壓裂廢水處理試驗(yàn)在施工中的應(yīng)用分析

賀潔

（延長油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西延安 717400）

1 油田壓裂廢水概述

針對水力壓裂而言，起屬于改造油層滲流性的一項(xiàng)技術(shù)，一方面有利于注水井增注、提高油氣井產(chǎn)量，另一方面會促進(jìn)開采效益提升。通過多年的實(shí)踐研究和深入研究，明顯提高了水力壓裂技術(shù)水平，在進(jìn)行油田開采、勘探和生產(chǎn)等環(huán)節(jié)獲得大范圍應(yīng)用和普及，尤其是較低滲透率油田，通過這項(xiàng)技術(shù)可以獲得巨大效益。可通過在完成壓裂作業(yè)后，很容易導(dǎo)致壓裂液破膠返排，由此產(chǎn)生較多壓裂廢水。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表面，壓裂廢水每年生產(chǎn)量為50000 -80000m3。反排壓力裂液所形成的壓裂廢水，包含一定量的壓裂液，而且在原油中包含很多種污染物質(zhì)，比如甲醇、丙烯酰胺等。與此同時，廢水中與帶有地層深處的黏土、巖屑等其他污染物質(zhì)。若是不能及時處理壓裂廢水，而且長期存放很容易出現(xiàn)惡臭氣味，直接影響到附近人們的身體健康和自然生態(tài)環(huán)境。而沒有處理便將其直接外排，會嚴(yán)重污染周圍自然環(huán)境，尤其是污染農(nóng)作物以及地表水系。常用處理技術(shù)如下：首先，氣浮技術(shù)。將空氣注入到廢水中，同時以微小氣泡在水中析出并作為載體，讓相關(guān)污染物在氣泡上面粘附，由于密度比水要低因此上浮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水的凈化。經(jīng)常應(yīng)用在油水密度差低于0.05mg/L 的油水分離。因?yàn)閴毫褟U液當(dāng)中重要污染物質(zhì)，例如巖屑、藥劑等自身密度均較大，所以氣浮法能夠去除污染物的效率遠(yuǎn)不如沉淀法，針對分類重質(zhì)污泥抵不過沉淀法，導(dǎo)致處理之后的水具有較高的色度。其次，吸附法。這種方法屬于物理化學(xué)處理技術(shù)之一，其是將活性炭等一些多孔介質(zhì)的顆粒結(jié)合處理水，也可以使處理水借助以上物質(zhì)構(gòu)建成為濾床，這樣出水所含的污染物可以吸附于物質(zhì)表面，或者是將其過濾去除。有關(guān)處理有機(jī)廢水，吸附法能將廢水難以降解的大量污染物消除，針對COD 指標(biāo)保證去除率維持在70%-90%左右，這是一種絮凝沉降之后的深度處理模式。

2 壓裂廢水處理試驗(yàn)分析

依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)分析表明，基于不斷變化的廢水返排時間，廢水整體黏度體現(xiàn)出一定的下降趨勢；而且當(dāng)中含有的石油污染物質(zhì)，懸浮物含量等表現(xiàn)出增大趨勢；pH 值也是降低趨勢，同時逐漸趨近于中性[1]。通過試驗(yàn)明確氧化實(shí)驗(yàn)所需pH 值是3.0，投入的次氯酸鈉量是12.5mg/L，氧化時長是20min；混凝試驗(yàn)設(shè)定PH 值是9.0，投 入的NaOH、CaO 量是200mg/L、50mg/L，投入的聚合氯化鋁是800mg/L，CPAM 用作絮凝劑而且投入量是5mg/L，而且投入無機(jī)以及有機(jī)絮凝劑要保證間隔是30 -40s，可以得到理想的處理效果。壓裂廢水在以上條件下處理，其中的硫化物與總鐵離子能夠被徹底去除，并和具體要求相符。

3 添加主要藥品

3.1 絮凝劑

這一設(shè)備在具體處理時通常運(yùn)用以下幾種絮凝劑:[Al2(OH)nCl6-n]m（PAC）和PAM。前者的混凝機(jī)理同多數(shù)鋁鹽類似，也就是鋁鹽不管通過哪種藥劑形態(tài)添加，在水里存在的狀態(tài)不能是Al 離子，是以Al3+化合物的狀態(tài)存在。如果pH ＜3,其屬于主要形態(tài)，在PH 值升高時，[Al2(OH)nCl6-n]m發(fā)生水解，這樣便會有羥基鋁離子生產(chǎn)，基于逐漸升高的PH 值逐漸進(jìn)行水解，從而有Al(OH)3沉淀析出，具體反應(yīng)式為∶

該過程屬于其在水中進(jìn)行膠粒吸附而且讓其絮凝沉淀的一個過程。關(guān)于PAM，在水中這種物質(zhì)擁有較強(qiáng)的膠粒吸附能力，加之是一種線性高分子，因此在溶液里可以適度伸展，所以能夠?qū)⑿跄饔贸浞职l(fā)揮出來。利用堿性將PAM 水解，得到水解產(chǎn)物的-COONa 基團(tuán)，能夠于水中進(jìn)一步離解為-COO -，這樣不是離子型的PAM 轉(zhuǎn)變?yōu)轸人峄鶊F(tuán)。此類基團(tuán)因?yàn)榫邆渫娤喑獾男再|(zhì)，可以讓線性高分子更好地展開，方便吸附架橋并促進(jìn)絮凝效果的提升。需要注意的是水解不可以過分，由于過強(qiáng)的基團(tuán)帶電性很容易阻礙絮凝。一般情況下，依托水解酰胺能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)變成30% -40%左右的羧酸基團(tuán)，然后配合應(yīng)用鐵鹽或者是鋁鹽，提高混凝效果[2]。

3.2 剩余藥品

在具體處理中，這一設(shè)備還會運(yùn)用雙氧水、石灰石粉等。在這些藥品中的石灰石粉具備pH 值調(diào)節(jié)作用，至于重晶石具備提高沉淀速度的作用。

4 主要問題

現(xiàn)階段，這一設(shè)備存在的主要問題是較低的處理速率，完成處理之后的廢水經(jīng)過高速搖動或者是攪拌產(chǎn)生較多泡沫。核心工藝屬于設(shè)備所配置的超濾以及反滲設(shè)備，以上均所使用的透過膜具備可選擇性，直徑約0.1 微米，旨在濾除其中涵蓋的大分子物質(zhì)能夠讓水分子通過。應(yīng)用的反滲透膜擁有更高精密度，能除去離子狀態(tài)的鹽類化合物。需要注意的是，超濾以及反滲透處理之前必須進(jìn)行預(yù)處理。因?yàn)槭芟抻诂F(xiàn)場條件，所以導(dǎo)致預(yù)處理不足，由此通過超濾膜很容易帶來堵塞，應(yīng)在反復(fù)沖洗后才能重新應(yīng)用。之所以處理完成的很容易有泡沫產(chǎn)生，主要是因?yàn)樵O(shè)備未能去除當(dāng)中的添加劑等[3]。

5 現(xiàn)場試驗(yàn)情況

5.1 陽67 -54井

層位∶長61；井深∶2413.15m；層段∶2380.0 -2386.0m；加砂量∶30m2；具體施工過程中采取連續(xù)混配車，可是由于液體泡沫大，所以導(dǎo)致無法使用處理液體。

5.2 陽53 -62井

層位∶長4+5；井深∶2302.67m；層段∶2266.5 -2271.5m；加砂量∶25m2；井用處理水是60m3的配胍膠液，通過現(xiàn)場測量罐體底部位置實(shí)際黏度值是33mpa.s，上部則是21mpa.s。將污水處理得到的60m3胍膠液壓裂，在壓裂整個過程中貫徹?fù)碛辛己玫碾夷z液性能。通常前置液使用的是肌膠液10m2，同時將砂比逐漸提升，由18%-25%-30%，而且最大砂比以及頂替中采取胍膠液12m2。其在整個過程中呈現(xiàn)出良好的使用效果。

6 結(jié)語

設(shè)備經(jīng)過30d的調(diào)試已經(jīng)能夠正常運(yùn)行，而且能進(jìn)行污水處理。依據(jù)現(xiàn)場污水處理所用時間，污水處理效率在0.83m3/h 左右，PH 值6 -7 左右，氯根12513mg/L 而且COD 值為945。將其用于少量壓裂液制備體現(xiàn)出較好的交聯(lián)性能。有關(guān)工作人員已能熟練掌握設(shè)備的安裝與操作，同時對其工藝流程形成相對全面深刻地認(rèn)識。結(jié)合廠家及時進(jìn)行交流，就設(shè)備具體存在的問題開展深入探討且明確今后的改進(jìn)方向?？傊F(xiàn)階段因?yàn)槲鬯幚硇视邢?，難以符合實(shí)際施工需求，本文建議應(yīng)將現(xiàn)場使用的絮凝罐容積增大，提升現(xiàn)場處理工作速率，由此為生產(chǎn)提供服務(wù)。