本發(fā)明涉及油田化學(xué)水質(zhì)檢測(cè)，是一種壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著非常規(guī)儲(chǔ)層開發(fā)范圍的擴(kuò)大，壓裂水需求量增大，造成壓裂返排液同步增加，目前，新疆油田采用鹽湖水、油田返排水等多種來源水作為補(bǔ)充，水質(zhì)成分復(fù)雜多變，對(duì)于壓裂液配制、性能影響較大，因此壓裂用水的處理對(duì)于油田尤其是西部缺水地區(qū)尤為重要。如何減少水資源的消耗，合理處理油田開發(fā)過程中產(chǎn)生的壓裂返排液，成為制約油田開發(fā)的關(guān)鍵因素之一。

2、目前油田現(xiàn)場對(duì)壓裂水質(zhì)及其壓裂液性能的判斷主要依靠現(xiàn)場取樣、挑掛實(shí)驗(yàn)，具有取樣監(jiān)測(cè)速度慢、間隔時(shí)間長、工作效率低的缺點(diǎn)，該方法不能及時(shí)掌握水質(zhì)和壓裂液性能的變化。壓裂用水中的一價(jià)陽離子主要以na+為主，壓裂用水中的高價(jià)陽離子主要以ca2+、mg2+為主，且ca2+和mg2+含量會(huì)對(duì)壓裂液性能的影響較大，壓裂用水中其它一價(jià)陽離子、高價(jià)陽離子含量較低，現(xiàn)場無需考慮，不會(huì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)造成影響。

3、基于上述背景，亟需開發(fā)一種能夠現(xiàn)場快速測(cè)定壓裂水中總離子濃度和鈣鎂離子濃度、確定壓裂用水性能參數(shù)的裝置和方法，滿足對(duì)壓裂液配制過程進(jìn)行優(yōu)化和動(dòng)態(tài)調(diào)整的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置及其使用方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有油田現(xiàn)場對(duì)壓裂水質(zhì)及鈣鎂離子的取樣和監(jiān)測(cè)速度慢、周期長、工作效率低的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：一種壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置包括取樣單元、制樣單元和檢測(cè)單元，取樣單元包括取樣泵，制樣單元包括緩沖罐、沉淀劑儲(chǔ)罐和沉淀劑計(jì)量泵，檢測(cè)單元包括第一電導(dǎo)率儀、第二電導(dǎo)率儀和濁度計(jì)，取樣泵進(jìn)口固定連接有取樣管線，取樣泵出口與緩沖罐第一進(jìn)口之間固定連通有加熱管線，緩沖罐底部出口固定連通有回注管線，沉淀劑儲(chǔ)罐進(jìn)口固定連通有沉淀劑進(jìn)料管線，沉淀劑儲(chǔ)罐與緩沖罐第二進(jìn)口之間固定連通有沉淀劑加料管線，沉淀劑加料管線上固定安裝有沉淀劑計(jì)量泵，加熱管線上固定安裝有第一電導(dǎo)率儀，回注管線上固定安裝有第二電導(dǎo)率儀，緩沖罐上部固定安裝有濁度計(jì)，濁度計(jì)的探測(cè)端深入緩沖罐內(nèi)液面以下，緩沖罐內(nèi)設(shè)置有攪拌器。

3、下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

4、上述壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置還包括數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元包括plc控制顯示器，第一電導(dǎo)率儀、第二電導(dǎo)率儀和濁度計(jì)均與plc控制顯示器電連接。

5、上述第一電導(dǎo)率儀與緩沖罐之間的加熱管線上固定安裝有第一調(diào)節(jié)閥，回注管線出口與第二電導(dǎo)率儀之間固定安裝有第二調(diào)節(jié)閥，沉淀劑計(jì)量泵與緩沖罐之間的沉淀劑加料管線上固定安裝有第三調(diào)節(jié)閥。

6、上述取樣泵與第一調(diào)節(jié)閥之間的加熱管線和緩沖罐和第二調(diào)節(jié)閥之間的回注管線外均包覆有恒溫電加熱帶。

7、上述取樣單元、制樣單元、檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)處理單元均固定安裝于可移動(dòng)式底座上。

8、本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：一種壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置的使用方法，按下述步驟進(jìn)行：

9、第一步，將取樣管線和回注管線的接口與壓裂用水主管路相連接，啟動(dòng)恒溫電加熱帶，對(duì)管線中的壓裂用水進(jìn)行恒溫處理；

10、第二步，當(dāng)壓裂用水流經(jīng)第一電導(dǎo)率儀時(shí)，測(cè)量得到壓裂用水的初始電導(dǎo)率δ總，計(jì)算得到壓裂用水總離子濃度；

11、第三步，啟動(dòng)緩沖罐的攪拌器，并將此時(shí)濁度計(jì)的測(cè)量值清零，之后打開沉淀劑計(jì)量泵，向緩沖罐中注入過量的沉淀劑，使得壓裂用水中的ca2+、mg2+離子形成懸浮物得到壓裂用水混濁液，利用濁度計(jì)測(cè)量壓裂用水混濁液的濁度值z(mì)d總，通過數(shù)據(jù)處理單元將測(cè)量值換算得到壓裂用水中鈣鎂離子的含量，所述沉淀劑為naoh的水溶液；

12、第四步，壓裂用水混濁液經(jīng)回注管線排出，恒溫處理后利用測(cè)量此時(shí)壓裂用水混濁液的電導(dǎo)率δ總’，

13、第五步，根據(jù)濁度值z(mì)d總、壓裂用水混濁液的電導(dǎo)率δ總’和沉淀劑的加入量計(jì)算得到壓裂用水中ca2+和mg2+離子濃度。

14、下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

15、上述壓裂用水中總離子濃度為100mg/l至50000mg/l，鈣鎂離子總量為100mg/l至1500mg/l。

16、上述取樣管線和回流管線中的液體的流速為0.1l/min至5l/min。

17、上述第一步和第四步中，恒溫處理溫度為50℃至60℃。

18、上述第二步中，壓裂用水中總離子濃度按下式1計(jì)算得到：

19、δ總=kρ????式1

20、式中，ρ為壓裂用水中總離子濃度，單位為mg/l；δ總為初始電導(dǎo)率電導(dǎo)率，單位為μs/cm；k為電導(dǎo)率系數(shù)。

21、上述第五步中，壓裂用水中ca2+和mg2+離子濃度按下式計(jì)算得到：

22、zd總=a1ρ1+a2ρ2???式2

23、δ總-δ總’=k1ρ1+k2ρ2-k3ρ3???式3

24、式中，ρ1、ρ2分別為壓裂用水中ca2+和mg2+離子濃度，單位為mg/l；zd總為壓裂用水混濁液的濁度值，單位為ntu；a1、a2分別為濁度與ca2+和mg2+離子濃度的關(guān)系常數(shù)，ρ3為第三步中壓裂水中加入沉淀劑后增加的na+的含量，單位為mg/l；δ總’表示出口壓力用水的電導(dǎo)率，單位為μs/cm；k1、k2、k3分別為電導(dǎo)率與ca2+、mg2+、na+離子濃度的關(guān)系常數(shù)。

25、本發(fā)明提供了一種壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置，利用該裝置能快速在線測(cè)定出壓裂用水性能參數(shù)，并對(duì)結(jié)果實(shí)時(shí)顯示，從而對(duì)壓裂液配制過程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使得壓裂液符合現(xiàn)場使用的要求，為穩(wěn)定壓裂液的性能提供數(shù)據(jù)支撐，有效降低施工復(fù)雜發(fā)生率，提高施工效率，為穩(wěn)定壓裂液的性能提供數(shù)據(jù)支撐，具有廣闊的推廣前景。

技術(shù)特征：

1.一種壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置，其特征在于包括取樣單元、制樣單元和檢測(cè)單元，取樣單元包括取樣泵，制樣單元包括緩沖罐、沉淀劑儲(chǔ)罐和沉淀劑計(jì)量泵，檢測(cè)單元包括第一電導(dǎo)率儀、第二電導(dǎo)率儀和濁度計(jì)，取樣泵進(jìn)口固定連接有取樣管線，取樣泵出口與緩沖罐第一進(jìn)口之間固定連通有加熱管線，緩沖罐底部出口固定連通有回注管線，沉淀劑儲(chǔ)罐進(jìn)口固定連通有沉淀劑進(jìn)料管線，沉淀劑儲(chǔ)罐與緩沖罐第二進(jìn)口之間固定連通有沉淀劑加料管線，沉淀劑加料管線上固定安裝有沉淀劑計(jì)量泵，加熱管線上固定安裝有第一電導(dǎo)率儀，回注管線上固定安裝有第二電導(dǎo)率儀，緩沖罐上部固定安裝有濁度計(jì)，緩沖罐內(nèi)設(shè)置有攪拌器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置，其特征在于還包括數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元包括plc控制顯示器，第一電導(dǎo)率儀、第二電導(dǎo)率儀和濁度計(jì)均與plc控制顯示器電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置，其特征在于第一電導(dǎo)率儀與緩沖罐之間的加熱管線上固定安裝有第一調(diào)節(jié)閥，回注管線出口與第二電導(dǎo)率儀之間固定安裝有第二調(diào)節(jié)閥，沉淀劑計(jì)量泵與緩沖罐之間的沉淀劑加料管線上固定安裝有第三調(diào)節(jié)閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置，其特征在于取樣泵與第一調(diào)節(jié)閥之間的加熱管線和緩沖罐和第二調(diào)節(jié)閥之間的回注管線外均包覆有恒溫電加熱帶。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置，其特征在于取樣單元、制樣單元、檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)處理單元均固定安裝于可移動(dòng)式底座上。

6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置的裝置的使用方法，其特征在于按下述步驟進(jìn)行：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置的使用方法，其特征在于壓裂用水中總離子濃度為100mg/l至50000mg/l，鈣鎂離子總量為100mg/l至1500mg/l。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置的使用方法，其特征在于取樣管線和回流管線中的液體的流速為0.1l/min至5l/min；或/和，第一步和第四步中，恒溫處理溫度為50℃至60℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置的使用方法，其特征在于第二步中，壓裂用水中總離子濃度按下式1計(jì)算得到：

10.根據(jù)權(quán)利要求6至7任一項(xiàng)所述的壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置的使用方法，其特征在于第五步中，壓裂用水中ca2+和mg2+離子濃度按下式計(jì)算得到：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油田化學(xué)水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，是一種壓裂用水中總離子和鈣鎂離子同步檢測(cè)裝置及其使用方法，前者包括取樣單元、制樣單元和檢測(cè)單元，取樣單元包括取樣泵，制樣單元包括緩沖罐、沉淀劑儲(chǔ)罐和沉淀劑計(jì)量泵，檢測(cè)單元包括第一電導(dǎo)率儀、第二電導(dǎo)率儀和濁度計(jì)，取樣泵進(jìn)口固定連接有取樣管線，取樣泵出口與緩沖罐第一進(jìn)口之間固定連通有加熱管線，緩沖罐底部出口固定連通有回注管線，沉淀劑儲(chǔ)罐進(jìn)口固定連通有沉淀劑進(jìn)料管線，沉淀劑儲(chǔ)罐與緩沖罐第二進(jìn)口之間固定連通有沉淀劑加料管線，沉淀劑加料管線上固定安裝有沉淀劑計(jì)量泵。本發(fā)明能快速在線測(cè)定出壓裂用水性能參數(shù)，提高施工效率，具有廣闊的推廣前景。

技術(shù)研發(fā)人員：樊慶虎,孫建蕭,荊江錄,宋道海,劉健,薛浩楠,朱書儀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油天然氣集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/10