酸化废水压裂液处理工艺
『壹』 关于酸化压裂实验室。
同求!俺们也在建设中,目前我们已经有的设备有支撑剂抗破碎能力测试仪,导流能力测试仪,高温高压腐蚀仪,旋转岩盘,动态驱替流动仪,这些都是大型的设备,小型的就不说了,不过还有一些在筹备中,希望大神再提醒!
『贰』 酸化压裂过程中有哪些井控要求
压裂酸化简称酸压。是在高于地层破裂压力下用酸液作为压裂液,进行不加支撑剂的压裂。酸压过程中靠酸液的溶蚀作用将裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面,以使停泵卸压后,裂缝壁面不会完全闭合。因此,具有较高的导流能力,对恢复和提高油井生产能力,效果明显。此法适用于碳酸盐岩油藏。
『叁』 简述压裂酸化的目的
在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺称为压裂酸化。可分为前置液酸压和普通酸压(或一般酸压)。压裂酸化主要用于堵塞范围较深或者低渗透区的油气井。注酸压力高于油( 气) 层破裂压力的压裂酸化, 人们习惯称之为酸压。酸化液压是国内外油田灰岩油藏广泛采用的一项增产增注措施。现已开始成为重要的完井手段。
『肆』 关于酸化压裂时的井控
采油树设备是油气开采的重要设备,由套管头、油管头、采油(气)树三部分组成,用来连接套管柱、油管柱,并密封各层套管之间及与油管之间的环形空间,并可控制生产井口的压力和调节油(气)井口流量,也可用于酸化压裂、注水、测试等特殊作业。采油树是油(气)井生产作业中控制井口压力和调节油(气)井流量的重要装置 .
·可根据需要设计成普通型或整体式结构
·可配备气(液)动安全阀
·可为单翼式或双翼结构型式
·根据需要,配用节流阀可选固定式或可调式两种结构
『伍』 酸化压裂消泡剂有什么消泡效果
酸化压裂消泡剂有什么消泡效果?
你好,酸化压裂消泡剂可以很好的消泡,并且能够稳定抑泡;耐酸碱范围宽,耐高温。
『陆』 纳米材料缔合清洁压裂液研究
黄 静
(中国石化石油工程技术研究院 储层改造研究所,北京 100101)
摘 要 无残渣的表面活性剂压裂液对支撑裂缝和地层的伤害小,是国内外压裂液研究的发展趋势和热点。目前国内研制和应用的黏弹性表面活性剂(VES)压裂液多集中在低-中温,与国外产品相比还有较大差距。本研究针对传统黏弹性表面活性剂压裂液耐温性差的缺点,通过新型纳米材料与VES胶束缔合,充分利用纳米材料奇异的表面形貌和高的表面反应性使黏稠的VES流体在高温下长时间保持稳定的流体黏度,大大提高了压裂液的液体效率。首次采用了绿色环保的SRND -1溶剂作为分散助剂成功对超细纳米粉体材料进行了预分散前处理,通过研究形成了耐温150℃的高分散纳米材料缔合清洁压裂液体系,其耐温耐剪切流变性能、静态滤失性能、不同温度的破胶性能等均优于常规清洁压裂液体系。
关键词 清洁压裂液 黏弹性表面活性剂 纳米材料 高温流变性
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
压裂作业是目前提高低渗透油气藏生产能力的主要措施之一。其中,水力压裂作为油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施已经发展应用了60多年。在影响压裂成败的诸多因素中,压裂液的性能至关重要,是决定压裂施工成败和增产效果的关键。无残渣的清洁压裂液对支撑裂缝和地层伤害小,是国内外压裂液研究的发展趋势和热点。目前国内研制和应用的黏弹性表面活性剂(VES)清洁压裂液耐温性多集中在低-中温,适用温度在110℃以下,与国外产品相比还有较大差距。
纳米技术与信息技术、生物技术被列为当代三大技术。纳米材料自20世纪80年代开发问世以来引起世界各国的极大关注,其所具有的特殊效应使纳米微粒和纳米固体表现出与常规材料不同的特性,在生物医学、制药工程、空间技术和信息技术等领域得到了广泛的应用。在油气田开发方面,诸如驱油[1,2]、钻井液[3~5]、降压增注[6,7]、封堵剂[8,9]、稠油降黏[10~12]、油田管道防护[13,14]、油田污水处理[15]等表现出优异的性能,应用效果极其明显。
2007年美国贝克休斯石油公司研究人员首次报道了 “纳米技术在黏弹性表面活性剂增产液体中的应用”[16]。他们将纳米颗粒作为黏度调节剂加入VES溶液中,充分发挥了纳米材料奇异的表面形貌和高的表面反应性,使纳米材料通过化学吸附和表面电荷吸引与VES胶束缔合建立起一种强的动态网状结构,这种动态网状结构能够在高温下稳定VES胶束,同时可以阻止流体向多孔介质流失,即加入的纳米颗粒具有保持流体高温稳定性和明显降低流体滤失的功能。同时当VES胶束破胶时,流体的黏度会急剧下降,VES流体形成的假滤饼破碎成可以渗透并且失去黏性的纳米颗粒,由于颗粒足够小,可以通过地层的孔喉,最终随着返排液排出,不会对地层造成伤害。
纳米技术提高清洁压裂液耐温性的研究在国内还是个空白,截至目前还没有相关文献报道。
本研究利用纳米粒子与黏弹性表面活性剂的相互作用形成稳定的网络结构,达到提高压裂液耐高温性能的目的。目标是通过优选纳米材料,将纳米技术应用于清洁压裂液中,通过纳米材料缔合作用提高清洁压裂液的稳定性,从而增强其耐温性能以保持流体在高温下的高黏度和控制压裂液向地层滤失,以满足高温深井清洁压裂液施工的需要。
1 纳米缔合清洁压裂液的研制
1.1 清洁压裂液优选
本研究优选了国内油田常用的3种VES清洁压裂液,对其综合性能进行了评价,最终确定了一种体系作为拟提高耐温性能的基础体系。图1所示的是在80℃和100℃下所选择的VES清洁压裂液的黏度随剪切时间的变化曲线。
1.2 纳米材料的优选与制备
根据文献调研结果,确定了使用压裂液的纳米材料的选择方向,即选择与压裂液体系具有强烈相互作用的纳米材料,在压裂液体系中才具有良好的适应性和配伍性,最终才能形成稳定的纳米材料缔合压裂液体系,所以必须根据压裂液的结构特征来选择能与其具有强烈相互作用的纳米材料。遵循这样的原则最终选取了硅、钛、镁、铝、锌这五大类的纳米材料进行下一步的研究。采用液相化学法制备了纳米氢氧化铝(Al(OH)3)、纳米γ型氧化铝(γ-Al2O3 )、纳米二氧化硅(SiO2 )、纳米二氧化钛(TiO2 )、纳米氧化锌(ZnO)、改性纳米草酸镁(MgC2O4 )、纳米碳酸钙(MgCO3 )、纳米氧化镁(MgO)和纳米碱式碳酸锌粉体(ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O)等9种纳米材料。
1.3 纳米材料的表征
利用X射线衍射分析材料中物相结构及元素的存在状态,进行晶粒粒度测定;采用化学吸附仪对纳米材料的比表面积进行测定,实验结果列于表1中。实验表明,所制备的纳米材料具备粒径较小、比表面积较大的特点。
图1 VES-2清洁压裂液黏度随剪切时间的变化(80℃和100℃)
表1 纳米材料的粒径和BET比表面积
1.4 纳米材料在清洁压裂液中的预分散处理研究
为了有效地解决纳米材料自团聚和与基体亲和力差的问题,从而提高其在压裂液中的稳定分散性,我们对其进行了在压裂液中的预分散性研究。在本研究中创新性地采用SRND-1溶剂作为分散助剂,实验结果显示制备的纳米材料在SRND-1溶剂中均能均匀分散,这表明SRND-1溶剂为纳米材料预分散较好的分散助剂。通过对超细纳米粉体材料进行预分散,可以缓解超细纳米粉体材料易团聚的问题,能够充分发挥纳米材料在基质中的纳米效应。另外,超细纳米粉体材料在使用过程中可能会导致粉尘问题,引起粉尘爆炸,影响操作人员的身体健康,降落在设备上的粉尘还会影响操作,造成电器设备失灵,引起事故,这给超细纳米粉体材料的处理和运输带来了困难,从而限制了其现场应用。对超细纳米粉体材料进行预分散,可以解决上述粉尘问题,解决了超细纳米材料在现场应用不方便的技术难题。
2 纳米材料缔合清洁压裂液综合性能评价
2.1 纳米材料缔合清洁压裂液的基液黏度测试
用自来水制备500ml清洁压裂液体系,在室温下测得其基液黏度为56mPa·s。
2.2 纳米材料缔合清洁压裂液高温下的流变性能评价
图2显示未使用纳米材料的清洁压裂液在130℃和170s-1剪切速率下的黏度。在未添加纳米材料的情况下,清洁压裂液的黏度在60min内降到25mPa·s以下。
图2 未添加纳米材料时的黏度剪切曲线(130℃,170s-1,2h)
图3显示的是使用SiO2纳米材料的清洁压裂液在130℃和170s-1剪切速率下的黏度,图4显示的是使用TiO2纳米材料的清洁压裂液在130℃和170s-1剪切速率下的黏度,可以看出流体能够在130℃时保持50~60mPa·s的黏度。图示结果表明纳米材料缔合的清洁压裂液能稳定流体在高温时的黏度。
图3 添加SiO2纳米材料时的黏度剪切曲线(130℃,170s-1,2h)
图4 添加TiO2纳米材料时的黏度剪切曲线(130℃,170s-1,2h)
图5显示的是使用SiO2纳米材料的清洁压裂液在150℃和170s-1剪切速率下的黏度,可以看出纳米缔合清洁压裂液体系能够在150℃保持50~60mPa ·s的黏度,显示出良好的耐高温耐剪切性能。
2.3 纳米材料缔合清洁压裂液静态滤失性能
压裂液配方:清洁压裂液基液+纳米材料+交联剂,测试温度为40℃,实验压差为3.5MPa。测试步骤按SY/T 5107—2005 “水基压裂液性能评价方法” 执行。
实验结果如表2所示。
图5 添加SiO2纳米材料时的黏度剪切曲线(150℃,170s-1,2h)
表2 纳米材料缔合清洁压裂液的静态滤失性能
2.4 纳米材料缔合清洁压裂液的破胶性能
测试目的:评价新型压裂液体系的破胶性能。
实验配方:纳米材料缔合清洁压裂液+不同浓度的过硫酸铵破胶剂。
实验条件:制备压裂液放入90℃恒温水浴中。
实验结果见表3。
实验结果表明:该压裂液体系在加入胶囊破胶剂和常规过硫酸铵破胶剂的情况下,均能快速彻底破胶,破胶液黏度小于5 mPa ·s,有利于压裂后的返排。
表3 不同破胶剂浓度下的破胶性能
3 结论与建议
3.1 结论
1)通过综合对比评价3套油田常用的成熟VES清洁压裂液的综合性能,优选出一套配方体系作为拟提高耐温性能的基准清洁压裂液。
2)合成制备了5大类9种纳米材料,对其进行了性能表征,分别测定了粒径和比表面积。所采用的液相化学方法操作简单,反应条件温和,产率高,可重复性强,部分制备纳米材料的方法可推广应用。
3)采用绿色环保的SRND-1溶剂作为分散助剂对超细纳米粉体材料进行了预分散前处理,解决了超细纳米粒子自身易团聚的问题,从而充分发挥其纳米效应,解决了纳米材料在压裂液中分散难的应用难题。
4)本研究通过优化实验条件,建立了纳米材料在清洁压裂液中的分散方法。该方法简单,现场操作性强,配制出高分散纳米材料缔合清洁压裂液体系。
5)形成了耐温150℃的高分散性纳米材料缔合清洁压裂液配方体系,其综合性能优于常规清洁压裂液体系。
3.2 建议
本研究在纳米材料增强清洁压裂液的耐温性方面开展了初步的探讨性工作,还需要在以下方面进行深入研究:
1)纳米材料的中试技术研究;
2)纳米材料与清洁压裂液作用机理研究;
3)纳米缔合清洁压裂液的综合性能评价研究;
4)纳米缔合清洁压裂液对储层岩心的伤害性评价研究;
5)纳米缔合清洁压裂液体系的现场应用技术研究。
参考文献
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『柒』 酸压和压裂有什么联系和区别吗压裂的前置液可以用酸化来解决吗
酸化和压裂都是储层改造的手段,压裂主要是针对油井,可以沟通天然裂缝和含油透镜体,增大泄油面积和储层导流能力。酸化是用于近井地带的解堵,只能起到解除地层堵塞。大型压裂前有时进行小型压裂来疏通炮眼和改善近井地带条件,以有利于压裂施工进行。一个是压开地层,一个是不压开地层。前置液的作用也是不一样的。压裂液是需要有一定的粘度用来造缝和携砂。具体区别很多,你可以多看一些压裂酸化方面的资料就清楚了。
『捌』 石油压裂废水处理的方法及其特征
压裂作业是低渗透油田普遍采用的增产措施,在压裂过程中会产生一定量的油井压裂废水。油井压裂废水成分复杂,具有高COD、高浊度,高总溶解性固体含量(TDS)的特点。该类废水对环境和人类健康的影响已经越来越引起人们的普遍关注,因此如何有效的处理此类废水已经成为油气田企业亟待解决的重要问题。目前常用的絮凝剂如聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合氯化铝(PAC)等对油井压裂废水的处理效果欠佳。聚硅酸金属盐类絮凝剂是20世纪90年代中后期在聚硅酸和传统铝盐、铁盐絮凝剂的基础上发展起来的一种新型无机高分子絮凝剂。该絮凝剂综合了聚硅酸粘结聚集、吸附架桥效能强,铝铁盐电中和能力强,以及铝盐絮凝剂絮体大且脱色性能好和铁盐絮凝剂絮体密实且沉降速率快等优点,在除浊、脱色、去除有机物和高价金属离子等方面较同类其他品种有更好的效果,是目前国内外水处理剂领域研究开发的热点。
本工作研究了聚合硅酸铝铁絮凝剂对油井压裂废水的处理效果,对于现场应用有一定的指导意义。
1 实验部分
1.1 材料、试剂和仪器
实验水样取自于我国西部某油田油井压裂废水,其水质特征为浊度186.2 NTU,COD 5 236.8mg/L,TDS为7 350.6 mg/L,pH 7.9。
Na2SiO3·5H2O、硫酸(质量分数98%)、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、Na2CO3:均为化学纯。PAC:工业品。
DC-506型六联搅拌机:东莞市兴万电子厂;752型紫外-可见分光光度计:上海光谱仪器有限公司;Model ESJ205-4型电子天平:沈阳龙腾电子称量仪器厂;pHS-3C型精密pH计:上海雷磁仪器厂;AF-Z1型电热培养干燥箱:江苏省东台市电器厂;XZ-1A-Z型智能浊度仪:上海海恒机电仪表有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1聚合硅酸铝铁絮凝剂的制备
(1)取一定量的Na2SiO3·5H2O加入去离子水溶解,用硫酸调节pH,在不同活化温度下搅拌一定时间使其活化,得到聚硅酸溶液。
(2)在聚硅酸溶液中分别加入一定浓度的Al2(SO4)3溶液和Fe2(SO4)3溶液,搅拌均匀,形成聚合硅酸铝铁溶液(n(Al)∶n(Fe)∶n(Si)=5∶2∶1),然后加入一定量的Na2CO3调节其碱化度为2.0。
1.2.2油井压裂废水絮凝处理实验
取250 mL的油井压裂废水,以Na2CO3调节pH后,加入聚合硅酸铝铁溶液,在200 r/min的转速下快速搅拌2 min,接着在50 r/min的转速下慢速搅拌5 min,静置沉降30 min,取清液测定其水质指标。
1.3 分析方法
采用快速消解法测定COD109-110;采用重量法测定TDS 210-213。
2 结果与讨论
2.1 聚合硅酸铝铁絮凝剂制备工艺参数的优化
2.1.1聚硅酸活化pH对废水浊度去除率的影响
当活化温度为25 ℃、活化时间为1.5 h时,聚硅酸活化pH对废水浊度去除率的影响见图1。由图1可见:随着聚硅酸活化pH的增加,浊度去除率减小;低pH条件下制备的活性硅酸具有较好的絮凝效果,当聚硅酸活化pH为1~2时,浊度去除率达到85%左右。因此聚硅酸活化pH应为1~2。
2.1.2活化温度对废水浊度去除率的影响