页岩气压裂返排液处理技术应用及进展

近年来,页岩气大规模体积压裂带来了可观的产量及效益,但也伴随着压裂液用量及化学添加剂的大量增加,如果返排液处理不当则会对环境造成极大的影响。因此,经济有效处理返排液中多余的离子及固相,使其达到地层回注、钻井液/压裂液复配标准及外排标准要求是页岩气压裂返排液处理的重要目标。本文调研了国内外开发成熟的页岩气区块压裂返排液的化学组分特征及絮凝沉降法、渗透膜法、氧化处理法、膜蒸馏/电解法等常用的返排液处理方法,梳理出目前常用技术的适用性并分析了页岩气压裂返排液处理技术应用及发展方向,对页岩气开发及生产过程的返排液环保处置提供专业思路及借鉴。

地震流体观测井防止积水倒灌装置的研究与应用

一些地震流体观测井受周边观测环境的影响,容易在汛期出现降雨积水干扰现象,严重影响观测数据质量,甚至造成数据传感器故障。本文针对天津市滨海地震监测中心站民园井在观测中出现的积水倒灌现象,设计两种可根据观测井孔实际情况“量身定制”的用于防止观测井在降雨积水时出现倒灌的连通装置,并将观测井的最大水位深度、井口形状、周围空间环境和可能出现的最大积水深度等因素与装置规格建立理论转换关系式。实际应用情况表明,该装置可有效保护流体观测设备,减少观测数据干扰,提高观测数据的连续率和完整率,同时具备很强的适应能力,易于在流体观测井中推广,以解决低洼地区或洪水高发地区观测井的积水倒灌问题,为地震预测预报工作提供连续、完整的观测数据。

新型低伤害无返排胍胶压裂液在致密油储层中的应用

致密油储层采用常规胍胶压裂液施工时存在返排率低、对储层伤害大以及返排液处理成本较高等问题,为此,以多元改性胍胶HPG-GX、阴离子表面活性剂YSN-1以及复合破胶剂FP-3为主要处理剂,研制了一套适合致密油储层的新型低伤害无返排胍胶压裂液体系,并对其综合性能进行了评价.结果表明:该压裂液体系具有较好的耐温抗剪切性能和滤失性能,能够满足压裂施工的基本需求;并且当复合破胶剂FP-3的加量为0.15%时,即可使压裂液体系迅速破胶,破胶液的黏度和界面张力较低,残渣含量较少,破胶液对天然岩心的基质渗透率伤害率小于15%,具有低伤害的特点;此外,破胶液作为渗吸液可使天然岩心的渗吸采收率达到28.6%,渗吸驱油效果明显优于常规羟丙基胍胶压裂液的破胶液.WQ-11井采用新型低伤害无返排胍胶压裂液体系压裂后,日产油量和累计增油量明显高于同区块内使用常规羟丙基胍胶压裂液的WQ-03井,达到了良好的压裂增产效果.

线性压缩机排气阀片动态特性研究及优化分析

为研究圆盘阀的运动规律及排气腔内流场的动态特性,基于ANSYS平台建立线性压缩机排气阀片双向流固耦合模型。对线性压缩机在不同压力比、频率、弹簧刚度和阀片间隙下的阀片运动规律和流场动态特性进行仿真模拟,得到排气阀片的位移曲线、排气腔内制冷剂流速和质量流量曲线、排气腔内制冷剂流动的速度矢量图。由仿真结果分析可知:当压力比增大和频率升高时,排气腔内质量流量增大,并出现制冷剂回流现象;通过增大弹簧刚度及减小阀片间隙,可以保证在相同工况下,改善回流现象,提高线性压缩机的工作效率。

电渗析在压裂返排液废水处理中的应用研究

针对目前压裂返排液处理技术工艺复杂、能耗高、工艺处理成本高等问题,基于对压裂返排液水质的分析结果,首先利用电渗析试验验证电渗析系统作为MBR生化处理系统前置预处理的可行性,并通过试验验证压裂返排液的总悬浮物固体浓度(TDS)与废水COD去除率呈负相关关系,同时通过对照试验验证废水生化反应最佳设计条件,建立了电渗析与生物膜处理耦合的两步核心处理方法,可使返排液经处理后水质澄清透明,COD去除率显著提升,使运营成本较低的生化系统取代高级氧化处理工艺成为可能,对大规模工业化应用提供理论和实践基础。

压裂液返排率影响因素的实验研究

针对压裂液返排率较低的问题,利用无量纲分析方法,推导了与现场工况相对应的实验无量纲时间,开展了压裂液返排的三维模型实验,研究了驱替方向、地层压力、界面张力、压裂液黏度和支撑剂润湿性对返排率的影响规律。结果表明,驱替方向与重力方向相同时,压裂液的最终返排率最高;驱替方向与重力方向相反时,由于出现指进现象,导致最终返排率较低。因此,应通过调整压裂液性能尽量避免指进现象的出现。压裂液的最终返排率随地层压力的升高而降低,稳定的地层压力更有利于压裂液的返排,压裂施工后需利用合适直径的油嘴控制压裂液返排。压裂液的最终返排率随界面张力的下降而上升,但上升趋势逐渐变缓,随液体黏度的增加而降低。亲油性的支撑剂更有利于压裂液的返排。

页岩气水力压裂返排液对环境的影响与治理方法

基于国内外的页岩气发展现状,分析页岩气水力压裂返排液对环境的影响,并总结国外一些较为可取的返排液处理方法,进行内化转换,以此总结更利于我国页岩气水力压裂返排液管理的方案,为我国未来的页岩气开发和生态环境建设提供参考。

清洁压裂液返排液对致密油藏自发渗吸驱油效果的影响

针对清洁压裂液返排液回收利用率低、处理困难的问题,并结合致密油藏渗吸采油机理,以处理后的现场清洁压裂液返排液作为渗吸液,开展清洁压裂液返排液对致密油藏自发渗吸驱油效果的影响研究。结果表明:选择渗吸液浓度时,不仅要考虑降低黏附功、提高洗油效率,还要兼顾界面张力和润湿性对毛细管力的影响,当渗吸液质量分数为50%时,渗吸采收率最大可达27. 5%,此时毛细管力作为渗吸驱油的动力占据主导地位,渗吸强度较大;随着岩心渗透率增加和实验温度升高,渗吸采收率逐渐升高。天然岩心渗吸—核磁联测实验结果显示,2块天然岩心的渗吸采收率均可达到26%左右,渗吸初始阶段,油水置换速度较快,渗吸采收率迅速上升,20 h后渗吸速度下降直至渗吸结束。清洁压裂液返排液能够提高致密油藏自发渗吸采收率,为该类压裂液返排液重复利用提供了一种新思路。

红河油田压裂返排液回用技术研究

压裂返排液具有高化学需氧量(COD)、高色度、高悬浮物和高溶解性总固体(TDS)特征,直接排放将对周边环境造成严重的污染。研究对现有压裂液处理技术进行了评价,提出一种全新的处理方案。在对红河油田压裂返排液进行水质分析和普查基础上,以返排液中各成分对压裂液配液的利弊影响进行分类,区别对待,研究开发出一条"保留对配液有用成分、定点清除有害成分"的独特工艺,该工艺把返排液处理工艺和压裂液配液工艺密切结合,达到最大限度地减少处理和配液成本之目的。

支撑裂缝处理剂性能研究与应用

研制了一种支撑裂缝处理剂 ,在实验室考察了该处理剂的应用性能 ,并在 3口井上进行了成功的应用试验。该处理剂为含有氧化剂、助氧化剂、催化剂的水溶液 ,用于处理加砂压裂后的支撑剂充填裂缝 ,破解裂缝内压裂液冻胶 ,溶解压裂液残渣和聚合物滤饼 ,以改善破胶液返排效果 ,提高裂缝导流能力。室内性能考察结果表明 ,与使用过硫酸铵破胶相比 ,该处理剂在≥ 4 0℃破胶迅速 ,破胶液粘度很低 (～ 1mPa·s) ,可使压裂液残渣产生量减少73 %以上 ,可完全溶解常规破胶法产生的残渣 ,使导流能力提高 4 0 %以上 ,对支撑剂的强度无影响。在 3口油井试用 ,压裂液平均返排时间比一口对比井缩短约 60 % ,平均返排率为 86.8% ,比对比井提高近 2 0 %。

松辽盆地北部中浅层压裂返排液示踪监测技术

准确监测压裂液返排率和压裂改造后地层的产液状况,是得到压裂后油井实际产能的关键技术。研究了地层水和压裂液组分差异,优选出地层水微量物质溴离子和碘离子,将2种离子作为定性判别地层水存在的指标;探讨了在压裂液中定量加入硫氰酸钠示踪剂,用硫氰酸钠作为定量区分压裂液与地层水的指标;根据示踪监测结果,计算了压裂液返排量和返排率。在松辽盆地北部中浅层3口探井应用该技术,获得了比常规试油试采更为准确的压裂液返排率和压裂改造后地层产液的油水比,解决了压裂返排液地层水与压裂液定性、定量判别难题。

压裂液返排速度对支撑剂回流量及其在裂缝内分布的影响

根据压裂过程中压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立了数学模型,模拟了裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算发现压裂液的返排速度对支撑剂的回流量及支撑剂在裂缝内的分布影响很大。随着压裂液返排速度的增大,支撑剂的回流量逐渐增加,但增加的幅度逐渐变缓;支撑剂在裂缝内的分布状况则随着压裂液返排速度的增大而逐渐变好。计算结果表明,为了获得较好的支撑剂缝内分布,在施工条件许可的范围内应尽量提高压裂液的返排速度,既可改善支撑剂在裂缝内的分布,又减少了压裂液对地层的伤害。

压裂液返排速度对支撑剂回流量影响实验研究

压裂液返排速度是影响油气井压后效果的重要因素。为研究压裂液返排速度对支撑剂回流量的影响,运用自主研发的裂缝模拟实验装置,进行不同压裂液返排速度下支撑剂回流量的实验测试。实验过程中针对每一个压裂液返排速度,测试不同返排阶段支撑剂的回流量。实验结果表明,压裂液返排速度以43.2 m^3/d为界限,返排速度低于43.2 m^3/d时支撑剂回流量随压裂液返排速度增加较慢;而当返排速度高于43.2 m^3/d后,支撑剂回流量增加明显加快。支撑剂回流主要集中在压裂液返排初期,前33.33%的返排液量携带出了75%以上的回流支撑剂;因此在压裂液返排初期应选用相对较小的返排速度以达到控制支撑剂回流的目的,返排后期在不造成出砂的前提下,适当增大返排速度以实现压裂液尽快返排,减少地层伤害。

油井酸化返排液物性参数分析

酸化是油田重要的增产措施之一,目前酸化技术的应用已相对成熟,但油井酸化后残酸的处理问题一直未得到彻底解决。返排液进入生产流程后,产出液乳化严重、脱水困难,会进而对油、气、水的处理流程产生较大影响,会引起电脱水器断电、甚至导致外输原油含水超标,注入水水质不合格。本文通过测定油井酸化后初、中、后期返排液的物理参数特征,如水相pH值、无机离子含量、电导率、悬浮物含量、浊度等,研究酸化返排液在返排过程中物性参数的变化,发现不同时期返排液特征差异明显进而分析各参数之间的联系,为返排液的处理提供理论依据。

泡沫酸酸化在川东老井挖潜中的应用及效果

介绍了泡沫酸的基本特点、增产机理、设计的基本原则与施工工艺技术 ,为低压气井酸化解除储层伤害和残液返排提供了行之有效的途径。通过 5口井泡沫酸酸化施工 。

陶瓷膜处理页岩气压裂返排液防垢污染研究

对某页岩气井压裂返排液结垢趋势进行了分析,并探讨了采用陶瓷膜处理压裂返排液过程中温度、pH、跨膜压差、料液循环量以及过滤时间对膜污染的影响。研究结果表明,压裂返排液的碳酸钙结垢趋势最显著,控制料液pH为5~6,温度在40℃以内可减缓结垢过程。当跨膜压差为0.12 MPa,料液循环量为30 L/min,清洗周期为4 h时,可有效降低膜结垢污染。

卧式双轴自清洁反应器粘性体系停留时间分布

在粘性体系中以茜素红为示踪剂,采用紫外光测试技术研究了卧式双轴自清洁反应器中的停留时间分布(RTD),利用返混模型对实验条件下的RTD及返混系数进行了模拟计算,得到了返混系数与雷诺数的关联式。结果表明,反应器的RTD受物料流速、搅拌速率及物料粘度等因素的影响,体系粘度增加返混系数减小;在实验范围内,基于返混模型的计算结果与实验结果基本相符。

有效闭合应力对支撑剂回流影响实验研究

支撑剂回流是影响油气井压后效果的重要因素。为研究有效闭合应力对支撑剂回流的影响,运用自主研发的裂缝模拟实验装置,进行不同有效闭合应力条件下支撑剂回流实验测试。实验过程中针对每一个有效闭合应力,测试不同返排阶段支撑剂的回流量。实验结果表明,随着有效闭合应力降低支撑剂回流量逐渐增加,当有效闭合压力降低到6 MPa后,回流量增加速度明显增快,因此压裂施工返排时应关井至有效闭合压力增加到6 MPa后再开井返排。支撑剂回流主要集中在压裂液返排初期,压裂液累计返排量达到总返排液量33.33%后,支撑剂阶段回流量明显减少,因此对支撑剂回流的控制应主要集中在返排初期。

大型氢气压缩机运行总结

介绍大型氢气压缩机的内部流程,对生产中出现的问题(如回流管径偏小、工作液流量不足、工作液温度偏高、回流调节不稳定,工作液管道泵维修不方便)提出相应的改进措施,确保设备长周期、安全、平稳运行。

新疆油田压裂返排液处理技术研究与应用

新疆油田地区常见的压裂液主要包括胍胶冻胶压裂液及乳液等体系,随着大型体积压裂工艺在新疆区块的广泛普及,当务之急是寻求有效的返排液处置措施。本文介绍了新疆油田压裂返排液的处理现状,详细阐明了对应的研究理论基础、思路和返排液处置方案,即采用"除油-沉降-杀菌"联合工艺进行返排液复配,再结合"氧化破胶-混凝沉降-过滤"技术对废液实施回注处理。现场应用结果表明,该回注处理技术可有效降低2个试验油厂废液中的COD含量(平均去除率可达88%)和含油量(平均去除率可达92.5%),可实现对新疆油田地区返排液的高效处理和回用,对落实油田现场的降本增效具有重要意义。