【CN110029977A】页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化渗吸法【专利】
压裂返排液的厌氧生物降解特性研究
压裂返排液的厌氧生物降解特性研究压裂返排液是一种在页岩气开采过程中产生的废水,其含有大量的有机物和化学物质,因此对环境造成了严重污染。
为了解决这一问题,研究人员近年来开展了压裂返排液处理的各种方法。
本文重点研究了压裂返排液的厌氧生物降解特性,探讨了其降解机制和影响因素,以期为压裂返排液的高效处理提供理论依据和技术支持。
一、压裂返排液的组成和特性压裂返排液是岩石裂缝中释放出来的液体,主要包含水、溶解气体、悬浮颗粒、溶解性无机盐和有机物等。
有机物主要来自于岩石中的含油和含气物质,以及压裂液的添加剂。
压裂返排液的性质复杂多变,其中有机物的含量和组成对其降解特性有着重要影响。
二、厌氧生物降解机制厌氧生物降解是指在无氧或缺氧条件下,由厌氧微生物通过酶的作用将有机废水中的有机物分解为水、CO2和甲烷等低分子化合物。
压裂返排液中的有机物主要由蛋白质、碳水化合物和脂肪类物质组成,其中蛋白质是最难降解的有机物之一。
厌氧微生物通过产生各种酶,将有机物逐步降解为低分子化合物,并最终生成甲烷和二氧化碳。
厌氧生物降解的过程中,产生的甲烷具有高温高压的条件下能燃烧的特性,因此可以用作能源利用。
三、厌氧生物降解过程中的影响因素1. pH值:压裂返排液在酸性条件下对微生物的活性较高,但过低的pH值会对微生物产生毒性作用,抑制其降解能力。
2. 温度:厌氧生物降解过程对温度要求较高,一般在35-40℃之间才能获得较好的降解效果。
3. 存在氧化剂:如过氧化物、硝酸盐等,这些物质会在压裂返排液中产生氧化作用,抑制厌氧微生物的活性,影响降解效果。
4. 溶解性无机盐:高浓度的盐类会影响微生物细胞的正常生理代谢,降低降解效果。
5. 抗生素和有毒物质:压裂返排液中可能含有抗生素和其他有毒物质,这些物质会对微生物产生毒性作用,抑制其降解能力。
四、提高厌氧生物降解效率的方法1. 优化条件:通过调节pH值、温度、氧化剂的存在等条件,使得压裂返排液中的有机物能够更好地被厌氧微生物降解。
某页岩气井压裂返排液处理工程实例
某页岩气井压裂返排液处理工程实例
范涛
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2022(49)7
【摘要】页岩气在开采的过程中,常常会采用水力压裂的技术来提高页岩气井的产气量。
采用水力压裂技术进行作业后,会有大量的废液需要返排至地面,因此形成了
页岩气的压裂返排液。
页岩气的压裂返排液具有有污染物的类别多、悬浮物及有机物的浓度高等特点,因此其处理的难度大,如未经处理排放至环境,将会造成环境污染。
通过实例阐述了“预处理—光催化氧化—混凝沉淀—砂滤”组合工艺在页岩气压
裂返排液处理回用中的应用。
实际运行结果表明,该工艺出水满足回用要求。
【总页数】3页(P153-155)
【作者】范涛
【作者单位】东莞道汇环保科技股份有限公司技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】TE3
【相关文献】
1.延长油田气井压裂返排液处理再利用技术研究
2.移动式气井压裂返排液回收处理工艺技术研究及应用
3.页岩气井压裂液返排对储层裂缝的损害机理
4.页岩气井压
裂返排液损害实验评价及机理研究5.陆相页岩气井压裂返排液处理工艺
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页岩气压裂返排液处理技术的研究综述
页岩气压裂返排液处理技术的研究综述开采页岩气的一般规律表现为初期产量较高,经过一段时间的开发后产量呈快速递减趋势,进入开发后期之后气井具有低产稳产、生产周期长的特点。
为提高页岩气井采收率,通常需要采用压裂技术,但在应用该技术时可产生具有高污染性的返排液。
本文综述了返排液的处理技术情况,包括物理处理技术,化学处理技术,生物处理技术;同时简单阐述了新处理技术的发展动向。
标签:返排液;压裂;页岩气;综述页岩气属于非常规形式的天然气,主要存在于有机质丰富、孔隙率及渗透率极低的页岩储集层当中,由于在开采页岩气的过程中需要采用人工的方法进行大型储层造缝或造网处理,因此页岩气也有人造气藏之称。
在造缝或造网时需要应用压裂技术,应用压裂技术后产生的返排液必须进行特殊的处理。
本文对近年来处理返排液的相关技术进行了综述,具体如下。
1、压裂返排液处理技术综述1.1 物理处理技术综述处理返排液时可以采用的物理技术包括自然蒸发、冻融、过滤等。
冻融指的是对返排液进行冷冻处理,使返排液结冰,结冰的过程中可析出盐类物质,因此可降低冰中盐的浓度,随后加热冰块获得盐浓度较低的盐水,并由此分离水、盐类物质。
冻融技术对于气候条件的要求较高,因此目前没有得到大规模的使用。
自然蒸发指的是利用日照产生的能量去除返排液中的水分,在水分完全蒸发后,对剩余的淤泥及盐类物质进行固化处理即可。
自然蒸发技术的处理成本较低,但处理能力相对较小,且需要的时间较长,土地与温度等自然条件均可对处理过程与效果产生影响,因此适用范围较小。
目前自然蒸发技术被应用于我国沙漠地区与美国西部地区仅需要处理少量返排液的页岩气开发工程中。
过滤技术指的是分离返排液中的液体与固体,从而将液体中的脂类物质、油类物质、悬浮物及机械杂质等去除,在进行过滤处理的过程中通常需要使用活性炭,以增强对于固体小颗粒的吸附作用。
滤芯孔径与滤网孔径是决定过滤效果的主要因素,如过滤器的孔径较小,则孔道容易被细菌黏液堵塞,需要清洗滤网才能有效保证返排液的处理效果达到要求。
页岩气压裂返排液无害化处理技术简述
页岩气压裂返排液无害化处理技术简述江苏泰州225300摘要:页岩气压裂返排液量大、水质复杂, 对生态环境危害较大, 其处理、处置技术是制约页岩气规模有效开发的瓶颈问题之一。
页岩气是蕴藏于页岩层中,赋存于以富有机质页岩为主的一种非常规天然气。
随着页岩气开采技术的进步,已成为世界天然气产量增长的主要推动力。
由于页岩气的气藏特点,采用水力压裂技术是提高天然气收率的必要手段。
而在水力压裂过程中,大量高压水注入矿井中破裂岩层,释放天然气。
被注入到地层的高压水,会在页岩气产气的不同阶段返排回地面,即压裂返排液和产出水,统称为采出水。
本文主要对页岩气压裂返排液无害化处理技术进行简述,详情如下。
关键词:页岩气;压裂返排液;无害化处理引言目前,全球页岩气储量巨大,开展页岩气商业开发的国家主要是美国、中国、阿根廷和加拿大。
页岩气开采潜力巨大,开采寿命长、生产周期长,并且具有“低碳、洁净、高效、低污染”的优势,具有很大的开采价值。
然而,页岩气储集层地质条件较为复杂,具有超低孔隙度和渗透率,与常规油气相比,开发难度相当大,必须通过一些特殊的技术手段来实现商业化开采。
页岩气藏“天然”生产产量极低,为了使页岩开采有价值,必须在短期内收回投资成本并具有一定利益,压裂是页岩有效开采的唯一途径。
1压裂返排液的特点在页岩气开采过程中,为保证设备正常运转,会向压裂液中加入大量的高分子聚合物,包括稠化剂、支撑剂、稳定剂等十几种添加剂。
仅在2005年之后的4年内,就有多达750种的化学试剂被用于压裂液中,在这些化学试剂中,既含无毒物质,也含有毒物质,且有毒物质的种类多、范围广,共涵盖29种类别。
因此,众多添加剂导致返排液具有高COD、高稳定性、高粘度的特点。
返排液中除含大量高分子聚合物外,还含一定量的泥沙、油类、硫化亚铁等悬浮物(SS)和溶解性固体(TDS)。
返排液中的TDS取决于地层水和岩层中矿物质的组分和浓度,主要以Na+、Cl-为主,多种无机盐共存的复杂体系,部分地区还携带出岩层中的重金属和放射性元素,如钡、锶。
页岩气压裂返排液处理
页岩气压裂返排液处理方法研究1研究目的及意义页岩气作为重要的非常规天然气资源,已成为全球油气资源勘探与开发的新亮点,但其特殊的钻采开发技术可能带来新的环境污染问题,尤其是在页岩气压裂作业过程中将产生大量压裂返排废水,这类废水中含有随着返排废水带出的地层地下水、废压裂液和钻屑等,具有高盐、高矿化度、高色度、含有毒有害物质、可生化性差和难处理的特点。
因此,研究页岩气压裂返排液处理技术,对于缓解开发区块的环境问题显得格外重要,同时对于保障页岩气的正常生产和可持续发展具有重要意义。
2 国内外现状中国石油西南油气田分公司已形成了加砂压裂用滑溜水返排液重复利用技术并在现场应用。
其基本处理回用流程为:返排液→物理分离→水质检测→水质调整→水质检测→压裂用水或与清水混合后作为压裂用水。
现场通过过滤、沉降去除机械杂质,补充添加剂来调整返排液性能,使其满足压裂施工要求,重复利用。
该处理方式相对简单,但对成分较复杂的返排液处理后需与清水稀释才能满足压裂用水要求。
2.1常规压裂返排处理技术1)自然蒸发依靠日照对返排液进行自然蒸发,去除水分,剩余盐类和淤泥采用固化处理。
该方法处理能力小,处理周期长,受自然条件限制(温度和土地)。
美国西部部分州和中国部分沙漠地区少量的返排液采用了自然蒸发处理。
2)冻融冻融是将返排液冷冻至冰点以下结冰,盐因溶解度降低而析出,使冰的盐浓度降低,再将冰加热融化得到低浓度盐水,从而实现盐一水分离。
该方法受地理气候限制,需要足够的冰冻天气,未见工业化应用报道。
3)过滤过滤常被用于返排液预处理和返排液处理后固-液分离,去除机械杂质/悬浮物等,也能在过滤时将部分油(脂)除去,且通常配以活性炭吸附处理。
过滤效果受滤网/滤芯孔径限制,过滤效率受过滤后的水质要求限制。
对于一些孔径较小的过滤器,细菌的存在将产生豁液堵塞过滤器,清洗后也难以保持。
过滤处理返排液在国内外各大油气田均有应用,但通常与其它处理技术复合应用,除去返排液自身和处理过程中产生的机械杂质。
页岩气压裂返排液处理技术探讨
成分
表1 美国部分地区返排液离子含量分析 mg/L
2014年4月 张 曲:页岩气压裂返排液处理技术探讨
· 17 ·
理周期长,受自然条件限制(温度 和土地)。 美 国 西部 部分州 和 [7] 中国 部 分 沙 漠 地 区 少 量 的 返 排 液 采 用 了 自然蒸发处理。 2.1.2 冻融
冻融是将返排液冷冻至冰点 以 下结 冰,盐 因 溶解 度降低而析出,使 冰 的 盐 浓 度 降 低,再 将 冰 加 热 融 化 得到低浓 度 盐 水,从 而 实 现 盐水 分 离。 该 方 法 受 地 理气候限制,需 要 足 够 的 冰 冻 天 气[7],未 见 工 业 化 应 用报道。 2.1.3 过滤
油 气 田 环 境 保 护
·16· 2014年4月 ENVIRONMENTALPROTECTION OFOIL & GASFIELDS Vol.24 No.2
doi:10.3969/j.issn.10053158.2014.02.006
页岩气压裂返排液处理技术探讨
张曲
(中 国 石 油 西 南 油 气 田 分 公 司 勘 探 事 业 部 )
过滤常被用于返排 液 预 处 理 和 返 排 液 处 理 后 固 液分离,去除机械杂质/悬浮物等,也 能在过 滤时 将部 分油(脂)除去,且通常配以活性炭吸 附处 理。 过 滤效 果受滤网/滤芯孔 径 限 制,过 滤 效 率 受 过 滤 后 的 水 质 要求限制。对于一些孔径较小的 过滤 器,细菌 的 存在 将产生黏液堵塞过滤器,清 洗 后 也 难 以 保 持 。 [3] 过 滤 处理返排液在国内外各大油气田 均有 应 用,但 通 常与 其它处理技术复合应用,除去返 排液 自身和 处 理 过程 中产生的机械杂质。 2.1.4 臭氧氧化
页岩储层压裂液渗吸及返排机理研究进展
第49卷第11期 当 代 化 工 Vol.49,No.11 2020年11月 Contemporary Chemical Industry November,2020基金项目:“十三五”国家科技重大专项,涪陵页岩气水平井多段压裂效果与生产规律分析研究(项目编号:2016ZX05060-007)。
收稿日期: 2020-03-12页岩储层压裂液渗吸及返排机理研究进展屈亚光,巩旭,石康立,刘一凡,马国庆,王啸(长江大学 石油工程学院,武汉 430100)摘 要:中国页岩气可采资源量排名世界前列,但由于页岩气存在于致密的储层中,很难使用常规技术将其开采,需要经过大规模的压裂才可以得到较为可观的产量。
一般而言,页岩气的产量应与压裂液的返排量呈正相关。
然而,实际生产过程中普遍出现“万方液,千方砂”,甚至返排率越低产量越高的现象,这与理论分析结果相差较大。
通过调研前人文献,发现其主要是利用不同TOC 含量的岩样在常温常压下进行压裂液的渗吸与返排实验,并通过分析实验数据得出了储层岩石的含水饱和度、毛管压力、流体物性、润湿性等因素均会对压裂液的渗吸与返排产生不同程度的影响。
若能揭示压裂液在不同页岩储集层中的渗吸和返排机理,将会对优化页岩水平井设计和提高页岩气产量有很好的指导意义。
关 键 词:页岩气;压裂;渗吸;返排中图分类号:TE349 文献标识码: A 文章编号: 1671-0460(2020)11-2532-04Research Progress of Imbibition and Backflow Mechanism ofFracturing Fluids in Shale ReservoirsQU Ya-guang, GONG Xu, SHI Kang-li, LIU Yi-fan, MA Guo-qing, WANG Xiao(College of Petroleum Engineering, Yangtze University, Wuhan 430100, China )Abstract : China ranks top in the world in terms of recoverable shale gas resources. However, shale gas exists in tight reservoirs, making it difficult to extract using conventional techniques and requiring extensive fracturing to produce significant production. The yield of shale gas should be positively correlated with the backflow rate of fracturing fluid. In the actual production process, there is a general phenomenon of “ten thousand of liquid, thousands of sands ", and even the lower the flowback rate, the higher the output, which is quite different from the theoretical analysis results. On the basis of researching the literatures, it was found that permeability and flowback experiments of fracturing fluids were always carried out by using rock samples with different TOC contents, and the experimental data analysis has proved thatwater saturation, capillary pressure, fluid property, wettability and other factors all can affect the imbibition and backflow mechanism of fracturing fluidsto some extent. If the mechanism of percolation and flowback of fracturing fluids in different shale reservoirs can be revealed, it will be of great significance to optimize the design of horizontal shale wells and increase shale gas production. Key words : Shale gas; Fracturing; Imbibition; Backflow页岩气储层与常规油气层相比具有低孔、低渗、难开采的特点。
浅析页岩气压裂返排液处理技术
浅析页岩气压裂返排液处理技术作者:马翔宇来源:《中国科技博览》2017年第16期[摘要]目前,压裂技术已成为页岩气稳产增产的一项核心技术,但在压裂作业过程中所产生的返排液已成为当前油层水体污染主要来源之一,因此,如何妥善解决页岩气压裂返排液已成为当下一项重要的工作。
本文对页岩气压裂返排液的组成进行了分析,阐述了页岩气压裂返排液的危害,综述了国内外页岩气压裂返排液现有的处理方法,为促进油田压裂返排液处理再利用研究提供一定的思路。
[关键词]页岩气;压裂液;返排技术;再利用中图分类号:TE357 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)16-0368-01页岩气一种重要的非常规能源,现今在世界范围内正处于开发的热潮中,较常规天然气相比,由于页岩地层渗透率很低,开发难度很大。
因此水力压裂是开发页岩气的主要手段,但压裂施工后返排液尚未形成达到环保要求的处理体系。
因此深入研究页岩气压裂返排液处理方法,对于绿色开发与降本增效具有重要意义。
1 页岩气压裂返排液1.1 返排液组成目前,国内外主流页岩气压裂技术主要利用滑溜水压裂液进行体积改造。
滑溜水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展起来的一种压裂液体系。
主要由清水及减阻剂、助排剂和杀菌剂、活性剂、缓冲剂、粘土稳定剂等十几种类别的添加剂所组成。
经过压裂作业后,这些添加剂会部分进入返排液体。
此外,返排压裂液中还含有原油及地层岩屑和支撑剂颗粒、各种有机或无机化合污染物等。
1.2 返排液危害页岩气压裂返排液为大部分为深色溶液,其中还有大量的硫酸盐还原菌代谢产物,其具有刺激性臭味。
如返排液不经处理返排至地面或回注地层,将会对环境造成极大伤害。
此外,返排液与添加剂作用可能会产生有毒气体,如果直接接触的话还有可能会造成腐蚀性烧伤[1]。
2 国内外页岩气压裂返排液处理技术2.1 国外处理技术现状近年来,国外研究开发出一些页岩气压裂返排液处理的新技术,这些新技术能有效处理返排液中原油、悬浮物以及难降解有机物的物质,处理后的返排液均能达到重复利用要求和排放标准。
页岩气压裂返排液处理技术的调研与展望
2901 压裂返排液与水资源压力与常规油气开采相比,在页岩气过程中,水资源的耗损非常大,是油气开采的50至100倍[1],尤其是页岩气资源大多分布于人口相对密集的地区,比如四川盆地,面临严重的水资源压力。
返排液的构成非常复杂,呈现出高悬浮物(TSS)、高化学需氧量(COD)、高矿化度(TDS)、成分复杂以及难生物降解等特性[2]。
2 国外压裂返排液处理现状2013年,K.L.Hickenbottom [3]等采用正渗透膜方法对压裂返排液的进行深度处理。
结果显示,正渗透博能有效截留压裂返排液中中有机与无机污染物。
Miller等[4]用“超滤+反渗透”组合工艺对压裂返排液进行深度处理,该组合工艺产水水质稳定,同时大幅降低了矿化度。
2014年,Mauter等[5]提通过对比现场处理重复利用和深井回注,提出最经济的方式是现场处理重复利用。
2016年,Estrada等[6]采用“pH调节-絮凝-软化”的组合工艺对北美页岩气开采中所产生的压裂返排液和气井产出水进行处理再回用。
其中软化主要是去除压裂返排液中含量较高的二价金属阳离子,以防止在回用过程中产生结垢现象。
NOMAD2000(Aqua-pure公司研制)是典型的机械式蒸汽再压缩系统(MVR),可实现1600m 3至9500m 3的处理水平,压裂返排液经系统处理后,不但可达标外排,还能够再次进行压裂液配制[7]。
Veolia公司开发出的OPUS处理工艺,其中包含了混凝沉淀、媒介过滤、离子交换和RO反渗透。
经该工艺处理出水,TDS和TOC去除率达99%。
Hydrozonix公司研发的EF80系统是利用臭氧催化氧化技术对压裂返排液进行处理[8]。
Thermoenergy公司的TurboFrac采用了真空蒸发闪蒸技术。
闪蒸的使用可以降低结垢,同时真空蒸馏可降低蒸发温度。
其缺点是需要进行预处理,如除气、混凝和使用多介质过滤器移除硫化氢气体、化学添加剂与悬浮颗粒[9]。
页岩气压裂液研究进展及展望
页岩气压裂液研究进展及展望夏熙;杨二龙【摘要】页岩气储层一般具有低孔低渗的特征,需要对储层进行大规模压裂改造才能提升产能,而压裂液性能在水力压裂作业中起着至关重要的作用.在系统调研国内外页岩气压裂液相关文献的基础上,按类型分为滑溜水压裂液,清洁压裂液,纤维素压裂液和泡沫压裂液,简述了不同类型压裂液的特点.围绕压裂液的携砂性能,耐温性能和破胶性能,概述了国内外不同类型压裂液的研究进展及油田应用状况.考虑了压裂液低伤害,环保清洁的发展趋势,提出了未来页岩气压裂液技术的发展方向.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2019(033)007【总页数】6页(P59-63,76)【关键词】页岩气;压裂液;类型;环保清洁;发展方向【作者】夏熙;杨二龙【作者单位】东北石油大学,提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆163318;东北石油大学,提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TE357.1+2近年来,美国“页岩气革命”的成功,不仅实现了其能源独立,更影响了全球油价变化,改变了全球能源供给格局,使页岩气开发成为非常规能源热点之一。
我国页岩气储量位居世界第一,开采潜力大。
2018年,涪陵页岩气田全年生产页岩气60.2亿m3,超产50万m3,销售57.8亿m3。
涪陵页岩气田商业开发的成功对缓解我国能源紧缺、减排温室气体,构建绿色安全高效的现代能源体系具有重要意义。
页岩气是指富含有机质泥岩或页岩中,自生自储成藏的,以游离或吸附为主的天然气聚集[1]。
页岩储层的特征为低孔低渗,主要发育为微米级甚至纳米级孔隙[2]。
页岩气井初期产量主要以游离气为主,稳产期则以吸附气为主,因其比表面积大,吸附气量远大于常规砂岩,需要通过水平井压裂技术,只有大规模体积压裂才能获得工业气流[3]。
页岩裂缝发育也为页岩气提供了流动空间,有利于产能提升[4]。
因此,压裂液的造缝和携砂性能是决定压裂技术成败的关键,压裂液也被称为压裂的“血液”。
页岩气压裂返排液处理新技术综述
页岩气压裂返排液处理新技术综述【摘要】本文综述了页岩气压裂返排液的国内外处理现状,着重分析了国外正在应用的三种新技术,分别是MVR蒸馏技术、电絮凝技术以及臭氧催化氧化技术。
这些技术均可有效解决不同污染物组份的压裂返排液污染问题,节约处理成本,保护生态环境,代表了未来该领域的主要发展方向。
【关键词】页岩气压裂返排液MVR蒸馏技术电絮凝臭氧催化氧化1 前言页岩气一种重要的非常规能源,近年来我国正处于开发页岩气的热潮中,国家在页岩气“十二五”规划中明确要求推进页岩气等非常规油气资源的开发利用,增加天然气资源供应,缓解我国天然气供需矛盾,调整能源结构,促进节能减排。
较常规天然气相比,由于页岩地层渗透率很低,开发难度很大。
因此水力压裂是开发页岩气的主要手段,但压裂施工后返排液的处理却难以达到环保要求。
压裂返排液具有粘度大、稳定性高、悬浮物多、矿化度高和成分复杂等特点。
若不进行妥善处理,对页岩气开发的长远发展将造成不可估量的损失。
因此,研究页岩气压裂返排液处理技术,对于缓解开发区块的环境问题显得格外重要,同时对于保障页岩气的正常生产和可持续发展具有重要意义。
2 国内外处理现状国外对压裂返排液的处理方法主要是重复利用。
根据国外的技术资料显示,他们从水力压裂技术的生产成本和环境保护要求考虑,认为水资源的重复利用将是未来发展的趋势。
因此提高现有水资源的重复利用率,从而减少对淡水资源的依赖性。
这种方式不仅降低了处理压裂返排液的成本,而且还减少了相关污染物的排放。
国内对压裂返排液的处理方法主要是自然风干和化学处理,自然风干是将压裂返排液储存在专门的返排液池中,采取自然蒸发的方法进行干化,最后直接填埋。
这种方式不仅耗费大量时间,而且填埋后的污泥块依然会渗滤出油、重金属、醛、酚等污染物,存在严重的二次污染。
化学处理是将返排液集中进行加药絮凝、过滤等预处理,然后将返排液回注到地层中,这种方法的处理工艺流程复杂,应用范围有一定的局限性。
页岩气水平井快速排液技术分析
页岩气水平井快速排液技术分析【摘要】页岩气井主要以水平井分段压裂投产为主,由于压裂改造用液量大,需要快速大量返排压裂液。
根据对目前国内外比较成熟的排液采气技术进行分析,得出橇装气举排液技术具有排量大、机动性好及井场不需要电等系列优点,可满足页岩气快速排液需要,适合大面积推广应用。
【关键词】页岩气水平井橇装气举排液1 前言页岩气藏为自生自储气藏,气体主要以吸附气、游离气为主,由于页岩孔隙度和渗透率较低,页岩气储层射孔后依靠自身能量无法达到工业气流,必须压裂投产,随着页岩气开发的深入,常规的直井完井方式已经无法满足工业生产的要求,目前页岩气井主要以水平井完井、大规模分段压裂投产为主。
投产初期,由于压裂改造用液量大,需要快速大量返排压裂液,必须配套排液措施。
2 各种排液采气技术在页岩气水平井适应性分析目前国内外比较成熟的排液采气技术主要有优选管柱、机抽、泡排、气举、电潜泵及复合排液采气等技术。
优选管柱排液采气技术适合应用在气藏开发中前期,地层压力较高,能量充足,靠气井自身能够稳定携液生产;机抽排液采气技术装备简单、可靠,可用天然气和电作动力,易于实现自动控制,以实现有人管理,无人操作,设计先进、成熟,排液效率受积液介质的影响较小;泡沫排液采气技术工艺简单,操作也不复杂,不用起下油管作业,易于被现场人员掌握和实施,且费用低,但排液效率受积液介质的矿化度和油的含量影响较大;电潜泵排液采气技术排量大、适应性强,采用变速驱动装置使排量变化相当灵活,操作简单,管理方便,能用于斜井和水平井,但初期投资和维修成本较高,举升效率受气液比的影响较大;气举排液采气技术又分为气举阀气举和橇装气举,是排液效率最高、适用范围较广的排液采气工艺技术。
几种常用的排液采气技术适应性见表1。
其中优选管柱、机抽、泡排技术排液量小,电潜泵排液技术排量大,但需要配备完善电网;气举阀气举需要高压气源,采用地面铺设增压设备的方法一次性投入较大;撬装气举可直接从空气中分离氮气,气源不受限制,且井场不需要电,掏空深度大、作业周期短、安全性好、排液效率不受积液介质影响,在需要排液时随时可以进行排液,不需要动管柱和井口,方便灵活,可移动性和机动性好,排量容易控制。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910311827.7
(22)申请日 2019.04.18
(71)申请人 西南石油大学
地址 610500 四川省成都市新都区新都大
道8号
(72)发明人 游利军 徐洁明 康毅力 陈强
程秋洋 豆联栋 周洋 杨建
(74)专利代理机构 成都天汇致远知识产权代理
事务所(普通合伙) 51264
代理人 韩晓银
(51)Int.Cl.
E21B 43/26(2006.01)
(54)发明名称页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化-渗吸法(57)摘要本发明公开了页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化-渗吸法。
该方法通过在压裂液中添加氧化剂,气井压裂后利用页岩与氧化性压裂液作用,将裂缝面或孔隙表面有机质氧化,增大压裂液与粘土矿物的接触面积,提高页岩对压裂液的渗吸能力,使裂缝中压裂液向孔隙中渗吸分散与孔隙中压裂液溶蚀有机质并向粘土矿物晶间孔中分散,实现压裂液零返排。
本发明利用氧化性压裂液提高页岩储层渗吸能力,既增加有效渗流通道及气体解吸-扩散能力,也避免了压裂液返排诱发的环境问题,且在页岩气井压后返排投产时,滞留储层的氧化剂能持续改善页岩气传输通道,有利于实现页岩气井低成本高
效开发目标。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 110029977 A 2019.07.19
C N 110029977
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110029977 A
1.页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化-渗吸法,其特征在于,包括如下步骤:
a.选择待水力压裂的页岩气井,根据页岩气井测井、页岩气井所用材质、岩心分析化验和相应的页岩氧化液渗吸效果室内评价数据,确定 TOC 与页岩吸水量之间的关系、TOC 与所选氧化剂浓度的关系、氧化剂与缓蚀剂浓度的关系、氧化液渗吸速率及适合氧化-渗吸改造的气层段;
b.针对步骤 a 的页岩气井,结合该地区其他井压裂施工数据和压裂液的最大返排率,来确定配置压裂液的量,根据步骤 a 中确定的TOC与吸水量之间的关系、TOC与所选氧化剂的浓度关系、氧化剂与缓蚀剂浓度的关系确定在该次压裂施工所需压裂液中氧化剂和缓蚀剂的用量,配置氧化性压裂液;
c.利用配置的氧化性压裂液对页岩气井进行水力压裂改造,形成水力压裂裂缝及氧化溶蚀孔缝;
d.根据步骤 a 中获得的氧化液渗吸速率确定焖井时间;
e.开井投产。
2.根据权利要求1所述的页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化-渗吸法,其特征在于,所述氧化性压裂液是在常规压裂液中添加氧化剂和缓蚀剂配制得到的溶液,所述缓蚀剂包含但不限于苯骈三氮唑、苯甲酸钠、多聚磷酸钠、多胺缩合物缓蚀剂、胺衍生物缓蚀剂。
3.根据权利要求2所述的页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化-渗吸法,其特征在于,所述氧化剂将裂缝面或孔隙表面有机质氧化,增大压裂液与粘土矿物的接触面积,提高页岩对压裂液的渗吸能力,使裂缝中压裂液向孔隙中渗吸分散,并使孔隙中压裂液溶蚀有机质并继续向粘土矿物晶间孔中分散,以此分散压裂液。
4.根据权利要求1所述的页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化-渗吸法,其特征在于,所述压裂液零返排环境友好是指压裂液液相返排率极低或全部被地层吸收,或者压裂液液相在气井投产后以气态产出,压裂液中溶解的金属离子、悬浮固相、有机质甚至放射性物质滞留于原地。
5.根据权利要求2所述的页岩气井压裂液零返排环境友好提高采收率的氧化-渗吸法,其特征在于,所述缓蚀剂用于保护井筒及井下设备不被氧化剂氧化。
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