页岩气压裂液修复循环利用理论及关键技术研究

页岩气在我国能源安全占有重要战略地位。我国页岩气可采资源量约为31.5万亿方,远高于美国(18.9万亿方)(数据来源于美国能源情报署)。美国页岩气勘探开发技术处于世界先进水平,我国页岩气开发刚起步2013年产量2亿方,2015年产量要实现65亿方,任务非常艰巨。水力压裂是页岩气开发的必要手段,压裂液素有压裂血液之称,目前使用最广泛的是清水压裂液和胍胶压裂液。清水压裂液粘度低,携砂能力有限;胍胶压裂液对地层伤害大。由于页岩气层井深、水平段长,对压裂液和水资源需求量大,且压裂施工后产生的返排液不仅处理成本高,外排严重污染环境,如何高效利用这些大量的返排液是目前非常规油气藏高效压裂开发普遍面临的一个难题。清洁压裂液以其低伤害、易返排等特点而备受青睐,但由于其成本高,限制其应用。拟通过页岩气压裂液修复循环利用理论及关键技术研究,实现返排液充分再利用,变废为宝,节约了水资源及化工材料,降低压裂成本,而且有效地解决了返排液的处理问题,保护环境,带动页岩油气压裂液关键技术创新,对经济、高效地开发页岩气及节能减排具有重要的研究价值和实用价值。

  以循环再利用为出发点,引入成胶-破胶智能调控官能团,设计具有耐温耐盐粘弹性表面活性剂结构,合成、表征产物并进行自组装行为研究;将合成出的粘弹性表面活性剂与激发剂进行复配,构筑出增粘性能良好的清洁压裂液体系并进行性能评价,探讨粘弹性表面活性剂与激发剂之间的作用机理,阐明清洁压裂液形成机制;对清洁压裂液返排液的化学成分分析与表征,通过添加修复剂对返排液进行修复,评价修复剂对压裂液返排液修复性能,探索清洁压裂液修复循环利用次数,阐明清洁压裂液可循环利用作用机制。