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【摘 要】论述油层原油脱出水（简称油田污水）做压裂用水时存在的问题及解决办法。
【关键词】油田污水；压裂；交联
一、前言
陕北是内陆干旱地区，淡水资源有限，随着近期工农业的迅猛发展，淡水的消耗量也迅猛增加。在干旱季节经常出现河水断流，池塘干涸的情况，这给工农业持续稳定地增长带来困惑。现在油田开发规模的增长幅度远大于环境保护的发展速度，油田污水的处理利用在油田开发的议事日程上占据愈来愈大的位置。这就是我们在净化油田污水做注入水的基础上，研究用油田污水做压裂用水的动机。该项目的研究成果意义显著，可使采油厂每年节省数万吨淡水，数万元的污水装卸拉运费、污水作注入水可节约盐敏阻垢药剂费、被污染淡水的处理费等。
二、淡水与延长组油层水的性能差异
淡水与清平川延长组油层水的性能差异表（表1）
从表1可看出延长组各油层原油脱出水的矿化度远大于淡水，油层水的矿化度随深度的增加而增加，PH值均显微酸性， PH值的大小与油层的深度和油层水的矿化度因果关系不大。原油脱水站脱出的混合水的矿化度与组成混合水的油层水的含量比有关，高矿化度油层水的含量比例愈高， 油田污水的矿化度也愈高（表1的含盐量是用蒸发的方法确定的）。
三、胍胶硼冻胶压裂液的主要药剂配成淡水溶液的PH值
1.硼砂淡水液的PH值随浓度的变化关系；
硼砂液的浓度与PH值的关系（表2）
测定硼砂液PH值的方法： 取一升自来水，量其PH值，再每次加入0.1克硼砂搅匀后用PH精密试纸测其PH值，逐一填入表2中。精密PH试纸的级差是0.5，因此表2中硼砂液的PH值幅度变化值差是0.5。
硼砂液的浓度小于0.4‰， 浓度每增加0.1‰， PH值增加幅度为0.5。硼砂液的浓度在0.4‰—0.9‰之间， 浓度每增加0.1‰， PH值幅度变化值差降为0.1。硼砂液的浓度大于0.9‰， 浓度再增加PH值保持不变。PH值随浓度的变化在低浓度时值差大，随浓度的增加值差减小。浓度大于0.9‰，PH值再不增加。硼砂液的PH值可在7—9之间调节，PH值超过9，再不能用加大硼砂液的浓度来提高PH值。硼砂液的使用浓度范围应选择PH值随单位加入量变化值差大的区域，因此使用浓度范围选0.1‰—0.9‰。
2.过硫酸铵淡水液的PH值随浓度的变化关系；
测定过硫酸铵PH值的方法： 取一升自来水，量其PH值，再每次加入0.1克过硫酸铵量其PH值，逐一填入表3中。
过硫酸铵液浓度与PH值的关系 （表3）
从表3看出过硫酸铵溶液略偏酸性，浓度大于0.1‰，PH值趋于稳定， PH值始终为6。过硫酸铵的使用浓度应小于0.1‰。该实验的区间选的太高，与过硫酸铵液的低溶解度不匹配，PH值随浓度变化的区间比0.1‰还小，因此出现PH值不变，始终为6的情况。
3.碳酸钠淡水液的PH值随浓度的变化关系；
碳酸钠的浓度与PH值的关系表 （表4）
4.碳酸氢钠淡水液的PH值随浓度的变化关系
从下面表5看出，碳酸氢钠的浓度小于0.2‰时，PH小于7，原因是配液水为弱酸性。碳酸氢钠的浓度每增加0.1‰，引起PH值的变化较小，说明它的碱性弱。后面由于PH值随碳酸氢钠浓度变化而变化的幅度太小，因此自2.5‰浓度后，表中碳酸氢钠的浓度变化级差增大到0.5‰。碳酸氢钠调节的PH值在7—8.5之间。使用浓度应在2‰之内。
碳酸氢钠的浓度与PH值的关系表（表5）
5.低温破胶剂的浓度与PH的关系
低温破胶剂的浓度与PH的关系表（表6）
低温破胶剂的使用浓度应小于2‰，大于此浓度，溶液的PH值稳定为9不变。PH值变化规律与碳酸钠类似。见表6
四、 淡水压裂液体系和油层污水压裂液体系的性能比较
在交联方面油层污水基液和油层污水配的交联破胶液形成的冻胶粘弹性均较差，油层污水基液和淡水配的交联破胶液交联的冻胶粘弹性明显好转。
硼砂和过硫酸铵溶解量低，在高矿化度水中溶解量更低，因此现场配交联破胶液应采用淡水，提高交联破胶液浓度，降低交联比，提高冻胶粘弹性。
在其它条件都相同下，淡水交联破胶液交联能力最高，交联的冻胶粘弹性最好。其原因是同样的交联比，含交联剂较多。
五、油田污水压裂液和淡水压裂液交联破胶情况的比较
1.交联情况比较
下面表7中列了四种不同水的压裂液，为了保证交联时交联剂用量充足，全使用淡水配的交联破胶液。交联情况见表7。
表7中，代表淡水的自来水配的压裂液交联情况比油层水配的压裂液交联情况好。油层水配的压裂液之间，矿化度低的长2油层水压裂液交联情况比矿化度较高的长4+5油层水压裂液交联情况好。油田污水压裂液交联情况居中。规律是矿化度愈低交联情况愈好。
几种油层水压裂液体系的交联情况对比（表7）
2.破胶情况对比
几种油层水压裂液体系的破胶情况对比表（表8）
表8看出表7中交联好的自来水和长2油层水压裂液破胶确不好，交联不好的长4+5油层水压裂液破胶确好。油田污水压裂液的破胶情况介于其中间。规律是矿化度愈高破胶情况愈好。
由于交联和破胶的矛盾对立关系，因此不能交联不好设法单纯的提高交联条件，破胶不好设法单纯的提高压裂液的破胶条件，要考虑特好的交联环境对破胶的影响，同理要考虑特好的破胶环境对交联的影响。
交联剂和破胶剂在压裂施工时是配在同一个容器，只所以加砂时需要交联时交联破胶液显示交联特性。返排时需要破胶时交联破胶液显示破胶特性，这是利用了硼砂和过硫酸铵水化快满的特性。
当油层水压裂液的交联破胶状况不理想时，可设法加大硼砂和过硫酸铵在冻胶体系中的浓度，另外通过改变环境条件来提高交联破胶液的作用。例如，提高压裂液的温度可利于过硫酸铵释放游离氧，可提高破胶作用。提高PH值利于胍胶分散，利于硼砂交联，可提高交联作用。也可利用水化后缓慢生成酸的化合物，让交联时有高的碱性环境，破胶时有高的酸性环境。
七、结论与建议
1.油田污水做压裂液交联破胶性能较淡水差，可通过改变交联破胶环境提高交联破胶性能。
2.因硼砂和过硫酸铵的溶解量低，油层水做压裂液的基液时，交联破胶液应采用淡水配制。
3.油层水的低PH值对压裂液体系的交联有一定的影响，可通过加入碱性PH调节剂改善交联性能。
4.低温下使用油层水配的压裂液，应加低温破胶促进剂提高破胶能力。
5.油层水做压裂液，可减少对废水的处理，特定环境下还可减少压裂用水的拉运费。
6.油层水配的压裂液可减低对油层的盐敏和结垢。可减少使用盐敏剂和防垢剂。
7.过硫酸铵的放氧与温度关系很大，因此应用时要模拟该地区井下情况试验。
8.使用KS低温破胶促进剂可提高本地区油田水压裂液的交联破胶性能，在其它地区要根据本地区具体情况另行试验。
【关键词】油田污水；压裂；交联
一、前言
陕北是内陆干旱地区，淡水资源有限，随着近期工农业的迅猛发展，淡水的消耗量也迅猛增加。在干旱季节经常出现河水断流，池塘干涸的情况，这给工农业持续稳定地增长带来困惑。现在油田开发规模的增长幅度远大于环境保护的发展速度，油田污水的处理利用在油田开发的议事日程上占据愈来愈大的位置。这就是我们在净化油田污水做注入水的基础上，研究用油田污水做压裂用水的动机。该项目的研究成果意义显著，可使采油厂每年节省数万吨淡水，数万元的污水装卸拉运费、污水作注入水可节约盐敏阻垢药剂费、被污染淡水的处理费等。
二、淡水与延长组油层水的性能差异
淡水与清平川延长组油层水的性能差异表（表1）
从表1可看出延长组各油层原油脱出水的矿化度远大于淡水，油层水的矿化度随深度的增加而增加，PH值均显微酸性， PH值的大小与油层的深度和油层水的矿化度因果关系不大。原油脱水站脱出的混合水的矿化度与组成混合水的油层水的含量比有关，高矿化度油层水的含量比例愈高， 油田污水的矿化度也愈高（表1的含盐量是用蒸发的方法确定的）。
三、胍胶硼冻胶压裂液的主要药剂配成淡水溶液的PH值
1.硼砂淡水液的PH值随浓度的变化关系；
硼砂液的浓度与PH值的关系（表2）
测定硼砂液PH值的方法： 取一升自来水，量其PH值，再每次加入0.1克硼砂搅匀后用PH精密试纸测其PH值，逐一填入表2中。精密PH试纸的级差是0.5，因此表2中硼砂液的PH值幅度变化值差是0.5。
硼砂液的浓度小于0.4‰， 浓度每增加0.1‰， PH值增加幅度为0.5。硼砂液的浓度在0.4‰—0.9‰之间， 浓度每增加0.1‰， PH值幅度变化值差降为0.1。硼砂液的浓度大于0.9‰， 浓度再增加PH值保持不变。PH值随浓度的变化在低浓度时值差大，随浓度的增加值差减小。浓度大于0.9‰，PH值再不增加。硼砂液的PH值可在7—9之间调节，PH值超过9，再不能用加大硼砂液的浓度来提高PH值。硼砂液的使用浓度范围应选择PH值随单位加入量变化值差大的区域，因此使用浓度范围选0.1‰—0.9‰。
2.过硫酸铵淡水液的PH值随浓度的变化关系；
测定过硫酸铵PH值的方法： 取一升自来水，量其PH值，再每次加入0.1克过硫酸铵量其PH值，逐一填入表3中。
过硫酸铵液浓度与PH值的关系 （表3）
从表3看出过硫酸铵溶液略偏酸性，浓度大于0.1‰，PH值趋于稳定， PH值始终为6。过硫酸铵的使用浓度应小于0.1‰。该实验的区间选的太高，与过硫酸铵液的低溶解度不匹配，PH值随浓度变化的区间比0.1‰还小，因此出现PH值不变，始终为6的情况。
3.碳酸钠淡水液的PH值随浓度的变化关系；
碳酸钠的浓度与PH值的关系表 （表4）
4.碳酸氢钠淡水液的PH值随浓度的变化关系
从下面表5看出，碳酸氢钠的浓度小于0.2‰时，PH小于7，原因是配液水为弱酸性。碳酸氢钠的浓度每增加0.1‰，引起PH值的变化较小，说明它的碱性弱。后面由于PH值随碳酸氢钠浓度变化而变化的幅度太小，因此自2.5‰浓度后，表中碳酸氢钠的浓度变化级差增大到0.5‰。碳酸氢钠调节的PH值在7—8.5之间。使用浓度应在2‰之内。
碳酸氢钠的浓度与PH值的关系表（表5）
5.低温破胶剂的浓度与PH的关系
低温破胶剂的浓度与PH的关系表（表6）
低温破胶剂的使用浓度应小于2‰，大于此浓度，溶液的PH值稳定为9不变。PH值变化规律与碳酸钠类似。见表6
四、 淡水压裂液体系和油层污水压裂液体系的性能比较
在交联方面油层污水基液和油层污水配的交联破胶液形成的冻胶粘弹性均较差，油层污水基液和淡水配的交联破胶液交联的冻胶粘弹性明显好转。
硼砂和过硫酸铵溶解量低，在高矿化度水中溶解量更低，因此现场配交联破胶液应采用淡水，提高交联破胶液浓度，降低交联比，提高冻胶粘弹性。
在其它条件都相同下，淡水交联破胶液交联能力最高，交联的冻胶粘弹性最好。其原因是同样的交联比，含交联剂较多。
五、油田污水压裂液和淡水压裂液交联破胶情况的比较
1.交联情况比较
下面表7中列了四种不同水的压裂液，为了保证交联时交联剂用量充足，全使用淡水配的交联破胶液。交联情况见表7。
表7中，代表淡水的自来水配的压裂液交联情况比油层水配的压裂液交联情况好。油层水配的压裂液之间，矿化度低的长2油层水压裂液交联情况比矿化度较高的长4+5油层水压裂液交联情况好。油田污水压裂液交联情况居中。规律是矿化度愈低交联情况愈好。
几种油层水压裂液体系的交联情况对比（表7）
2.破胶情况对比
几种油层水压裂液体系的破胶情况对比表（表8）
表8看出表7中交联好的自来水和长2油层水压裂液破胶确不好，交联不好的长4+5油层水压裂液破胶确好。油田污水压裂液的破胶情况介于其中间。规律是矿化度愈高破胶情况愈好。
由于交联和破胶的矛盾对立关系，因此不能交联不好设法单纯的提高交联条件，破胶不好设法单纯的提高压裂液的破胶条件，要考虑特好的交联环境对破胶的影响，同理要考虑特好的破胶环境对交联的影响。
交联剂和破胶剂在压裂施工时是配在同一个容器，只所以加砂时需要交联时交联破胶液显示交联特性。返排时需要破胶时交联破胶液显示破胶特性，这是利用了硼砂和过硫酸铵水化快满的特性。
当油层水压裂液的交联破胶状况不理想时，可设法加大硼砂和过硫酸铵在冻胶体系中的浓度，另外通过改变环境条件来提高交联破胶液的作用。例如，提高压裂液的温度可利于过硫酸铵释放游离氧，可提高破胶作用。提高PH值利于胍胶分散，利于硼砂交联，可提高交联作用。也可利用水化后缓慢生成酸的化合物，让交联时有高的碱性环境，破胶时有高的酸性环境。
七、结论与建议
1.油田污水做压裂液交联破胶性能较淡水差，可通过改变交联破胶环境提高交联破胶性能。
2.因硼砂和过硫酸铵的溶解量低，油层水做压裂液的基液时，交联破胶液应采用淡水配制。
3.油层水的低PH值对压裂液体系的交联有一定的影响，可通过加入碱性PH调节剂改善交联性能。
4.低温下使用油层水配的压裂液，应加低温破胶促进剂提高破胶能力。
5.油层水做压裂液，可减少对废水的处理，特定环境下还可减少压裂用水的拉运费。
6.油层水配的压裂液可减低对油层的盐敏和结垢。可减少使用盐敏剂和防垢剂。
7.过硫酸铵的放氧与温度关系很大，因此应用时要模拟该地区井下情况试验。
8.使用KS低温破胶促进剂可提高本地区油田水压裂液的交联破胶性能，在其它地区要根据本地区具体情况另行试验。