壓裂返排液處理技術(shù)研究

趙俊勇

摘要：壓裂技術(shù)已成為油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的一項(xiàng)核心技術(shù)，在壓裂作業(yè)過程中所產(chǎn)生的返排液已成為當(dāng)前油層水體污染主要來源之一，我國(guó)在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》中對(duì)所有工業(yè)污染物的排放實(shí)施了強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)要求，且隨著國(guó)家對(duì)石油化工領(lǐng)域內(nèi)環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，因此，如何妥善解決壓裂返排液已成為當(dāng)下一項(xiàng)重要的工作。本文對(duì)壓裂返排液的產(chǎn)生及存在的問題進(jìn)行了分析，闡述了壓裂返排液的危害，綜述了國(guó)內(nèi)外壓裂返排液現(xiàn)有的處理方法，為促進(jìn)油田壓裂返排液處理再利用研究提供一定的思路。

關(guān)鍵詞：壓裂;返排液;重復(fù)利用

1壓裂返排液的產(chǎn)生及存在的問題

壓裂GO 藝是油井增產(chǎn)的一項(xiàng)主要措施在各油田普遍采用。其中最常用的是水基壓裂液，它具有高黏度、低摩阻、懸砂性好、對(duì)地層傷害小等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已成為主要壓裂液類型。

油田壓裂返排液的水質(zhì)特征見表1，由表1可見，油井壓裂過程中產(chǎn)生的返排壓裂液具有污染物成分復(fù)雜、濃度高、黏度大，處理難度大，是油田較難處理污水之一。如不處理直接進(jìn)入集輸流程，會(huì)嚴(yán)重干擾后續(xù)流程，嚴(yán)重影響到油田生產(chǎn)，導(dǎo)致設(shè)備堵塞、油田下降，環(huán)保不達(dá)標(biāo)等諸多問題。

2國(guó)內(nèi)外壓裂返排液處理技術(shù)現(xiàn)狀

2.1國(guó)外處理技術(shù)現(xiàn)狀

近年來，國(guó)外研究開發(fā)出一些壓裂返排液處理的新技術(shù)，這些新技術(shù)能有效處理返排液中原油、懸浮物以及難降解有機(jī)物的物質(zhì)，處理后的返排液均能達(dá)到重復(fù)利用要求和排放標(biāo)準(zhǔn)。

①M(fèi)VR蒸餾技術(shù)。該技術(shù)是重新利用二次蒸汽能量，從而減少對(duì)外界能源需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。主要去除壓裂返排液中的重金屬離子，從而降低返排液總礦化度;

②電絮凝技術(shù)。該技術(shù)是利用電能的作用，在反應(yīng)過程中同時(shí)具有電凝聚、電氣浮和電化學(xué)的協(xié)同作用，主要去除壓裂返排液中的懸浮物和重金屬離子;

③臭氧催化氧化技術(shù)。該技術(shù)是利用臭氧與活性炭聯(lián)用的處理技術(shù)，主要利用臭氧超強(qiáng)的氧化能力來去除壓裂返排液中的難降解有機(jī)物和細(xì)菌;

④MI SWACO技術(shù)。該技術(shù)利用過濾器去除水中若干微米尺寸粒徑的微粒，通過化學(xué)沉淀除去溶解于返排液中的鈣、鎂、鐵、鋇等金屬離子;

⑤Clean Wave技術(shù)。該技術(shù)通過紫外線殺菌，利用電絮凝使懸浮物絮凝，最后通過過濾除去絮體。

2.2國(guó)內(nèi)處理技術(shù)現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)對(duì)壓裂返排液的處理方法主要為自然風(fēng)干和“六步法”工藝處理。

自然風(fēng)干是將返排液儲(chǔ)存在專門的返排液池中，通過與空氣接觸將返排液中的液體蒸發(fā)，最后在指定地點(diǎn)填埋。但這種處理方式耗時(shí)較長(zhǎng)，且重金屬、酚、醛類污染物含量較高，污染地層。

“六步法”工藝是指：沉降、萃取、電絮凝、混凝、氧化、吸附。其主要流程首先是沉降，返排液進(jìn)入調(diào)質(zhì)緩沖池內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的均質(zhì)處理后加入處理化學(xué)藥劑進(jìn)行萃取，達(dá)到降低黏度等目的;然后再進(jìn)行電絮凝處理技術(shù)，該技術(shù)可有效去除了返排液污染物;經(jīng)過電絮凝后，投加混凝劑使液體中膠體粒子發(fā)生碰撞、聚結(jié)成較大顆粒體從水相分離而去除，優(yōu)化電絮凝處理結(jié)果;第五步需進(jìn)行氧化處理，通過氧化還原反應(yīng)，進(jìn)一步去除水中污染物，對(duì)水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解，破壞膠體穩(wěn)定性，壓裂返排液的黏度進(jìn)一步降低;最后利用經(jīng)高溫炭化和活化而制成的疏水性活性炭進(jìn)行吸附去除返排液中的污染物，以達(dá)到處理達(dá)標(biāo)。

通過以上工藝處理后將返排液回注到地層中。此類方法雖有較為理想的處理效果，但工藝流程復(fù)雜。

由此看出，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于壓裂返排液的處理還沒有形成系統(tǒng)的有效解決方法。從壓裂技術(shù)的生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)方面考慮，水資源的重復(fù)利用將是未來發(fā)展的趨勢(shì)。因此提高壓裂返排液中水資源的重復(fù)利用率.才是降低處理成本，減少相關(guān)污染物的有效途徑。我國(guó)在用的返排液再利用體系有常規(guī)胍膠壓裂返排液再利用體系和低分子聚合物稠化劑體系：

①常規(guī)胍膠壓裂返排液重復(fù)利用體系是通過離子屏蔽和氧化還原技術(shù)，去除返排液中殘留的破膠劑和金屬離子，采用壓裂液性能恢復(fù)技術(shù)和復(fù)配交聯(lián)促進(jìn)技術(shù)，使返排液性能恢復(fù)到壓裂施工所需的要求;

②低分子聚合物稠化劑體系是通過暫時(shí)性鏈接反應(yīng)動(dòng)態(tài)地改變化學(xué)鏈結(jié)構(gòu)，改善攜砂能力滿足施工需要，施工結(jié)束后采用聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞與恢復(fù)技術(shù)使體系的交聯(lián)和破膠可逆，稠化劑及各種化學(xué)添加劑不發(fā)生質(zhì)的變化，從而實(shí)現(xiàn)返排液回收處理后，可以作為壓裂液而再次使用。

3結(jié)論

壓裂是油田儲(chǔ)層改造增產(chǎn)的重要手段，隨著體積壓裂等大規(guī)模壓裂增產(chǎn)施工工藝技術(shù)的推廣，壓裂液的用量越來越大，壓裂施工后返排液的量也隨之大幅增加。從壓裂的生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)發(fā)面考慮，重復(fù)利用壓裂返排液中的有效成分，節(jié)約配液用水和化學(xué)劑的用量將是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬云龍，油田廢壓裂液的危害及其處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].石油化工用，2009，12（8）：11-13.

[2]萬里平.油田壓裂液無害化處理實(shí)驗(yàn)研究[J].石油地質(zhì)與工程，2012.14（6）：39-42.