隨著油氣開采難度的增加,壓裂技術(shù)成為增產(chǎn)的關(guān)鍵。增產(chǎn)的需求及技術(shù)的提高,瓜爾膠壓裂液的使用量也隨之增加;而瓜爾膠壓裂液為水基壓裂液,許多環(huán)保問題也凸顯出來,不僅體現(xiàn)在對(duì)水資源的需求而且在壓裂返排水的處理問題上。本文研究了改性瓜爾膠及交聯(lián)劑的合成,提出改性瓜爾膠壓裂液體系,從環(huán)保角度出發(fā),總結(jié)并分析影響該體系的主要因素,提出壓裂返排水再配壓裂液方案。室內(nèi)研究方面:根據(jù)掃描電鏡對(duì)微觀形態(tài)的分析發(fā)現(xiàn),瓜爾膠制備壓裂液的過程中,參與形態(tài)變化是由瓜爾膠分子聚集的纖維絲狀或絲帶狀形態(tài)。因此,瓜爾膠的優(yōu)化集中在快速分散縮短絲帶狀出現(xiàn)時(shí)間。結(jié)合瓜爾膠壓裂返排水主要影響因素與瓜爾膠微觀形態(tài)機(jī)理分析,提出磺酸化改性瓜爾膠(SGG)的方案,并復(fù)配木質(zhì)素磺酸鈉以提高其分散性能。SGG合成的基本方案為,采用濕法在60-80℃,氫氧化鈉催化條件下,將瓜爾膠50 g原粉與80 mL乙醇、異丙醇(1:1體積比)混合,滴加2-氯乙基磺酸鈉水溶液,其中n(NaOH):n(2-氯乙基磺酸鈉)為1.5:1,反應(yīng)3-5 h后加入0.01%木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)配,醇洗、抽濾制得速分散瓜爾膠ISG。ISG在水的溶解、增黏效果較好,可在1.5 min內(nèi)達(dá)到黏度最大值的80%。根據(jù)紅外,XRD,TG,DSC等測(cè)試手段,表征目的產(chǎn)物。瓜爾膠壓裂液體在交聯(lián)時(shí)需要均勻加入交聯(lián)劑形成穩(wěn)定的臨界流體形態(tài),束縛水分子;破膠時(shí)則需均勻加入破膠劑以破壞瓜爾膠絲帶,快速釋放水分子,降低體系黏度而破膠。由此合成了有機(jī)硼高溫延時(shí)交聯(lián)劑,BN-2和BN-4,基本合成方案為將葡萄糖酸鈉,氫氧化鈉,硼酸(或硼砂)和水在80-90℃條件下,攪拌并反應(yīng)2.0~4.0 h。通過對(duì)液體在儲(chǔ)層滯留時(shí)間模擬,發(fā)現(xiàn)施工時(shí)各階段壓裂液在儲(chǔ)層耐受溫度有所差異,實(shí)驗(yàn)室模擬地層溫度測(cè)試加入破膠劑后壓裂液的流變性能,根據(jù)測(cè)試結(jié)果,確定破膠劑加量,控制反應(yīng)時(shí)間。針對(duì)鄂爾多斯盆地氣井儲(chǔ)層條件,考察壓裂返排水中瓜爾膠殘余、固體顆粒、殘余硼交聯(lián)劑、過氧化物離子、其他離子等因素,并進(jìn)行了相關(guān)分析,發(fā)現(xiàn)影響壓裂返排液重復(fù)利用的主要因素為返排水中殘余硼離子、過氧化物及其他各離子等。通過向去離子水中加入不同濃度的離子考察各離子濃度對(duì)ISG壓裂液相關(guān)性能的影響,確定出配液水中各離子濃度的合理范圍為Ca~(2+)濃度小于60 mg/L,Mg~(2+)濃度小于120 mg/L,Fe~(2+,3+)濃度小于8 mg/L,過氧化物小于10 mg/L,BO_3~(3-)濃度小于5 mg/L,礦化度需小于30000 mg/L,其他離子濃度盡可能降低。根據(jù)這一要求,對(duì)壓裂返排水采用氧化破膠、泥水分離、混凝沉降、膜過濾等工藝處理,其中COD的去除率約為94%,SS去除率約為93%左右,黏度下降至1.3-1.6 mPa·s,色度為5.6-14.6倍;各污染物均控制在合理的范圍,并得到處理水。向處理水中加入溫度穩(wěn)定劑TS-2和掩蔽劑LA-2,提高復(fù)配壓裂液的性能并達(dá)到使用要求。通過室內(nèi)評(píng)價(jià),得到ISG壓裂液體系的一般配方,包括0.36%的ISG,0.6-1.0%交聯(lián)比的有機(jī)硼延時(shí)交聯(lián)劑BN-2或BN-4,0.2%助排劑,0.1%防膨劑,以及0.03%CB-3和0.02%過硫酸銨。其破膠液表界面張力為32.25 mN/m、1.22 mN/m,殘?jiān)繛?88 mg/L,防膨性能為66.8%。處理水重復(fù)配置壓裂液時(shí)需要加入LA-2和TS-2,其破膠液黏度為,表界面張力為33.18 mN/m、1.19 mN/m,殘?jiān)繛?06 mg/L,防膨性能為67.3%。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面:現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的基本順序是,現(xiàn)場(chǎng)清水水質(zhì)分析,實(shí)驗(yàn)室測(cè)試壓裂液性能,化工料現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢查,壓裂施工�，F(xiàn)場(chǎng)成功的使用ISG壓裂液體系壓裂延0XX-D02氣井B層位,該井的破裂壓力為32.55 MPa,施工壓力為50.17-46.61 MPa,施工排量為4.0-4.2m~3/min,壓裂液用量為370.5m~3,累計(jì)加砂37.8 m~3,返排率為41%,日產(chǎn)氣量為115k m~3/d,取得了較好的應(yīng)用效果。為確保處理水再配壓裂液能夠順利完成施工,分別進(jìn)行了處理水與現(xiàn)場(chǎng)清水1:2(體積比)、1:2(體積比),2:1(體積比),以及不添加清水稀釋共計(jì)四種方案逐步應(yīng)用。依次對(duì)延3XX-D08,延5XX-D01,延5XX-D06、延0XX-DXX井進(jìn)行處理水再配液的壓裂施工,分別使用了110 m~3,122 m~3,238 m~3,80 m~3的處理水,取得了較好的結(jié)果。其中,延3XX-D08井對(duì)B、S、H層位共壓裂三級(jí),注入壓裂液約1363.6m~3,支撐劑累計(jì)加量92 m~3,平均砂比21%,返排率為40.1%,日產(chǎn)氣量為1.48*10~6 m~3/D。其中在前置液,攜砂液(7%砂濃度)階段使用處理水110 m~3。延5XX-D01井對(duì)BX、S、H層位共壓裂四級(jí),注入壓裂液1269.7 m~3,支撐劑累計(jì)加量149.2 m~3,返排率為57.5%,日產(chǎn)氣量為1.02*10~6 m~3/D。其中在前置液,攜砂液(14%砂濃度)階段使用累計(jì)處理水122 m~3。延5XX-D05井對(duì)對(duì)BX、S、H層位共壓裂四級(jí),注入壓裂液約1361.8m~3,支撐劑累計(jì)加量136 m~3,返排率為47.35%,日產(chǎn)氣量為4.1*10~5 m~3/D。其中在前置液,攜砂液(28%砂濃度)、頂替液階段累計(jì)使用處理水238 m~3。延0XX-DXX井對(duì)BX層位共壓裂一級(jí),注入壓裂液約302.4 m~3,支撐劑累計(jì)加量33.5 m~3,返排率為43%,日產(chǎn)氣量為1.86*10~6 m~3/D。其中前置液,攜砂液(25%砂濃度),頂替液累計(jì)使用處理水80 m~3。延3XX-D08,延5XX-D01,延5XX-D06、延0XX-DXX井所用處理水日產(chǎn)處理水量最高220 m~3;延0XX-DXX井所用處理水日產(chǎn)處理水量為40m~3,且處理水成本較高。因此,建議現(xiàn)場(chǎng)選用處理水與清水(2:1體積比)稀釋后再配液方案進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE357.12
【部分圖文】：
爾膠壓裂液體系及其返排水重復(fù)利用技術(shù)研究及D-甘露糖主鏈，以 -1，6 苷鍵連接的 D-半糖[65]。瓜爾膠的分子量約為 100 萬~200 萬瓜爾膠分子中還含有少量的阿拉伯糖、葡量使得其能夠分散在熱水或冷水中，形成高為 4000~6000 cp；但其水溶液熱穩(wěn)定性較弱系的溫度降低時(shí)，其黏度又能夠逐漸的恢時(shí)間后，會(huì)導(dǎo)致瓜爾膠分子的降解，從而甘露糖的比值也會(huì)影響瓜爾膠在水中的溶的含量降低時(shí)，瓜爾膠的水溶性較差。半能夠使得聚合甘露糖溶于水中，而且支鏈好。瓜爾膠的分子結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。
陜西科技大學(xué)博士學(xué)位論文可以綜合以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)硼的定的條件下反應(yīng)絡(luò)合生成的相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)離子釋放時(shí)的均勻分散，相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)過使用 pH 調(diào)節(jié)劑控制反應(yīng)進(jìn)程，且 pH 向離解出的硼酸鹽離子少，使得溶液中出稠化劑的交聯(lián)反應(yīng)速度則降低，進(jìn)而達(dá)到的制備都是通過替換有機(jī)配位體制備的[7蔗糖等糖類配體，山梨醇、甘露醇等多羥度上的控制絡(luò)合物的離解速度。可以看到問題，還兼?zhèn)溲訒r(shí)功能，所以有機(jī)硼交聯(lián)
按照以下順序進(jìn)行闡述：膠在瓜爾膠壓裂液體系中硼交聯(lián)劑。控制破膠時(shí)間。 壓裂液體系的影響。裂返排水處理方案。瓜爾膠及其衍生物，是該種主要的形態(tài)，由于它自；當(dāng)加入交聯(lián)劑后，水溶流動(dòng)性；最后，在破膠劑形態(tài)的具體外觀如圖 2-1爾膠水溶液外觀形態(tài)，圖外觀形態(tài)。
【參考文獻(xiàn)】
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本文編號(hào)：
2828142
