深部煤层气井胍胶返排液回用处理技术优化及应用

作     者：云箭 张华 马信缘 洪宁 许洁 刘毅 陈曦 王占生 何柳婧 Yun Jian;Zhang Hua;Ma Xinyuan;Hong Ning;Xu Jie;Liu Yi;Chen Xi;Wang Zhansheng;He Liujing

作者机构：中国石油集团安全环保技术研究院有限公司北京102206 中石油煤层气有限责任公司北京100028 中国石油西南油气田公司四川成都610066 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院北京102249 

基　　金：中国石油天然气集团公司重大科技专项"低碳与清洁发展关键技术研究及应用"(2016E-12)资助 

出 版 物：《石油学报》 (Acta Petrolei Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第11期

页      码：1959-1973页

摘      要：以胍胶为代表的水基压裂液广泛应用于深部煤层气开发,在获得高产的同时也产生大量的压裂返排液,因此开展胍胶压裂返排液回用处理技术优化、不断提高返排液的回用率具有重要意义。为解决胍胶压裂返排液回用处理存在的破胶不彻底、有害离子去除难等技术难题,通过破胶参数优化实验,分析添加剂对破胶的影响,并采用光谱分析和响应曲面法(RSM),探索胍胶压裂液在深部煤层气井高温环境及返排过程中的破胶机理和最佳工艺条件,从而为胍胶聚合物在地层实现"完全"破胶处理工艺提供理论依据。通过有害离子交互作用实验,并结合冗余分析法(RDA)分析残余在返排液中不同离子间的交互作用,以及对压裂基液配制、压裂液性能的影响,从而获得不同离子对配液回用的影响规律与最佳控制指标。在此基础上,提出胍胶压裂返排液回用处理工艺设计,并在应用中进行验证。结果表明:破胶液的黏度和残渣含量分别与破胶剂浓度、破胶温度和破胶时间符合二次多项式回归模型,在破胶剂浓度为0.03%、破胶温度为91℃、破胶时间为2.9 h时,可获得破胶液黏度和残渣含量最低值,这对指导压裂生产和返排液破胶降黏具有重要指导意义;明确了返排液中B、Al^(3+)、Fe^(3+)、Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Fe^(2+)7种主要离子对压裂液基液性能、对交联后压裂液性能的影响顺序,通过调整不同离子浓度组合,可获得最佳性能的压裂基液和压裂液,用于指导胍胶压裂返排液回用处理时各离子浓度控制;采用"破胶降黏+混凝+气浮+定向去除+过滤+除硼"优化工艺处理胍胶压裂返排液,出水满足配制水质指标要求,所配制的压裂液性能满足水基压裂液技术要求,回用率由40.00%提高至92.01%以上,直接处理费由120元/m3降至40元/m3,不仅减少了大量水资源消耗、降低了拉运频次,还节约了开发成本、降低了安全环保隐患。

主 题 词：深部煤层气 胍胶 压裂返排液 回用 优化 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 0830[工学-生物工程类] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0714[0714] 0703[理学-化学类] 0701[理学-数学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7623/syxb202311016

馆 藏 号：203124708...