申请日20200521
公开(公告)日20200807
IPC分类号C09K8/68
摘要
本发明涉及钻井液污水处理以及压裂液制备技术领域，具体是一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，其技术要点是，包括以下步骤：1)均质混合、2)破胶脱稳、3)一级化学沉淀、4)二级气浮沉淀、5)过滤、6)灭菌、7)制备压裂液、8)压裂液性能评价。其既解决了目前水基钻井液污水处理方法和效果各异，造成处理后液体循环利用困难的问题，又解决了配置压裂液用水水质要求不易满足的问题，实现了对水基钻井液污水的处理，将处理后的液体用于制备压裂液，避免了水基钻井液污水对环境的污染，较少了施工现场的用水成本，且配制后的压裂液具有较好的耐温剪切性能，满足压裂工程的作业需求。
权利要求书
1.一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)均质混合：将不同阶段的水基钻井液污水打入设有折流板的均质池中进行充分混合，使水质均匀稳定;
2)破胶脱稳：向水质均匀的混合水基钻井液污水中通过加入各种破胶剂，改变钻井液废水中因加入了大量护胶剂而产生的大量表面活性固体的化学性质及物理性质，充分搅拌均匀后静置分层，分离取出破胶脱稳上清液;
3)一级化学沉淀：向步骤2)分离出的每升破胶脱稳上清液中加入600mg的沉淀剂，搅拌均匀后加入高分子絮凝剂，混合均匀后，主要除去上清液A中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Al3+，底部出现层絮状沉淀后，分离取出化学沉淀上清液;
4)二级气浮沉淀：将步骤3)分离出的化学沉淀上清液通过气浮处理，进行充氧除臭，调节PH值至7-8并加入生物脱色絮凝剂,混合静置后取气浮沉淀上清液;
5)过滤：将步骤4)分离出的气浮沉淀上清液分别通过石英砂和椰壳活性炭进行二级过滤，取得的净化液满足PH值5-7.5、硼含量≤5mg/L、铝离子≤10mg/L、铁离子≤20mg/L、钙离子≤150mg/L、镁离子≤150mg/L、悬浮物≤200mg/L、全盐量≤2000mg/L、表平面粘度≤6Pa·s、浊度≤200NTU的标准;
6)杀菌：将步骤5)取得的净化液置于15-35℃的温度下进行杀菌处理得到灭菌净化液，可选用总洁尔灭、新洁尔灭、戊醛类中的任一种溶剂作为杀菌剂;
7)制备压裂液：向灭菌净化液中加入压裂液添加剂，包括稠化剂25份、助排剂20-50份、防膨剂20-50份、粘土稳定剂20-50份、杀菌剂5-10份、PH调节剂1-5份，混合均匀后配置成压裂液基液，充分膨胀并调节PH值至8.0-10.5后加入交联剂，形成冻胶体系;
8)压裂液性能评价：通过实验对压裂液进行粘度、流变性、破胶性、残渣含量的测定。
2.根据权利要求1所述的一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，其特征在于：步骤2)中，破胶剂为高价阳离子盐，如：FeCl3、AlCl3、Al2(SO4)3，其中聚合类无机高分子盐为最佳选择，每升混合水基钻井液污水中加入破胶剂2000-6000mg。
3.根据权利要求1所述的一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，其特征在于：步骤3)中，在沉淀阶段所用沉淀剂、絮凝剂不同，不同阶段可除去的离子和所需的PH值也不同，如除去Ca2+所需PH值为10、除去Mg2+、Fe2+、Al3+所需PH值为7-9。
4.根据权利要求1所述的一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，其特征在于：步骤7)中，稠化剂优选瓜胶及其衍生物，瓜胶及其衍生物中瓜胶粉占0.25%-0.5%，瓜胶粉与清水的比粘度在±6mPa·s范围内。
说明书
一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法
技术领域
本发明涉及钻井液污水处理以及压裂液制备技术领域，具体是一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法。
背景技术
钻井液污水作为钻井作业过程中产生的一种特殊工业废弃物，主要由钻井过程中产生的岩屑、少量钻井液、完井时从井筒中返排出的钻井液组成，是一种含有粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油和钻屑等的多相稳定胶态悬浮体系，具有复杂性、多变性、分散性等特点。
其中，水基钻井液拥有成本低、配置维护较简单、处理剂来源广等优点，并具有较好的保护油气层效果，是目前最常用的钻井液，但水基钻井液产生的污水中，含有多种有害物质：油类、钻井液添加剂、盐类及可溶性微量元素，若处理不当，将会造成地表水和地表土污染，影响周边居民的正常生活，严重时甚至影响其健康。常用的处理方法有固化处理法、回填处理法、回注处理法等，但是各处理方法均存在缺点如成本高、处理效果不佳、处理条件受限等，且由于处理效果无法保障，处理后的液体难以集中回收循环应用。
油井生产到一定阶段后，产能和渗透率降低，为了增强排油能力，提高油井产量，人们发明了压裂工艺技术，压裂液是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。压裂液主要分为水基压裂液和油基压裂液，在制备压裂液所需的配液用水水质要求较高，且在施工需要配置较大量压裂液时，会面临现场水量紧张的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，既解决了目前水基钻井液污水处理方法和效果各异，造成处理后液体循环利用困难的问题，又解决了配置压裂液用水水质要求不易满足的问题，实现了对水基钻井液污水的处理，将处理后的液体用于制备压裂液，避免了水基钻井液污水对环境的污染，减少了施工现场的用水成本，且配制后的压裂液具有较好的耐温剪切性能，满足压裂工程的作业需求。
一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，其技术要点是，包括以下步骤：
1)均质混合：将不同阶段的水基钻井液污水打入设有折流板的均质池中进行充分混合，使水质均匀稳定;
2)破胶脱稳：向水质均匀的混合水基钻井液污水中通过加入各种破胶剂，改变钻井液废水中因加入了大量护胶剂而产生的大量表面活性固体的化学性质及物理性质，充分搅拌均匀后静置分层，分离取出破胶脱稳上清液;
3)一级化学沉淀：向步骤2)分离出的每升破胶脱稳上清液中加入600mg的沉淀剂，搅拌均匀后加入高分子絮凝剂，混合均匀后，主要除去上清液A中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Al3+，底部出现层絮状沉淀后，分离取出化学沉淀上清液;
4)二级气浮沉淀：将步骤3)分离出的化学沉淀上清液通过气浮处理，进行充氧除臭，调节PH值至7-8并加入生物脱色絮凝剂,混合静置后取气浮沉淀上清液;
5)过滤：将步骤4)分离出的气浮沉淀上清液分别通过石英砂和椰壳活性炭进行二级过滤，取得的净化液满足PH值5-7.5、硼含量≤5mg/L、铝离子≤10mg/L、铁离子≤20mg/L、钙离子≤150mg/L、镁离子≤150mg/L、悬浮物≤200mg/L、全盐量≤2000mg/L、表平面粘度≤6Pa·s、浊度≤200NTU的标准;
6)杀菌：将步骤5)取得的净化液置于15-35℃的温度下进行杀菌处理得到灭菌净化液，可选用总洁尔灭、新洁尔灭、戊醛类中的任一种溶剂作为杀菌剂;
7)制备压裂液：向灭菌净化液中加入压裂液添加剂，包括稠化剂25份、助排剂20-50 份、防膨剂20-50份、粘土稳定剂20-50份、杀菌剂5-10份、PH调节剂1-5份，混合均匀后配置成压裂液基液，充分膨胀并调节PH值至8.0-10.5后加入交联剂，形成冻胶体系;
8)压裂液性能评价：通过实验对压裂液进行粘度、流变性、破胶性、残渣含量的测定。
上述的一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，步骤2)中，破胶剂为高价阳离子盐，如：FeCl3、AlCl3、Al2(SO4)3，其中聚合类无机高分子盐为最佳选择，每升混合水基钻井液污水中加入破胶剂2000-6000mg。
上述的一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，步骤3)中，在沉淀阶段所用沉淀剂、絮凝剂不同，不同阶段可除去的离子和所需的PH值也不同，如除去Ca2+所需PH值为10、除去Mg2+、Fe2+、Al3+所需PH值为7-9。
上述的一种水基钻井液污水处理后配制压裂液的方法，步骤7)中，稠化剂优选瓜胶及其衍生物，瓜胶及其衍生物中瓜胶粉占0.25%-0.5%，瓜胶粉与清水的比粘度在±6mPa·s范围内。
本发明的有益效果是：
1.配置压裂液的通用技术条件要求较高，每升压裂液中残渣应≤600mg，因此对配置用水中悬浮物的含量要求也较高，故对水基钻井液污水进行化学沉淀后，又使用具有独特的除浊、脱色、吸附、粘合等功能的生物脱色絮凝剂，并进行二级过滤，进一步除去悬浮物，使净化液的悬浮物浓度降低到30mg/L以下，避免在配置压裂液时出现残渣含量超标的情况。
2.运用水基钻井液污水处理后的净化液灭菌后配置压裂液，制成的水基冻胶压裂液是目前最常用的有机硼交联压裂液，经过实验测定性能后，判定本水基冻胶压裂液具有良好的抗高温性能和耐剪切性能，符合压裂通用技术条件标准，满足压裂工程要求，既实现了钻井液污水的循环利用，又减轻了钻井液污水对环境的污染和大规模配置压裂液的用水困难。（发明人曾科;徐伟;董健敏;李学垒）
