随着鄂尔多斯盆地开发进入中后期和致密气开发力度的加大,气田采出水量激增,由于其属高盐、高有机物废水,环境危害大,地方也已出台相关规定要逐步取缔气田采出水的回注,同时该地区干旱缺水,气田开发各类用水量巨大与周围地区生活、生产用水缺乏矛盾重重。本文以气田不含醇采出水为研究对象,通过配制复合盐、聚合物体系钻井液研究不含醇采出水水质对其性能的影响并确定配液水质阈值,以阈值为目标优选预处理+双碱加药软化+膜过滤组合方法处理气田不含醇采出水,并将处理后出水用于配制聚合物、复合盐体系钻井液实现其资源化利用。研究所得主要结论如下: (1)气田不含醇采出水的p H在5.0~7.0之间,矿化度18000~100000mg/L,钙、镁离子4200~17500mg/L,整体表现出低p H、高矿化度、高硬度的特点。 (2)通过单因素、正交和模拟水实验研究确定气田不含醇采出水中的Ca²⁺、Na⁺、Fe³⁺和Fe²⁺是影响其配制长庆常用聚合物和复合盐体系钻井液的最主要因素,聚合物体系阈值:Ca²⁺≤3500mg/L、Na⁺≤90000mg/L、Fe³⁺≤15mg/L和Fe²⁺≤10mg/L;复合盐体系阈值:Ca²⁺≤5500mg/L、Na⁺≤100000mg/L、Fe³⁺≤50mg/L和Fe²⁺≤25mg/L。 (3)针对不同矿化度的气田不含醇采出水进行合理选择工艺处理后,对钙镁离子浓度小于阈值的气田不含醇采出水,采用预处理+膜过滤的工艺,出水SS、Fe³⁺和Fe²⁺未检出;对钙镁离子浓度较高的气田不含醇采出水(聚合物:>3500mg/L;复合盐:>5500mg/L)通过预处理+软化+膜过滤组合方式进行深度处理,出水SS、Fe³⁺和Fe²⁺未检出,Ca²⁺浓度可小于阈值。 (4)用三种不同矿化度(低、中、高)的不含醇采出水经过对应方式处理出水配制聚合物体系钻井液,对低矿化度气田不含醇采出水,密度与清水均为1.1g/cm³,滤失量变化微小由5.6m L到5.7m L,动塑比从0.389增大至0.452Pa/(m Pa·s);对中矿化度气田不含醇采出水,密度、滤失性能与清水配液相当,动塑比从0.389增大至0.412Pa/(m Pa·s);对高矿化度气田不含醇采出水处理后配液,密度与清水均为1.1g/cm³,滤失量变化微小,动塑比从0.389增大至0.4008Pa/(m Pa·s),相关性能符合现场使用要求。 (5)用三种不同矿化度(低、中、高)的气田不含醇采出水经过对应方式处理出水配制复合盐体系钻井液,对低矿化度气田不含醇采出水,密度与清水均为1.20g/cm³和滤失量变化微小由5.6m L到5.8m L,动塑比0.3931增大至0.471Pa/(m Pa·s);对中矿化度气田不含醇采出水,密度与滤失性能变化与低矿化度气田不含醇采出水配液相当,动塑比从0.3931增大至0.4558Pa/(m Pa·s);对高矿化度气田不含醇采出水处理后配液,密度与清水均为1.20g/cm³,滤失量变化不大由5.3m L到5.6m L,动塑比0.3931增大至0.4542Pa/(m Pa·s),相关性能符合现场使用要求。 (6)软化处理工艺中产生沉淀物(碳酸钙)替代两种体系钻井液配方的加重剂(ZDS)后,所配聚合物钻井液动塑比从0.394增至0.447Pa/(m Pa·s),复合盐钻井液动塑比从0.3934增至0.4137Pa/(m Pa·s),两种体系钻井液滤失量保持稳定,高温适应性较好,泥饼润滑性分别为0.213、0.207,均符合SY/T 5621-2016《水基钻井液技术规范》,完全可以替代ZDS,为沉淀物的资源化利用提供了有效途径,进一步降低了水处理成本。