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净化水“变废为宝”,促油田“绿色发展”

——记工程技术研究院油田净化水配制压裂液技术及应用
作者:景璐 张敬春 高迎春   时间:2019-12-16   来源:永利日报

压裂液体研究室研发团队进行压裂液配制室内实验。通讯员 裘新农 摄

通讯员 裘新农 摄 储层改造研究所压裂液体研究室研发团队。

??编者按

如今,科技创新已成为第一生产力。

新疆油田公司全面落实集团公司科技创新部署,深入实施“大科技”工程,加快构建科技大联合体系,努力攻关突破,为油田规模增储上产注入了强劲动能,使开发建设六十多年的老油田,步入加快发展的新阶段。

为帮助油田破解技术难题、推进技术创新,以全面创新引领油田高质量发展,新疆油田公司工程技术研究院针对油田勘探开发过程中遇到的瓶颈与阻力,集合科研团队,在不舍昼夜的研发实验中,推出一项项新技术、一个个新措施,以创新科技为石油事业发展保驾护航。

今日起,本报将推出“工程技术研究院科技之光”系列报道,对该院创新技术成果进行集中展示,敬请关注。

技术背景

水平井+体积压裂技术及稠油热采技术的广泛应用为油田高效生产提供了重要支持,但在油田开发火热进行的同时,生产压裂用水资源较为匮乏,稠油热采产生的大量净化水处置压力巨大等矛盾也日渐凸显。

2017年至今,工程技术研究院相关科研团队积极投身于油田净化水配制压裂液技术的研发及应用——

一是通过准确的水质分析及压裂液性能评价;

二是研发出关键处理剂,解决了一系列配制问题,形成了油田净化水配制胍胶压裂液配方;

三是优化了聚合物压裂液配方,实现了净化水混配聚合物压裂液。

??技术研发

近年来,随着勘探开发连获突破,新疆油田公司迎来了新的开发高峰。其中,水平井+体积压裂技术及稠油热采技术的广泛应用为油田高效生产提供了重要支持。然而,在油田开发火热进行的同时,生产压裂用水资源较为匮乏,稠油热采产生的大量净化水处置压力巨大等矛盾也日渐凸显。为此,从2017年至今,工程技术研究院相关科研团队积极投身油田净化水配制压裂液技术的研发及应用,通过成百上千次的取样、分析、实验,最终取得了多项技术突破,为油田开发打造了一条绿色循环产业链。

水资源矛盾凸显

探路时困难重重

在新疆油田,稠油开发占有十分重要的地位。作为稠油的主要开采方式,热采技术势必会带来一定的油田污水。为此,风城油田作业区从成立开始,就走出了一条稠油污水可循环利用的发展路线——稠油污水经过净化、软化处理后,掺混一定比例的清水回用至油田注汽锅炉。但随着作业区产能的逐年提高,热采净化水的体量也越来越大,受限于净化设施的处理规模,一部分净化水面临较大的处置压力。

另一方面,随着新疆油田致密油藏开发不断推进,水平井体积压裂规模逐步扩大,压裂用水资源匮乏矛盾日益凸显。面对两种水资源之间的矛盾,2017年,工程技术研究院压裂液体研究团队展开了技术攻关。

稠油净化水是稠油开采产生的污水经过除油、除硅、除悬浮物等工艺后得到的,具有矿化度高、成分复杂、色度高等特点。通过严格的水质分析,科研团队发现,矿化度、钙镁离子、表面活性剂、温度等因素会不同程度地影响压裂液配制效果。

科研人员介绍说,新疆油田压裂施工主要以胍胶压裂液为主,采用稠油净化水配制压裂液存在稠化剂溶胀慢、配液起泡量大、交联时间不可控、耐温性能差等诸多问题。技术研发过程中,有时刚解决了溶胀问题,又发现交联时间太快,控制了交联时间,又发现压裂液耐温性能不过关。不断发现问题,不断解决问题,2017年至2018年,工程技术研究院压裂液体研究团队的全体成员都一心扑在油田净化水配制压裂液技术的研发上。

兢兢业业做研究

群策群力获回报

技术研发期间,为了能够对稠油净化水成分做出可靠评价,科研人员每隔一段时间就要去风城作业区取样,分别收集不同季节、不同温度、不同出水口、不同蒸发条件下的样本,以加强研究的准确性。为了研究能够早日成功,大家没有任何怨言。

辛勤耕耘终获收获。2018年,压裂液体研究团队取得了关键技术突破:

一是通过准确的水质分析及压裂液性能评价,明确了影响压裂液性能的主要因素为矿化度、硼离子、表面活性剂等。

二是研发出了离子屏蔽剂、交联延缓剂、高温稳定剂、消泡剂等关键处理剂,解决了稠化剂在净化水中分散溶解慢、净化水配制压裂液交联时间不可控和耐温性能差、净化水连续混配起泡量大等问题,形成了油田净化水配制胍胶压裂液配方。

三是优化了聚合物压裂液配方,实现了净化水混配聚合物压裂液。通过技术攻关,实现了稠油净化水成功配制压裂液,稠化剂3分钟溶胀率达90%,交联时间10-120秒,耐温120℃,压裂液性能与清水配液相当。

同年,净化水配制压裂液技术在风南5井区开展了工业化应用试验。科研人员在前期室内试验的基础上,进一步论证了稠油净化水连续混配聚合物压裂液的可行性。面对经验不足、工期紧张、现场实际应用不稳定等多方面压力,科研人员组建了现场临时实验室,充分评估了每个环节并进行了多方讨论,有效调整了工艺流程和液体配方,逐一解决了现场出现的问题。最终,顺利完成了净化水配制压裂液先导试验,而净化水连续混配聚合物压裂液应用的成功,也填补了新疆油田聚合物压裂液现场连续混配施工工艺的空白,为新疆油田效益化开发提供了新的发展思路。

??技术应用效果佳

油田生产更绿色

2019年,稠油净化水配制胍胶压裂液技术在玛湖、风南、车排子、八区等区块展开大规模推广应用。

此外,据效果评估显示,使用油田净化水配制的压裂液,效果与清水配液基本相当。而在水处理复杂程度,配制压裂液质量、配液方式、使用规模等方面,油田净化水配制压裂液技术已分别达到国内领先水平和国内先进水平。

而为了确保净化水配制压裂液液体质量合格,每次现场施工开始前,工程技术研究院的液体工程师都会根据井区油藏特征和净化水水质特点,优化压裂液配方。现场施工期间,液体工程师更是24小时驻井,针对净化水水质不稳定、矿化度高等特点,搭建现场实验室,实时试验检测分析,结合施工设备泵效等现场情况及时调整压裂液配方,保障压裂液质量以满足施工要求。

在科研团队的共同努力下,油田净化水配制压裂液技术顺利推广应用。截至今年10月31日,新疆油田公司开发公司推广应用油田净化水连续配制压裂液技术42井638级,净化水用量累计78.6万方,直接节省工程作业成本485万元,有效缓解了水平井体积压裂配液用水资源匮乏和油田净化水处置压力大等问题。

油田净化水配制胍胶压裂液和连续混配聚合物压裂液技术,共同形成了油田工业废水配制压裂液体系,提高了油田采出水利用率、降低了工程作业成本、创新了油田净化水处置方式,为新疆油田生产打造了一条绿色循环的生产链,为推进国家生态文明建设和环境保护做出了积极贡献。

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