川西气田地层水配制压裂液研究

发布时间：2019-07-14 20:37

【摘要】：西南油气分公司所属的川西气田低渗致密砂岩气藏,水平井分段压裂技术是气藏勘探评价和建产的关键技术,此外,川西须五气藏采用大排量、大液量的体积压裂技术进行开发,此两种技术均需要大量的淡水进行压裂液配制,施工现场出现了找水用水困难。另一方面,随着气田开发程度的加深,气田产水量也在逐年增大,大量的产出水需要处理,给分公司带来了巨大的环保压力和成本压力。因此,如果将二者结合,开展地层水配制压裂液研究,实现废水利用,变废为宝,开辟气田地层水处理的新途径,缓解地层水处理和压裂用水找水困难,实现油气田绿色环保开发。本文通过对川西地区气田地层水的研究,研究了川西气田地层水产水现状和水处理现状,通过大量的取样分析并且结合前人的研究成果,确定了川西气田地层水的水质特征,川西气田地层水矿化度,主要离子类型和离子含量。因为地层水埋深的不同,所以其成分也不相同,因此我们将地层水分为中浅层地层水和须家河组地层水。根据地层水与储层的配伍性需求,我们确定用中浅层地层水配制瓜胶压裂液,用须家河地层水配制降阻水压裂液。针对中浅层地层水直接配制瓜胶压裂液不起粘,研发了瓜胶特效增溶剂,针对基液自发的弱交联问题,优化了污水处理厂的处理流程,形成了一套中浅层地层水瓜胶压裂液配方,中浅层地层水配制的瓜胶压裂液在45℃、170s-1条件下剪切60min,粘度保持在100mPa·s左右,满足施工对压裂液流变性能的要求。中浅层地层水瓜胶压裂液成功进行了先导性试验,实现了油气增产2.8×104m3。在现场施工过程中发现,地层水压裂液冻胶在高携砂段出现的泵压突然上涨,冻胶变稀和变脆,交联时间变长等问题,会导致施工风险增大,分析影响压裂液耐温耐剪切性能的因素,可能是在地层水处理过程中引入的硫酸铝絮凝剂影响了压裂液的流变性能。因此转变思路进行地层水压裂液的配制,研究确定了地层水离子类型以及浓度对地层水配制瓜胶压裂液影响。确定影响中浅层地层水瓜胶压裂液性能的主要离子的顺序为Ca2+Mg2+Cl-,以及各自的临界影响浓度:Ca2+≤1200mg/L,Mg2+≤1500 mg/L,Cl-≤10×104 mg/L。根据地层水中离子类型以及浓度对瓜胶压裂液性能的影响,考虑将地层水中影响压裂液主要性能的离子浓度降到临界浓度以下,用清水稀释地层水的方法将地层水中的钙镁离子降到临界浓度以下。因此,采用稀释法研制了一套须家河组地层水瓜胶压裂液体系,该体系在75℃、170s-1条件下剪切120min,粘度保持在150mPa·s左右,破胶液表面张力在26.86mN/m,防膨率高达84.2%,对岩心的伤害率仅为17.73%。通过室内研究,发现影响地层水降阻水性能的主要离子的顺序为Cl-Ca2+Mg2+,各自的临界影响浓度:Cl-≤6×104 mg/L,Ca2+≤1×104 mg/L,Mg2+≤4000mg/L,总矿化度≤15×104 mg/L。通过对耐盐降阻剂的优选,相应添加剂的筛选和综合性能评价实验,形成了一套须家河组地层水降阻水配方,降阻率45%,满足须五气藏体积压裂施工需要。在MP23-13井、JS33-7井、ZX33井和SF309-1井进行了须家河组地层水瓜胶压裂液现场试验,解决了现场配液遇到的机械搅拌强度不够引起瓜胶起粘慢、基液粘度低以及细菌导致瓜胶水化等技术难题,压后计算日产气量累计达到16.33×104m3/d,增产效果显著,说明稀释法调试的须家河组地层水瓜胶压裂液体系与地层的适配性好,能有效地降低对储层的伤害。地层水降阻水压裂液在X502井进行了先导性试验,液体性能与清水配制的降阻水性能相当。截至2014年10月,采用地层水压裂液技术直接减排地层水1835m3,充分说明了地层水压裂液技术具有极大的环保效益,同时,地层水压裂液能减少添加剂的用量,适当降低成本。
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图片说明： 第三章 地层水瓜胶压裂液第三章 地层水瓜胶压裂液川西气田地层水水质分析结果可以看出，中浅层地层水矿化度较高00mg/L-30000mg/L，Ca2+、Mg2+含量较大，平均在 300mg/L-1200地层水配制压裂液体系后存在以下现象：1、加入压裂液常用稠化，瓜胶无法直接溶胀，基液不起粘，如图 3-1 所示；2、加入碳酸弱交联现象严重，形成的弱交联体系耐温耐剪切性能差。
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图片说明： 耐温耐剪切能力下降，增加施工过程中的脱砂、砂堵风险[58为了避免出现这种情况，我们优选了 BRD 系列有机絮凝剂和聚丙烯 代替 Al2(SO4)3进行絮凝沉降实验。但在实验过程中，发现加入有机絮法使生成的碳酸钙、碳酸镁等粉末沉淀聚集、板结，达到快速沉淀的目的（2）处理设备增加由于生成的碳酸钙、碳酸镁等粉末沉淀具有自然沉降的能力，我们可以化后的处理流程中去除絮凝沉降环节，增加离心机或压滤机，去除生成淀，得到清液配制压裂液，，从而避免出现絮凝沉降后的地层水抽取装罐留的钙、镁等粉末沉淀对压裂液性能的不利影响。向生成碳酸钙、碳酸镁等粉末沉淀的地层水中加入六偏磷酸钠[60]，观沉淀是否会板结，加速下沉，更有利于离心或者抽滤。实验结果表明，钠也不能使粉末沉淀板结。向中浅层地层水中加入 1.0%Na2CO3，测定地层水中生成的碳酸钙、碳的粒径分布情况，实验结果如图 3-3。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE377

【引证文献】

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1 ;德国SUPER RO技术在油气田废水中的应用[A];中国石油石化技术创新与物资供需研讨会论文集[C];2014年

本文编号：2514506