可回收壓裂液技術.doc

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1、可循環(huán)使用壓裂液技術一、簡介水基聚合物壓裂液所應用的瓜爾膠及其衍生物（如HPG）,由于它低廉的費用和較好的流變控制特性，在壓裂液方面已經應用了許多年。尤其是羥丙基瓜爾膠（HPG）---硼所形成的水基凍膠壓裂液（HPGF）,因為其具有抗剪切性好、熱穩(wěn)定性好、水不溶物和破膠殘渣較低、控制濾失能力強等諸多優(yōu)點，在國內外受到普遍使用。然而，和其它眾多的水基壓裂液一樣，HPGF仍具有不可避免的不足：一是難以滿足施工規(guī)模及快速破膠返排二者對壓裂液性能要求之間的矛盾：二是壓裂液在地層易殘留高分子，對地層孔喉和微裂縫造成持久的傷害；三是壓

2、裂液破膠后返排的液體是不可再利用的，排放會污染環(huán)境，要求進行處理。通過對低粘締合增稠劑的開發(fā)、逆向締合交聯(lián)技術、交聯(lián)締合網絡結構的破壞與恢復技術，以及返排液回收再利用技術的研究，開發(fā)了一種可以回收循環(huán)利用的壓裂液體系。該壓裂液具備如下特點：1、壓裂返排液的回收利用，做到了變廢為寶，節(jié)約化工材料和水資源，減少排污，減輕井下作業(yè)用水壓力。2、采用低粘稠化劑，分子量小，壓裂液對裂縫導流能力傷害較低，沒有高分子聚合物鏈所引起的對孔隙的堵塞或對裂縫導流能力造成的持久性傷害，有助于提高低滲油氣藏的改造效果。3、濾餅由小分子量的聚合物組

3、成，有較好的濾失控制性能，且容易自動被破壞和清除，和傳統(tǒng)聚合物形成的濾餅有較大的區(qū)別。二、核心技術1、低粘締合增稠劑的開發(fā)2、改變稠化劑的分子結構和鏈節(jié)長度，降低基液粘度；提高稠化劑的水溶性和鏈節(jié)的伸展度，增加稠化劑鏈節(jié)的活性和活性基團的利用率。見圖l。3、開發(fā)適合低粘稠化劑的可逆交聯(lián)技術，保證壓裂液的穩(wěn)定流變特性。見圖2。4、通過緩慢破膠技術和交聯(lián)調節(jié)劑來實現(xiàn)壓裂液體系的粘度由基液態(tài)<--->膠態(tài)<--->基液態(tài)的可逆轉化。氧化性破膠劑可以強化可循環(huán)使用壓裂液的破膠效果，但是破壞了稠化劑的空間結構導致無法二次使用。5、返

4、排液二次利用，PH值改變溫和，避免壓裂液體系的瞬間增稠，造成的摩阻增大和攜砂不勻及性能降低。6、壓裂液對溫度不敏感，可避免在泵送過程中的持續(xù)降粘。7、壓裂液在裂縫壁面易被破壞，避免對地層孔喉和微裂縫造成持久的傷害。同等質量羥丙基瓜爾膠在水中的溶解同等質量低粘稠化劑在水中的溶解圖1：同等質量稠化劑分別在水中的溶解示意圖2：可循環(huán)使用壓裂液體系的交聯(lián)及可逆過程8、返排液的回收再利用技術利用返排液回收處理設備對返排液進行油氣、泥砂分離，提高壓裂返排液的使用性能。三、壓裂液回收利用技術室內試驗該壓裂液和其它聚合物壓裂液相比，具有較

5、好的耐溫抗剪切能力，同一溫度下壓裂液可保持恒定的粘度而不下降：施工過程中不需要氧化破膠劑就可以實現(xiàn)破膠返排，并能有效降低對裂縫導流能力的傷害：重要的是，對壓裂液的返排液進行回收后，可以作為壓裂液重新使用。1、增稠液的粘度可循環(huán)使用壓裂液較常規(guī)壓裂液的增稠液有較低的粘度，它和其它壓裂液增稠液的粘度對比見表l。可循環(huán)使用壓裂液增稠液的粘度只有15mPa.s左右，而常規(guī)的壓裂液現(xiàn)場一般應用的粘度在36mPa.s以上。表l不同壓裂液增稠液的粘度壓裂液類型不同濃度(%)下的粘度(mPa.s)0.300.350.4可循環(huán)使用壓裂液12

6、1518HPG303645注：試驗條件：溫度30℃，剪切速率170s：2、壓裂液的殘渣壓裂液回收利用技術在破膠降粘后產生較低的殘渣。表2為不同類型壓裂液的殘渣性能對比，圖3為可回收循環(huán)使用壓裂液與常規(guī)瓜爾膠壓裂液外觀對比。液體類型殘渣含量(mg/l)可循環(huán)使用壓裂液82.9低濃度有機硼壓裂液274.3常規(guī)硼砂交聯(lián)壓裂液496表2不同壓裂液的殘渣對比數(shù)據圖3：可回收循環(huán)使用壓裂液與瓜爾膠壓裂液外觀對比3、壓裂液的流變性能壓裂液回收利用技術中起增稠作用的稠化劑，由于鏈伸展完全、活性基團含量高，和硼離子交聯(lián)后能形成致密的、更密集

7、的聚合物網絡結構，因而其交聯(lián)液具有更好的粘性和彈性，提高了壓裂液的攜砂性能。圖4是80℃下可回收循環(huán)使用壓裂液的流變曲線。在一定溫度條件下，隨著時間的延長，可回收循環(huán)使用壓裂液的粘度幾乎是立即形成的，并且在恒溫后粘度保持穩(wěn)定，可以保證整個施工過種的穩(wěn)定性，圖5、圖6和圖7分別是為90℃、100℃和120℃下可循環(huán)使用壓裂液的流變曲線圖。圖4:80℃下可循環(huán)使用壓裂液的流變曲線圖圖5:90℃下可循環(huán)使用壓裂液的流變曲線圖圖6:100℃下可循環(huán)使用壓裂液的流變曲線圖圖7:120℃下可循環(huán)使用壓裂液的流變曲線圖4、壓裂液的破膠壓

8、裂液回收利用技術破膠是采用緩慢破膠技術，表3是一定溫度下、不同破膠活化劑、不同加量下的破膠情況試驗結果，破交后瓜膠的空間結構并未發(fā)生變化。這樣，返排液中再加入交聯(lián)調節(jié)劑時就可以交聯(lián)，體系粘度會很快升高而形成高粘的壓裂液回收利用技術壓裂液。壓裂液回收利用技術中的壓裂液也可以使用氧化破膠劑來降低液體的粘度，