油层水影响水基压裂液粘度的因素分析

由于现场情况复杂而且多变, 水作为水基压裂液的主要基液本身是一种易于获得的资源。但是由于夏季天气渐热, 随着居民用水的加剧, 而且水资源的日益缺乏, 我们油田对淡水的使用要慎之又慎。那么我们就要寻找替代品或者增大油田水的使用率或者可循环使用油田水。这样, 油井采出水, 或者称之为地层水就出现在了我们眼前。

一、水质分析

我们选取长庆油田某采油厂油层水和当地淡水作为试验样品, 根据SY/T 5523-2006《油田水分析方法》标准, 利用绝迹稀释法和EDTA滴定法测定地层水与当地淡水中的离子含量。在这之前我们先对油层水做一处理, 使其通过油田一体化杀菌阻垢装置, 我们发现主要油层水中含有大量的SRB、TGB、FB还原菌和大量的Ca2+、Mg2+、K++Na2+阳离子。

油层水主要为Ca Cl2型水质。而且其中钙离子含量较大, 从而是油层水中杂质含量较大, 悬浮固体较多。那么这么多因素会影响我们配置的压裂液那些性质呢?

二、影响基液粘度因素分析

首先制备实验所用的基液。这里选用油层水、配液用水分别搅拌加入一定质量的瓜尔胶制备实验所用基液。

我们运用Haake RV30哈克旋转粘度计 (德国哈克公司) 测量两种种基液在放置不同时间后粘度变化, 结果如下:

油层水和配液水配置的水基压裂液粘度在放置4h、8h、16h、32h、64h粘度分别为7.21、7.18、6.53、6.32、6.29m Pa.s, 40.63、40.51、39.98、38.72、38.11m Pa.s。油层水经处理后配制的水基压裂液粘度分别为6.85、6.73、6.24、6.13、6.08m Pa.s。

我们可以得到, 无论处理前还是处理后的水样所配置的水基压裂液均远远小于配置液的粘度, 均不能满足油田生产的要求。究其原因, 肯定是油层水中某些因素对油层水所配制的基液粘度产生影响, 那么我们就需要分析找出来。

1.Na2+、K+、Ca2+、Mg2+

从上文我们可以看出, 我们的油层采出水中均含有大量的Na2+、K+、Ca2+、Mg2+阳离子, 这样, 我们采取单一变量法来测定Na2+、K+、Ca2+、Mg2+阳离子是否影响水基压裂液的粘度。

实验中, 我们取出一部分我们刚使用配制液所配置的水基压裂液, 并将其平均分成5份, 分别加入由Nacl2、Kcl、Cacl2和Mgcl2配制的浓度分别为1000mg/l、2000mg/l、3000mg/l、4000mg/l、5000mg/l的盐水, 和之前一样静置4h、8h、16h、32h、64h, 测定其浓度变化[2], 结果如下。

1000mg/l的Na2+、K+、Ca2+、Mg2+基液粘度在放置4h、8h、16h、32h、64h粘度分别为45.12、45.03、44.93、44.82、44.76m Pa.s;2000mg/l的Na2+、K+、Ca2+、Mg2+基液粘度在放置4h、8h、16h、32h、64h粘度分别为45.10、45.07、44.98、44.72、44.63m Pa.s;3000mg/l的Na2+、K+、Ca2+、Mg2+基液粘度在放置4h、8h、16h、32h、64h粘度分别为44.98、44.76、44.73、44.67、44.60m Pa.s;4000mg/l的Na2+、K+、Ca2+、Mg2+基液粘度在放置4h、8h、16h、32h、64h粘度分别为45.01、44.97、43.92、43.98、43.53m Pa.s;5000mg/l的Na2+、K+、Ca2+、Mg2+基液粘度在放置4h、8h、16h、32h、64h粘度分别为44.99、44.57、44.32、43.92、43.83m Pa.s。

我们可以看出, 虽然Na2+、K+、Ca2+、Mg2+浓度不同, 但是对基液的浓度影响不大, 而且随着Na2+、K+、Ca2+、Mg2+浓度的增大, 基液浓度几乎趋于一致, 进而可以说明, Na2+、K+、Ca2+、Mg2+浓度对于我们所配置的水基压裂液而言影响不大, 所以虽然油层水中含有大量的Na2+、K+、Ca2+、Mg2+, 但其不是重要影响基液浓度的因素。而且, 我们测试时间也很长, 但是基液浓度变化并不大, 从而可以证明配制的基液具有良好的稳定性。

2. 悬浮固体

取油层水, 往其中加入絮凝剂, 静置沉淀24小时后, 过滤, 分别配置不同的水基压裂液, 测其粘度。结果如下:

加入絮凝剂后静置4h、8h、16h、32h、64h粘度分别为36.23、35.98、35.74、35.69、35.61m Pa.s。

我们确定确定, 悬浮物为影响基液粘度的因素之一。油层水中大多数都含有悬浮物, 而且这些悬浮物成分组成多种多样, 随着时间的增长, 这些悬浮物就会和添加剂发生絮凝反应, 形成大小不一的聚集体, 这样就会出现沉降作用, 基液的稳定性发生破坏, 因而影响到基液的粘度[3]。

3. 温度

我们模拟现场环境, 分别选取40℃、50℃、60℃作为外部因素, 然后选用配制液所配置的基液, 放置测其在不同温度下的粘度变化, 数据测得40℃、50℃、60℃在4h、8h、16h、32h、64h环境下粘度分别为42.12、42、41.93、41.91、41.80m Pa.s, 41.09、39.38、39.21、38.84、37.99m Pa.s, 42.03、40.99、41.03、39.23、39.34m Pa.s。

从而可以得到, 64h之后, 基液粘度仍然保持在41.80m Pa.s、37.99m Pa.s、39.34m Pa.s, 足以满足现场施工需要。

结论

1.油层水成分复杂, 杂质含量较多。

2.离子含量、细菌含量均对基液粘度影响不大。

3.悬浮物主要影响基液粘度。

4. 当现场温度升高时, 必须增加稠化剂的使用量, 以保证现场施工的正常运转。

摘要：在油田生产中, 水基压裂液扮演着重要的角色, 为了更好的做到节能减排, 文章通过几组实验, 分别研究Na2+、K+、Ca2+、Mg2+、细菌、还原菌、悬浮固体和温度对水基压裂液粘度的影响, 得出影响粘度的因素之一为悬浮物浓度。

参考文献

[1] 王满学, 王奎2用油田回注污水配制水基压裂液的研究与应用[J].石油钻探技术, 2006, 34 (6) :67-70.

[2] 李怀印, 李宏伟.对我国陆上油田污水处理技术状况的认识及其发展方向的思考[J].石油化工环境保护, 2004, 27 (1) 11-15.