油田壓裂返排液的無害化處理

趙猛(北京豐瑞新科能源科技發(fā)展有限公司， 北京 100015)

油田壓裂返排液的無害化處理

趙猛(北京豐瑞新科能源科技發(fā)展有限公司， 北京 100015)

油田壓裂返排液處理難度大，且成分復(fù)雜，許多處理手段成本高，實(shí)際應(yīng)用率低，仍處于研究階段。壓裂返排液不利于生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，因此本文對油田壓裂返排液無害化處理技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，并對新處理技術(shù)做了一定介紹。

壓裂返排液；無害化處理；研究

油田在開發(fā)中將會有許多廢固、廢液產(chǎn)生，而這些廢液物主要是在鉆井、修井等過程中，會產(chǎn)生許多固體懸浮物、石油、無機(jī)物和操作中使用的添加劑等，不僅復(fù)雜不好處理，還不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。生態(tài)文明的建設(shè)是我國發(fā)展的重點(diǎn)，我國政府相繼出臺了新環(huán)保法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等，從而提升油氣田在開發(fā)中創(chuàng)新、環(huán)保、升級技術(shù)，不斷加強(qiáng)對廢棄物的治理和管控。油田壓裂反排液無害處理項(xiàng)目，主要是通過壓裂廢液處理工藝，把凈化后的壓裂液回收，用作再配置壓裂液，讓水資源得到循環(huán)利用，從而達(dá)到廢物利用目的，不僅利于資源的合理利用，還利于環(huán)境的保護(hù)。

1 油田壓裂返排液特點(diǎn)

耗水量比較大是油田水力壓裂的一個(gè)特點(diǎn)，通常每口井用水量在19000m3左右，需水罐車僅運(yùn)輸就達(dá)到1000次左右。60%到80%占注水壓裂液水量的壓裂返排液會返回到地層。油田壓裂返排液特點(diǎn)主要有三點(diǎn)：第一，污染物含量高且種類多，組分復(fù)雜。在油田壓裂返排液中含有大量高分子聚合物、濃度很高的胍膠，此外還有鐵、硫化物、SRB等，總硫含量和鐵都已達(dá)到約20mg/L。第二，乳化度高、黏度大，就其黏度來講，僅放噴液就已高達(dá)0～20MPa·s，相比而言近排液黏度就比較低。在壓裂中因所用復(fù)合型壓裂液乳化度過高，所以產(chǎn)出的壓裂廢水不僅氣味含刺激性，且廢水顏色深，黏稠度高，靜置沉降出水難度大。第三，難以處理。因各類添加劑應(yīng)用于壓裂液中，導(dǎo)致壓裂返排液的TDS、COD、TSS普遍偏高，使得處理難度增加，若直接將其回注將會造成地層污染，而進(jìn)行外排也會污染周邊環(huán)境。

2 油田壓裂返排液處理新技術(shù)

2.1超聲波/臭氧氧化—電絮凝—反滲透復(fù)合技術(shù)

該技術(shù)主要通過超聲波和臭氧對壓裂返排液中的重金屬和有機(jī)物進(jìn)行氧化，由電絮凝將懸浮物進(jìn)行清除，再經(jīng)由反滲透技術(shù)處理，最終成為達(dá)標(biāo)清水。該技術(shù)主要包含三個(gè)步驟：首先，在罐中壓裂返排液會進(jìn)行自然沉降，從而將固體顆粒做清除；其次，針對壓裂返排液中的懸浮物進(jìn)行過濾去除；最后，進(jìn)行超聲波/臭氧氧化—電絮凝處理。在壓裂返排液中加入非常飽和的臭氧水，通過雙頻超聲波對其做溶氣浮選，從而有效去除各類油和懸浮物，此外在壓裂返排液中臭氧能有效氧化其中的羥基類物質(zhì)。泡沫達(dá)到納米級將會產(chǎn)生氣液界面，當(dāng)泡沫轉(zhuǎn)變?yōu)楹苄◇w積時(shí)，其內(nèi)部的溫度能夠在瞬間高達(dá)482℃，從而在35～100ps內(nèi)氧化有機(jī)物質(zhì)。與此同時(shí)，超聲波可聚集小的泡沫，降低油以及固體懸浮物的懸浮時(shí)間，增強(qiáng)泡沫上升的速度。在Woodford頁巖氣田中應(yīng)用此技術(shù)，經(jīng)處理后的壓裂返排液有75%的溶解固體低于500mg/L。

2.2 Ecosphere臭氧處理技術(shù)

Ecosphere公司利用超聲波進(jìn)行催化，同時(shí)運(yùn)用臭氧和活性炭相結(jié)合的方式對其進(jìn)行去除，這就沒有使用化學(xué)藥劑。通過臭氧對細(xì)胞壁進(jìn)行破壞，從而殺菌并抑制結(jié)垢的出現(xiàn)，與此同時(shí)，利用活性炭表面負(fù)載納米MnO2當(dāng)做其催化劑，增強(qiáng)催化活性。此種技術(shù)對水中細(xì)菌的除去率達(dá)到99.9%，并運(yùn)用超聲波發(fā)生水力空化反應(yīng)，促使臭氧進(jìn)行分解，從而生成·OH，于難降解的有機(jī)物而言，其除去率增強(qiáng)了2到3倍。Ecosphere臭氧處理技術(shù)與普通臭氧處理技術(shù)相比，其處理性能是普通臭氧處理技術(shù)的10到20倍。

2.3 “智能海綿”吸附技術(shù)

“智能海綿”由Abtech公司研發(fā)而成，是一種新型彈性聚合材料，有著高度親油疏水功效，能吸附比自身質(zhì)量大3倍的油，其外形多種多樣，而爆米花形狀的對廢水中碳?xì)浠衔镂竭_(dá)到99.9%，能凈化壓裂返排液1.14m3。此外使用過的“智能海綿”進(jìn)行燃燒后所產(chǎn)生的熱量可以轉(zhuǎn)化成電力，當(dāng)然這一技術(shù)仍在研究中，研究成功后將會建成自給自足的水處理閉合系統(tǒng)，讓資源可以循環(huán)從而得到最大化利用。

2.4 Pinedale Anticline壓裂返排液處理技術(shù)

該技術(shù)主要將頁巖氣田壓裂返排液處理分成兩個(gè)部分。前4年重點(diǎn)在于把壓裂返排液做澄清和過濾，然后進(jìn)行好氧、厭氧生物處理，利用生物對殘余添加劑進(jìn)行降解、處理、回收。而在后期即處理后為壓裂返排液注入水，同時(shí)達(dá)到外排效果，這就要求對返排液中的化合物進(jìn)行去除，可運(yùn)用膜生物反應(yīng)器做反滲透離子交換處理，從而有效降低其有機(jī)成分。此外，運(yùn)用膜過濾法能將壓裂返排液中聚丙烯酰胺和胍膠等快速降解，再運(yùn)用石灰對其進(jìn)行軟化澄清，最后過濾除去沉淀。

3 結(jié)語

在原油開采中，油田壓裂返排液已成為了開采瓶頸，我國在對其進(jìn)行研究的同時(shí)，也增強(qiáng)了對壓裂返排液的處理和應(yīng)用研究，當(dāng)然也研究出了一些新的方法、技術(shù)、工藝，不過這些技術(shù)方法絕大多數(shù)無法在現(xiàn)場進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)用，在整體壓裂返排液處理上成本高，過程仍很復(fù)雜，與國外相比還是有很大的差距。

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