］.防腐科學與防護技術，2006，18（3）：225～227.

［14］董仲林.納米雙疏塗料用於管桿表面噴塗［J］.油氣田地面工程，2004，23（7）：55.

［15］塗鄭禹，鄧林，李棟，等.非化學計量摻雜Ce納米SiO₂復合粒子聚碸復合膜處理油田含油污水技術研究［J］.中國海上油氣，2010，22（3）：207 ～210.

［16］Huang T，Crews J B.2007.Nanotechnology applications in viscoelastic surfactant stimulation fluids［C］.In：European Formation Damage Conference.Society of Petroleum Engineers，Scheveningen，The Netherlands

『柒』 酸壓和壓裂有什麼聯系和區別嗎壓裂的前置液可以用酸化來解決嗎

酸化和壓裂都是儲層改造的手段，壓裂主要是針對油井，可以溝通天然裂縫和含油透鏡體，增大泄油麵積和儲層導流能力。酸化是用於近井地帶的解堵，只能起到解除地層堵塞。大型壓裂前有時進行小型壓裂來疏通炮眼和改善近井地帶條件，以有利於壓裂施工進行。一個是壓開地層，一個是不壓開地層。前置液的作用也是不一樣的。壓裂液是需要有一定的粘度用來造縫和攜砂。具體區別很多，你可以多看一些壓裂酸化方面的資料就清楚了。

『捌』 石油壓裂廢水處理的方法及其特徵

壓裂作業是低滲透油田普遍採用的增產措施，在壓裂過程中會產生一定量的油井壓裂廢水。油井壓裂廢水成分復雜，具有高COD、高濁度，高總溶解性固體含量（TDS）的特點。該類廢水對環境和人類健康的影響已經越來越引起人們的普遍關注，因此如何有效的處理此類廢水已經成為油氣田企業亟待解決的重要問題。目前常用的絮凝劑如聚合氯化鋁鐵（PAFC）、聚合氯化鋁（PAC）等對油井壓裂廢水的處理效果欠佳。聚硅酸金屬鹽類絮凝劑是20世紀90年代中後期在聚硅酸和傳統鋁鹽、鐵鹽絮凝劑的基礎上發展起來的一種新型無機高分子絮凝劑。該絮凝劑綜合了聚硅酸粘結聚集、吸附架橋效能強，鋁鐵鹽電中和能力強，以及鋁鹽絮凝劑絮體大且脫色性能好和鐵鹽絮凝劑絮體密實且沉降速率快等優點，在除濁、脫色、去除有機物和高價金屬離子等方面較同類其他品種有更好的效果，是目前國內外水處理劑領域研究開發的熱點。
本工作研究了聚合硅酸鋁鐵絮凝劑對油井壓裂廢水的處理效果，對於現場應用有一定的指導意義。
1 實驗部分
1.1 材料、試劑和儀器
實驗水樣取自於我國西部某油田油井壓裂廢水，其水質特徵為濁度186.2 NTU，COD 5 236.8mg/L，TDS為7 350.6 mg/L，pH 7.9。
Na2SiO3·5H2O、硫酸（質量分數98%）、Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3、Na2CO3：均為化學純。PAC：工業品。
DC-506型六聯攪拌機：東莞市興萬電子廠；752型紫外-可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司；Model ESJ205-4型電子天平：沈陽龍騰電子稱量儀器廠；pHS-3C型精密pH計：上海雷磁儀器廠；AF-Z1型電熱培養乾燥箱：江蘇省東台市電器廠；XZ-1A-Z型智能濁度儀：上海海恆機電儀表有限公司。
1.2 實驗方法
1.2.1聚合硅酸鋁鐵絮凝劑的制備
（1）取一定量的Na2SiO3·5H2O加入去離子水溶解，用硫酸調節pH，在不同活化溫度下攪拌一定時間使其活化，得到聚硅酸溶液。
（2）在聚硅酸溶液中分別加入一定濃度的Al2（SO4）3溶液和Fe2（SO4）3溶液，攪拌均勻，形成聚合硅酸鋁鐵溶液（n（Al）∶n（Fe）∶n（Si）=5∶2∶1），然後加入一定量的Na2CO3調節其鹼化度為2.0。
1.2.2油井壓裂廢水絮凝處理實驗
取250 mL的油井壓裂廢水，以Na2CO3調節pH後，加入聚合硅酸鋁鐵溶液，在200 r/min的轉速下快速攪拌2 min，接著在50 r/min的轉速下慢速攪拌5 min，靜置沉降30 min，取清液測定其水質指標。
1.3 分析方法
採用快速消解法測定COD109-110；採用重量法測定TDS 210-213。
2 結果與討論
2.1 聚合硅酸鋁鐵絮凝劑制備工藝參數的優化
2.1.1聚硅酸活化pH對廢水濁度去除率的影響
當活化溫度為25 ℃、活化時間為1.5 h時，聚硅酸活化pH對廢水濁度去除率的影響見圖1。由圖1可見：隨著聚硅酸活化pH的增加，濁度去除率減小；低pH條件下制備的活性硅酸具有較好的絮凝效果，當聚硅酸活化pH為1~2時，濁度去除率達到85％左右。因此聚硅酸活化pH應為1~2。
2.1.2活化溫度對廢水濁度去除率的影響