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压裂返排液中残余硼交联剂的研究

查仁兰  
【摘要】:目前油田大量使用硼交联类胍胶压裂液,从而产生了大量的压裂返排液,为达到减量化排放、资源化利用的目的,可以将压裂返排液经处理后重新用于压裂液的配制。但由于压裂返排液中含有大量残余添加剂以及由地层水混入的高价金属离子等,它们是影响重复利用的重要因素,其中残余硼交联剂是影响压裂返排液重复利用的关键因素。返排液处理水配制的胍胶基液在加入碱性添加剂后,基液极易因碱性环境而自动发生再交联,这就造成胍胶基液提前交联、配液管线阻塞等问题。残余硼交联剂的存在直接影响到返排液是否能重复利用,因此对压裂返排液中的残余硼交联剂进行研究,对实现重复利用压裂返排液具有重要意义。目前还没有具体的方法针对压裂返排液中的硼含量进行测定,论文通过实验分别筛选了萃取-紫外分光光度法和甲亚胺-H酸分光光度法的实验条件,并对比了萃取法、姜黄素法和甲亚胺-H酸法的精密度、准确度等,采用三种方法测定了压裂返排液中的硼含量,研究表明:甲亚胺-H酸法最适合用于测定硼含量。针对压裂返排液中残余硼交联剂的存在严重影响返排液的重复利用,论文开展了硼的络合稳定及硼的去除的实验研究与应用。络合稳定硼实验结果得出:GLC、MTC、DPN三种有机配体能有效络合稳定硼酸,他们的共同特点是含有顺式多羟基分子结构;三种配体/硼酸比例大于等于2.5时不使胍胶基液发生交联反应;GLC和MTC与硼酸络合比大于等于2,DPN与硼酸络合比大于等于2.5时,加入3wt%NaOH溶液10mL即溶液pH达13时都不会导致胍胶基液交联;将GLC、MTC和DPN应用于压裂返排液处理水配制胍胶线性胶和交联冻胶中,实验结果表明三种配体均能有效络合稳定硼而使线性胶和交联冻胶与原配方液体具有相当的耐温耐剪切性。吸附去除硼实验结果得出:除硼吸附剂的静态吸附在硼酸溶液pH=6.0时单位吸附量最高,而吸附温度对单位吸附量的影响不大所以选择常温吸附;由吸附等温线拟合可知吸附过程符合Langmuir模型,是单分子层化学吸附;由吸附速率曲线拟合可知吸附过程符合Lagergren二级速率方程,表明吸附剂与硼的络合反应可能是控速步骤;动态吸附与脱附实验得到洗脱率为92.48%;静态吸附法不适用于压裂返排液中硼的去除,动态吸附法可以有效去除压裂返排液中的硼,并且处理后的返排液配制的线性胶和交联冻胶性能良好。


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