油田壓裂廢液深度氧化處理研究

付中新

摘要：壓裂技術(shù)是我國(guó)乃至世界目前階段油氣資源開(kāi)發(fā)、開(kāi)采工作中廣泛應(yīng)用的重要技術(shù)，在油田增產(chǎn)、高效操作等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還是改造油氣層的一個(gè)重要方法。我國(guó)的油田壓裂技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了很好的效果，但是壓裂返排到地面的廢液造成的污染問(wèn)題卻成為了油氣開(kāi)采的負(fù)面問(wèn)題，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。切實(shí)做好油田壓裂廢液的無(wú)害化處理工作，是亟待解決的重要問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)油田壓裂廢液的組成、普通處理方法及深度氧化處理技術(shù)等進(jìn)行簡(jiǎn)要論述分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：油田;壓裂液;深度氧化處理;研究

我國(guó)的很多油田都是低滲透油田，油氣資源的開(kāi)發(fā)和開(kāi)采難度比較大，而且，隨著社會(huì)的需要，非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)和開(kāi)采量也在逐漸被要求，這就給油氣資源開(kāi)采增加了難度，壓裂目的層的層數(shù)和裂縫范圍在逐漸的增多、增大，壓裂廢液量也隨著開(kāi)采需要逐漸增多，給環(huán)境造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重。實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中由于開(kāi)采企業(yè)的技術(shù)水平不足等原因?qū)е缕鋵?duì)返排的壓裂廢液的處理技術(shù)并不能完全解決其污染問(wèn)題，從而引發(fā)環(huán)境污染。本文對(duì)壓裂廢液的成分組成、性質(zhì)、普通處理方法等進(jìn)行論述，總結(jié)相關(guān)的深度氧化處理技術(shù)，以期為減少油田開(kāi)采帶來(lái)的環(huán)境污染危害貢獻(xiàn)一定的力量。

1 壓裂廢液組成及性質(zhì)分析

壓裂廢液是壓裂技術(shù)中壓裂液返排到地面形成的液體總稱，壓裂液用于油氣開(kāi)發(fā)、開(kāi)采中形成永久人工裂縫和擴(kuò)大油氣通道，實(shí)現(xiàn)油氣增產(chǎn)、增注，其分為前置液、攜砂液和頂替液三種，用于整個(gè)壓裂施工的不同階段，三種液體均具有黏度高、濾失少、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]，而其返排后形成的壓裂廢液在原有的組成基礎(chǔ)上又摻進(jìn)了油氣的組成，可以說(shuō)組成十分復(fù)雜，再加之其混合鉆井液后膠性增大，對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理的難度也十分大。而壓裂廢液中含有石油、COD、重金屬Cr6+等嚴(yán)重污染環(huán)境的組成物質(zhì)[2]，如果不經(jīng)過(guò)深度處理后將給自然環(huán)境和人們生活帶來(lái)嚴(yán)重的污染影響。

2 壓裂廢液普通處理技術(shù)

2.1 物理方法

對(duì)于油田壓裂廢液的處理中，常用的物理方法有凝固法（也稱絮凝法）、懸浮法及過(guò)濾法三種[2]。凝固法是通過(guò)快速凝固液體中懸浮雜質(zhì)，但凝固后產(chǎn)生的沉淀處理也是一個(gè)難題;懸浮法是通過(guò)加入特殊化學(xué)物質(zhì)使雜質(zhì)懸浮并采取措施去除的方法，過(guò)程極為復(fù)雜，且加入的化學(xué)物質(zhì)容易造成二度污染;過(guò)濾法是采用膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)濾去除雜質(zhì)，應(yīng)用效果比較好[4]。

2.2 化學(xué)方法

對(duì)于油田壓裂廢液的處理中，常用的化學(xué)方法主要是氧化法、電解法和微生物處理法[2]。氧化法和電解法分別是對(duì)廢液中改的污染物質(zhì)進(jìn)行氧化沉淀或電解成非污染離子來(lái)實(shí)現(xiàn)降低污染的;而微生物處理法則是通過(guò)在廢液中加入微生物，利用微生物的繁衍來(lái)降低或去除液體中有害物質(zhì)，但是微生物處理法難度大、成本高，適用性差。

3 壓裂廢液深度氧化處理技術(shù)

普通的物理及化學(xué)方法對(duì)于壓裂液污染的處理效果是有一定的局限性的，要么處理不到位，要么技術(shù)復(fù)雜、不具備處理實(shí)用性。而深度氧化處理是源于當(dāng)下污水處理技術(shù)的一種較為復(fù)雜且處理效果顯著的先進(jìn)化學(xué)技術(shù)，能夠通過(guò)利用自由基-OH作用，將壓裂廢液中的有害物質(zhì)無(wú)害化[1]。深度氧化處理可以分為以下幾種：

3.1 化學(xué)氧化

化學(xué)氧化是通過(guò)使用特殊的強(qiáng)氧化劑如臭氧、過(guò)氧化氫溶液、高錳酸鉀、次氯酸鈉等與廢液中有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)[4]，并快速有效的處理壓裂廢液中的有害物質(zhì)的方法，應(yīng)用范圍較廣泛。

3.2 光催化氧化技術(shù)

光催化氧化技術(shù)是通過(guò)激光干預(yù)催化氧化反應(yīng)的一種新型的污水處理技術(shù)，能夠快速、徹底有效的清除有害物質(zhì)，這種技術(shù)控制的反應(yīng)中一般選擇二氧化鈦、氧化鋅等作為催化劑[3]，利于激光干預(yù)，可有效的應(yīng)用在壓力廢液的深度處理中。

3.3 電催化氧化技術(shù)

電催化氧化技術(shù)通過(guò)電解作用直接作用于廢液中的游離自由基，使其發(fā)生反應(yīng)，以降解有害物質(zhì)[1]，此方法操作簡(jiǎn)單、排污效率高，是市場(chǎng)前景良好的常見(jiàn)技術(shù)。

3.4 Fenton 氧化法[1]

Fenton 氧化法是以亞鐵離子和三價(jià)鐵離子作為催化劑，使過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生-OH自由基，在廢液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)污水處理的方法。因雙氧水具有極強(qiáng)的氧化能力[1]，所以此方法多用于有機(jī)廢水及被有毒化學(xué)物質(zhì)污染的廢水中進(jìn)行污染處理。

3.5 超臨界水氧化

超臨界水氧化技術(shù)是以現(xiàn)有的污水處理技術(shù)為處理基礎(chǔ)，進(jìn)行二度處理，最大限度的降解有害物質(zhì)[1]、提高反應(yīng)速率的一種處理方法，其操作標(biāo)準(zhǔn)高、處理效果好，處理后的水質(zhì)能達(dá)到回收水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 超聲波氧化

超聲波氧化技術(shù)可以說(shuō)是物理技術(shù)與化學(xué)技術(shù)結(jié)合的深度氧化技術(shù)，其通過(guò)超聲波控制和干預(yù)，激發(fā)相關(guān)的物理和化學(xué)反應(yīng)，并能夠控制反應(yīng)區(qū)域、環(huán)節(jié)、速率[2]，可以說(shuō)是一個(gè)智能化的深度氧化技術(shù)。該技術(shù)成本低、操作簡(jiǎn)單、效果好、綜合性強(qiáng)，是可以廣泛推廣使用的高標(biāo)準(zhǔn)深度處理技術(shù)。

結(jié)束語(yǔ)：

油田壓裂技術(shù)的廣泛應(yīng)用是我國(guó)油氣資源開(kāi)發(fā)、開(kāi)采的一項(xiàng)重要工作，也是短時(shí)間內(nèi)提高油氣資源開(kāi)發(fā)、開(kāi)采量的不可替代的重要技術(shù)，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生的含有污染物質(zhì)的壓裂廢液的深度處理工作就必須重視起來(lái)，并需要嚴(yán)格執(zhí)行起來(lái)。相關(guān)研究單位要繼續(xù)不斷的科學(xué)研究，以研發(fā)出更適合、更有效地廢液處理技術(shù)用于油田壓裂廢液的深度處理，而油氣開(kāi)采企業(yè)也要切實(shí)貫徹壓裂廢液的深度處理工作，在秉持保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，推動(dòng)國(guó)家石油行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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[4] 王俐，王永光.油田壓裂廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J].科協(xié)論壇：下半月，2013（10）：30-31.