壓裂酸化措施返排液處理技術研究

姜光宏

摘 要：隨著社會的快速發(fā)展，我國的石油等能源的處理技術水平在不斷提升。石油生產(chǎn)過程中使用壓裂酸化處理技術能夠有效地提升石油的產(chǎn)量，但在應用該技術的過程中，往往會產(chǎn)生返排液污染問題?，F(xiàn)階段，石油生產(chǎn)污染問題日益嚴重，這就要求在技術應用過程中使用有效的措施，合理地控制返排液污染?；诖?，文章介紹了污染物的種類，對壓裂酸化措施返排液處理技術進行了研究。

關鍵詞：壓裂酸化；返排液處理技術；研究

目前，我國石油開發(fā)進入全新的發(fā)展階段，在石油生產(chǎn)過程中往往會帶來很多環(huán)境污染。這就要求石油企業(yè)加強返排液處理技術的研究，提高處理水平，降低返排液對生態(tài)環(huán)境的危害程度，實現(xiàn)石油能源的可持續(xù)發(fā)展，為社會帶來更多的經(jīng)濟效益。

1污染物的種類

污染物的種類主要有以下幾種：第一，壓裂酸化施工中產(chǎn)生的廢液。其主要有壓裂施工中壓裂液的廢液，施工過程中設備發(fā)生刺漏產(chǎn)生的凍膠，各種液體添加劑的殘液，酸化施工中的殘酸，施工后清洗罐體時產(chǎn)生的廢水廢液，尤其是用液量大的工程要求大罐數(shù)量多，產(chǎn)生的廢液不可忽視；壓裂后返排產(chǎn)生的廢液，不同地區(qū)，不同井別的返排率在30%到85%，返排液量范圍120m3到2500m3；還有各種生活污水等；第二，壓裂酸化過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。比如，破膠劑使用中產(chǎn)生的殘渣；支撐劑使用過程中產(chǎn)生的殘渣；各種化工料的包裝袋。這些污染物處理不好，極易造成嚴重的環(huán)境污染；第三，因壓裂酸化產(chǎn)生的氣體污染源。其主要包括酸化作業(yè)中鹽酸揮發(fā)產(chǎn)生的廢氣、泵車造成的尾氣等；第四，其他污染源。比如，壓裂酸化過程中的噪聲污染；作業(yè)過程中人為產(chǎn)生的各種垃圾；特殊添加劑造成的污染。

2返排液主要危害分析

現(xiàn)階段，壓裂酸化技術是石油生產(chǎn)過程中普遍采用的增產(chǎn)技術，壓裂液是該技術應用過程中的重要組成成分。在技術應用過程中，為了有效地實現(xiàn)懸浮、降低摩擦阻力以及輸送支撐劑，往往需要壓裂液的支持。而為了有效地滿足需求，應添加不同性能的添加劑，對返排液進行處理，進而確保石油生產(chǎn)的順利開展。因此在工藝要求下的壓裂液含有大量的添加劑，其一氧化碳值較高，尤其是不易凈化的有機添加劑，處理起來有一定的難度。

同時，為了有效地提高壓裂措施的效果，壓裂返排率須保持在50%以上。但返排液的組成比較復雜，包括高分子聚合物、原油與地下水等，每一個油田排出水的成分也各不相同，包括硫化物與懸浮物等多種物質(zhì)。直接排放返排液，則可能對環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，對農(nóng)作物帶來嚴重威脅，并且，返排液對地下水、地表水以及水生生物均會產(chǎn)生不良的影響。根據(jù)國家的相關標準，相關部門需要檢測排出水的pH值、硫化物和懸浮物等。

3壓裂酸化措施中的返排液處理技術

3.1化學法

在返排液處理過程中化學方法的應用主要體現(xiàn)在以下方面：第一，絮凝沉降法。依據(jù)返排液實際情況加入由有機、復合、微生物等構成的絮凝劑，并借助壓縮雙電層等輔助條件，實現(xiàn)微粒沉降目的，為固、液間的有效分離提供保障，滿足返排液處理需求。同時，絮凝沉降法具有占地少、投資低等優(yōu)勢，因而油田產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中應強化對其的合理應用，以達到高效處理效果；第二，中和法。通過加入堿性物質(zhì)，進行中和反應，實現(xiàn)返排液中部分懸浮物的清除，從而消除他們的有害作用，可以調(diào)節(jié)酸性或堿性廢水的pH值，但處理后硫化物、色度和耗氧量均顯著增加。

3.2微電解組合技術

微電解技術是利用金屬腐蝕原理，在返排液中形成一個鐵碳原電池，進行氧化還原反應完成降解污染雜質(zhì)的效果，主要的原料是廢鐵。微電解技術實際上是一種廢物利用，其操作方法簡單、易行。在難降解的返排液中進行應用獲得了一定的成功。微電解技術中電極反應產(chǎn)物是具有高化學性的物質(zhì)，原子態(tài)的氫和二價鐵可以和返排水中的多種化學組分產(chǎn)生氧化、還原反應，進而使大分子進行分解，保證難降解的物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為容易降解的物質(zhì)。在實際應用中，電解法可以有效地脫除返排水中的COD。微電解技術具有投資少、操作簡單，設備維護方便等優(yōu)勢，且處理效果較為理想，經(jīng)過電解法處理后COD的指標小于150mg/L，且沒有二次污染。

3.3活性炭吸附

活性炭具備多孔結構特點，在返排液分離、提純處理工序開展過程中將其應用于其中，能夠有效地提升整體處理效果?；钚蕴勘砻娑嗫捉Y構在一定程度上影響著整體吸附效果，因而在活性炭吸附方法應用過程中，相關技術人員應提高對此問題的重視程度。除此之外，官能團在一定程度上影響著活性炭吸附能力的體現(xiàn)，比如，在某活性炭吸附實驗開展過程中，實驗人員將pH值為4、活性炭加量為0.2g/100mL的活性炭作為實驗素材，實驗振蕩時間維持在2h的狀態(tài)下，由此檢測COD值數(shù)據(jù)。在不同實驗條件下，活性炭加量與處理效果存在正相關關系。在返排液處理過程中，強化對活性炭吸附方法的應用，能達到最佳的返排液處理效果。

3.4物理化學法

物理化學法通常包括氣浮和吸附法。氣浮是將空氣以微小氣泡形式注入水中，油粒粘附于氣泡后密度小于水即上浮至水面，從水中分離出去。為了提高浮選效果，常投加浮選劑。浮選劑一方面具有破乳作用，使油水分離；另一方面還有起泡作用。賈文犖等針對我國原油及污水性質(zhì)，研制了一套室內(nèi)氣浮工藝技術，為快速篩選浮選劑應用于油田奠定了基礎。

吸附法主要是利用固體吸附劑（常用活性炭和膨脹石墨）去除廢水中多種污染物。劉成寶等以膨脹石墨為吸附劑自制污水處理裝置，水流速度控制在70L/h、填充密度控制在9g/L、吸附流程控制在2m時，既能達到回注標準，又能滿足經(jīng)濟性要求。

4返排液處理技術的發(fā)展方向

現(xiàn)階段，返排液處理技術主要有兩種，一種是首先預處理，然后回注，一種是處理達標之后再排放。目前，我國的返排液處理技術雖然取得了一定的成就，但由于油田的實際生產(chǎn)情況復雜，其中仍存在一定的缺陷，比如，處理成本高等。因此，返排液處理技術的發(fā)展方向主要有以下幾種：第一，添加劑的革新。為了有效地提高處理效率，開發(fā)新型、高效穩(wěn)定的處理劑，保證不產(chǎn)生二次污染，相關技術人員需要研發(fā)高性能的添加劑，也就是具有強大的絮凝能力、沉降速度快、分層效果好的添加劑；第二，在實際的技術應用中提高處理的效果，綜合利用各種處理技術，提高返排液的處理效果。通過這種處理方式，有效地降低返排液處理的藥劑使用量，降低處理的成本；第三，源頭控制污染，研發(fā)綠色壓裂液。在技術研發(fā)過程中，相關技術人員需要研發(fā)低聚合、無聚合物的壓裂液，逐漸向低殘渣、無殘渣的方向發(fā)展，這樣能有效地從源頭控制污染，確保返排液的可控性，有針對性地處理返排液。

結束語：隨著我國經(jīng)濟水平的快速提升，傳統(tǒng)的壓裂、酸化作業(yè)返排液處理技術逐漸呈現(xiàn)出效率低、成本高等問題，直接影響著整體處理效果，嚴重威脅生態(tài)環(huán)境。因此，為了實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標，油田企業(yè)在可持續(xù)發(fā)展過程中，應注重將活性炭吸附、微電解、化學法等方式貫穿于返排液處理流程中，達到最佳的處理效果，實現(xiàn)處理成本投入的降低。

參考文獻：

[1]郭琳.壓裂酸化措施返排液處理技術研究[J].中國石油石化，2016（S1）：41.

[2]邵秀麗，梁隴霞，景志明.酸化返排殘酸在線處理工藝技術研究[J].鉆采工藝，2017，40（3）：97-100.

[3]嚴志虎，戴彩麗，趙明偉，馮海順，李明.壓裂返排液處理技術研究與應用進展[J].油田化學，2015，32（03）：444-448.