應(yīng)丹丹，張建成，章愛成，張軍營

（延長油田股份有限公司 寶塔采油廠，陜西 延安761000）

在油田開采過程中，需要大量的水源進(jìn)行脫水處理，這就加劇了水資源緊缺的問題[1]，在加上傳統(tǒng)的采出水處理工藝技術(shù)相對單一，且缺乏深度處理工藝，使得油田采出水不能更好的滿足回注或者外流標(biāo)準(zhǔn)，甚至?xí)霈F(xiàn)環(huán)境污染，進(jìn)而污染當(dāng)?shù)厣踔林苓叧鞘械乃?，因此，為了更好的處理油田采出水[2]，解決采出水的去向問題成為工作的關(guān)鍵。油田采出水是比較好的配置壓裂液的一種水源，用油田采出水來配置壓裂液，解決了配置壓裂液用水的水源問題又解決了采出水的去向問題。

油田采出水的特征包括高含鹽、結(jié)垢離子，高含油、懸浮物、細(xì)菌等。在這些特征中，高含鹽是油田普遍存在的共性，并且高含鹽同時(shí)也意味著采出水中高含 Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cr2+等易結(jié)垢的離子[3]。如果直接用來配置壓裂液，這些離子的存在會阻礙壓裂液稠化劑分子的伸展，使其很難在水中溶脹或者溶解，因此，不能形成高度分散體系的膠體溶液，進(jìn)而影響壓裂液的配膠特性。

本研究中以檢測和去除長2產(chǎn)出水中Ca2+、Mg2+為目的，采用化學(xué)方法形成沉淀后隨系統(tǒng)排出。篩選適宜的化學(xué)藥劑來去除水中的Ca2+、Mg2+，通過測定Ca2+、Mg2+的去除率最后確定所選藥劑或者藥劑的復(fù)配體系。利用優(yōu)選出來的藥劑或復(fù)配體系處理過的長2產(chǎn)出水配置壓裂液，對用該水配置的壓裂液性能和用清水配置的壓裂液進(jìn)行對比評價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 設(shè)備、儀器及藥品

Na2CO3（天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司），K2CO3（天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司），堿式聚合氯化鋁（上海展云化工有限公司），NaHCO3（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），以上藥品均為分析純；羥丙基瓜爾膠、硼砂、助排劑、引發(fā)劑、過硫酸銨均為工業(yè)品。

DNJ-5S六速粘度計(jì)（青島恒泰達(dá)機(jī)電設(shè)備有限公司）；HH-M8恒溫水浴鍋（南京物化智能設(shè)備有限公司）。

1.2 寶塔采油廠長2油層產(chǎn)出水水型分析

在實(shí)驗(yàn)之前首先對所取長2油層水水中離子含量進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1 水質(zhì)各項(xiàng)離子濃度檢測Tab.1 Determination of ion concentration in water

1.3 藥劑及用量的篩選

根據(jù)反應(yīng)機(jī)理和去除方式，使用以下兩類6種藥劑進(jìn)行篩選：

（1）沉淀反應(yīng)類 Na2CO3、K2CO3、堿式聚合氯化鋁、NaHCO3。

（2）螯合反應(yīng)類 葡萄碳酸鈉、腐殖酸鈉。

初選淘汰3種藥劑，分別為：堿式聚合氯化鋁、葡萄碳酸鈉、其原因分別為：

（1）堿式聚合氯化鋁由于其加量大且藥劑價(jià)格昂貴而淘汰；

（2）葡萄碳酸鈉由于其形成的螯合物性能不穩(wěn)定而淘汰。

鑒于以上原因，以下實(shí)驗(yàn)僅使用Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、腐殖酸鈉4種藥劑進(jìn)行。取長2地層水水樣200mL，計(jì)算理論上完全反應(yīng)掉水中的Ca2+、Mg2+需要的藥劑量，數(shù)據(jù)見表2。

表2 理論完全反應(yīng)加藥量（g）Tab.2 Dosage for theoretical camplete reaction

為保障藥劑與污水的充分反應(yīng)，并最大限度模擬后期現(xiàn)場使用場景，需將藥劑配制成溶液，配制各溶液各濃度并測定不同濃度的pH值，結(jié)果見表3。

表3 各藥劑添加濃度Tab.3 Concentrations add to each agent

經(jīng)過加藥混合的污水，形成不同程度的絮凝體，使用濾紙過濾后，檢測濾后水中其Ca2+、Mg2+含量，檢測數(shù)據(jù)見表4。

表4 加藥過濾后各鈣鎂離子濃度（mg·L-1）Tab.4 Calcium magnesium ion concentration after dosage filter

經(jīng)過初步篩選，最終證明，只有生成沉淀類的Na2CO3、NaHCO3、K2CO33 種藥劑去除 Ca2+、Mg2+的性能較好。

1.4 濃度優(yōu)化

經(jīng)過初步篩選，接下來對 Na2CO3、NaHCO3、K2CO33種藥劑去除Ca2+、Mg2+的最佳用量進(jìn)行優(yōu)化。取200mL長2產(chǎn)出污水，過濾后，添加理論加量100%、125%、150%量的藥劑進(jìn)行處理，具體見表5。

表5 加藥量及加藥過濾后各處理水中Ca2+、Mg2+含量Tab.5 Calcium-magnesium ion content in treatment of water after dosage and dosage filter

由以上數(shù)據(jù)分析可得出：

（1）由于藥劑純度、反應(yīng)損耗等原因，按理論加量的125%添加，效果達(dá)到最佳。

（2）理論加量的125%已經(jīng)達(dá)到最大，繼續(xù)加大藥量效果并未變的更佳。

（3）水中 Ca2+、Mg2+總量降至 1000mg·L-1，再難以降低。

（4）3種藥劑處理效果相差不大，鑒于Na2CO3及NaHCO3市場普及率較高，建議使用該兩種藥劑。

3 結(jié)果與討論

用處理后的長2油層采出水，依據(jù)現(xiàn)有壓裂液配液參數(shù)配液，并對配制的壓裂液進(jìn)行性能檢測。壓裂液配方為：基液：瓜爾膠0.3%、助排劑0.12%、引發(fā)劑0.06%。交聯(lián)液：硼砂1.8%、過硫酸銨1.2%；基液與交聯(lián)液的體積比為100∶5。

表6 加藥過濾后的長2采出水中Ca2+、Mg2+含量Tab.6 Calcium magnesium ion content in water from long 2 after dosage filter

由表6可以看出，除未處理的長2產(chǎn)出水無法交聯(lián)外，其余兩組配置的壓裂液體系，在交聯(lián)后都可以挑掛，但是處理后長2采出水配制的壓裂液在2h后破膠效果不佳，因此，我們對配方進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后配方如下：基液：瓜爾膠0.3%、助排劑0.12%、引發(fā)劑0.06%；交聯(lián)液：硼砂1.5%、過硫酸銨1.4%；基液與交聯(lián)液的體積比為100:5。

繼續(xù)使用處理后的長2產(chǎn)出水與清水配制壓裂液進(jìn)行對比，對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表7。

表7 加藥過濾后各Ca2+、Mg2+濃度Tab.7 Calcium magnesium ion concentration after dosage filter

由表6、7兩組粘度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可得出結(jié)果：長2油層產(chǎn)出水，未經(jīng)處理無法交聯(lián)，Ca2+、Mg2+處理至1000mg·L-1以下，可以配制壓裂液，實(shí)現(xiàn)交聯(lián)，基液粘度較清水低，交聯(lián)粘度較清水高近50%，破膠后粘度較清水略高。

4 結(jié)論與建議

（1）長2油層產(chǎn)出水利用常規(guī)的化工藥劑Na2CO3、NaHCO3處理后，可以實(shí)現(xiàn)配制壓裂液，且交聯(lián)粘度較清水更高，攜砂效果更好。

（2）現(xiàn)場實(shí)施可在長2產(chǎn)出水污水處理站的水處理系統(tǒng)之前添加除Ca2+、Mg2+的Na2CO3或Na2CO3，在處理過程中藥劑與水中鈣鎂離子生產(chǎn)沉淀，經(jīng)過水處理系統(tǒng)的過濾器過濾后，實(shí)現(xiàn)除Ca2+、Mg2+的效果。處理后的長2產(chǎn)出水，可在配液站或者壓裂現(xiàn)場配制壓裂液。

（3）該長2油層產(chǎn)出水配制壓裂液技術(shù)，實(shí)用性強(qiáng)，操作簡便，為我廠油層產(chǎn)出水的利用提供了一條新的道路，為油田的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。