压裂返排液处理技术现状及展望_侯保才

［］ Ｃ Ｏ Ｄ 降低 ８ ４． ８％ 。 林孟雄等 ４ 研究发现四川德阳川 江５ ６ ６ 井压裂返排液经过 Ｋ Ｊ Ｉ破胶 ， Ｐ Ｊ Ｊ絮 凝 ， Ｃ Ｊ Ｈ １ － －
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１ 压裂返排液的特点及危害
压裂返排液中不仅含有大量化学添加剂 ， 其在返 排过程中还将地 层 中 的 有 机 和 无 机 化 合 物 、 细 菌、 重 金属以及放射性元素携带出来 ， 与其他油气田污水相 比具有污染物 种 类 繁 多 、 成 分 复 杂、 浓 度 高、 黏 度 大、 矿化度高 、 稳定性高等特点 。 Ｃ Ｏ Ｄ 高、 压裂返排液如果不经过处理而外排 ， 将会对周围 环境造成危害 ， 导致土壤板结盐碱化 ， 地表水系污染 ， 带来严重的环境污染和生态破坏问题 。
◆
２． ２ 氧化 －絮凝 －电解 －过滤／吸附联合处理工艺
电解法集氧化还原 、 絮凝吸附 、 催化氧化 、 络合及 能够使大分子物质分解为小分 电沉积等作用于一体 ， 子物质 ， 降解的 物 质 转 变 成 易 降 解 的 物 质 ， 是污水深
１ １］ （ 度处理的常 用 方 法 。 张 爱 涛 等 ［ 采用“ Ｃ ａ ＯＨ） ２ 破
： ／ （ ） Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ３ １ ５ ８． ２ ０ １ ５． ０ １． ０ １ ４ ０ ０ ５ ３ １ ５ ８ ２ ０ １ ５ ０ １ ０ ０ ４ １ ０ ３ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ ５ － 文章编号 ：１ － － － ｊ
０ 引 言
压裂作业是低 渗 透 油 藏 及 非 常 规 油 气 藏 开 发 的 主要手段 ， 通过压裂可以改善油气层渗透能力和解 堵， 压裂技术在老区油井挖潜 、 新井试油 、 单井增产及 非常规油气开发 、 页岩气开发中发挥着重要作用 。 压 裂返排液成分复 杂 ， 含 有 多 种 污 染 物， 如未有效处理 将对区域环境造成严重污染 。 油 气 田 污 水 处 理 常 用 的 方 法 有 絮 凝 沉 淀 法、 过 滤／吸附法 、 电 解 法、 酸 碱 中 和 法、 生 物 处 理 法 等。 作 压 裂 返 排 液 成 分 复 杂， 稳定性 为油气田污水的 一 种 ， 可生化性差 ， 在实际处理过程中 ， 通常是多种方法 强， 进行联合处理 。
［］ 高锰酸盐指数去除 率 可 达 ８ ６． ５％ 。 马 超 等 ６ 实 验 发
现胜利油田水基 胍 胶 压 裂 返 排 液 通 过 破 胶 → 絮 凝 → 压裂液 Ｃ Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ 试剂深度氧化处理 ， Ｏ Ｄ 去除率 可 达 ［ ７］ 。 杜贵君 以 吉 林 油 田 压 裂 返 排 液为研究对 ９ ９． ３％ 实验发现经 过 絮 凝 、 微 波 强 氧 化、 活 性 炭 毡 处 理、 象， 纳滤／反渗 透 集 成 工 艺 处 理 后 ， 返排液 Ｃ Ｏ Ｄ Ｃ ｒ可 以 达 《 到Ｇ 污水综 合 排 放 标 准》 一级标准要 Ｂ ８ ９ ７ ８—１ ９ ９ ６
２］ 韩春杰 ［ 发现通 过 聚 些指标达到排放标准 。 荆国林 、
合氯化铝和聚 丙 烯 酰 胺 混 凝 沉 淀 、 双 氧 水 一 次 氧 化、 活性炭吸附 、 二氧化氯二次氧化处理的大庆油田徐家 围子压裂返 排 液 ， 出水符合 Ｇ 污水综 Ｂ ８ ９ ７ ８—１ ９ ９ ６《 ［ ３］ 。 涂磊等 以仪陇 １ 井压裂返排液为 主 合排放标准 》 提 出 了 预 氧 化 复 合 混 凝 →Ｆ 要研究对象 ， ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ试剂 处理后废液的 深度 氧 化 → 二 次 混 凝 的 处 理 工 艺 ，
合处理 ， 废液的 Ｃ Ｏ Ｄ ５％ Ｃ ｒ及悬浮物去除率最高可达 ９
９］ 以上 。 董健 ［ 室内研究发现樊家油田压裂返排液经
机械格栅 ＋ 隔 油 池 ＋ 聚 结 气 浮 ＋ 絮 凝 气 浮 ” 预处 过“ 理 → 陶瓷膜过滤 → 电渗析脱盐复合工艺处理 ， 废液的 石 油 类、 离 子 含 量、 色 度 大 幅 度 下 降。 黄 飞 Ｃ Ｏ Ｄ、 ［ １ ０］ 等 实 验 研 究 表 明， 采用破乳→絮凝→沉淀→固液 分离 → 氧 化 → 调 节 ｐ Ｈ 值→过滤工艺处理页岩气开 发井压裂返排液 ， 出水能够达标排放 。
３ 结论及展望
压裂返排液成分复杂 ， 处理成本高 ， 设备投资大 ， 工艺复杂 。 国内 各 大 油 气 田 压 裂 返 排 液 的 处 理 普 遍 是达标后回注 。 回注地层不仅会伤害地层 ， 破坏地下 水补排平衡 ， 影响 当 地 居 民 饮 水 安 全， 还造成资源浪 费， 增加生产成本 ， 特别是在水资源缺乏区域 。 国外对压裂返排液回用技术研究起步早 ， 技术较 ， 为成 熟 ， 如Ｂ ａ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ Ｍ ａ ｒ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｓ页 岩 气 田 的 压 裂 返 排 液主要处置方式是回收重复利用 ， 中国石化华北分公 中国石油集团西南油气田公司及延长石油 集 团等 司， 单位对压裂返排液重复利用开展了相应研究 ， 并取得 了一定效果 。 展 望 未 来 ， 随 着 国 家 对 环 境 保 护、 节能 水资源 减排的重视以及油气田开发技术的不断提升 ， 重复利用必将成为油气田未来发展的趋势 ， 压裂返排 液重复利用将是油气田开发的必然选择 。 因此 ， 建议 从以下方面开展研究工作 ：
等工艺优化组 → 混凝 → 沉淀 → 超滤 → 臭氧催化氧化 ”
侯保才 ， 华东 ） 油田化学专业 ， 硕士 ， 现在中国石化华北分 公 司 九 普 油 气 生 产 支 持 中 心 从 事 油 气 田 环 境 工 程 方 面 的 研 ２ ０ １ ２ 年毕业于中国石油大学 （ 究工作 。 通信地址 ： 山西省晋中市中都北路 ９ ９号， ０ ３ ０ ６ ０ ０
／ 胶 → 微波絮 凝 →Ｆ 法 ｅ Ｃ 微 电 解 → 微 波 Ｈ２Ｏ ２ 氧 化” 处理油田酸化压裂废水 ， 处理后废水色度 、 Ｓ Ｓ和 Ｃ Ｏ Ｄ 均可达标排放 ， 处理后废水的可生化性显著提高 。 万
１ ２］ 瑞瑞 ［ 采用 “ 中和 → 混凝 →Ｎ 组 ａ Ｃ ｌ Ｏ 氧 化 → 微 电 解”
油 气 田 环 境 保 护 ·４ 年 月 １· ２ ０ １ ５ ２ Ｅ ＮＶ Ｉ Ｒ ＯＮＭＥ Ｎ ＴＡ Ｌ Ｐ Ｒ Ｏ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｉ ＯＮ Ｏ Ｆ Ｏ Ｉ Ｌ ＆ ＧＡ Ｓ Ｆ Ｉ Ｅ Ｌ Ｄ Ｓ ｏ ｌ ． ２ ５ Ｎ ｏ ． １ Ｖ
压裂返排液处理技术现状及展望
［ １ ４］
液的处理难度和对环境的伤害 。
◆
性， 将不同处理 工 艺 进 行 组 合 ， 研制模块化移动式处 理装置 。
◆
借鉴国外压 裂 返 排 液 处 理 技 术 经 验 ， 解决当前压
裂返排液重复利用面临的问题 ， 开展压裂返排液回用 技术研究 。
参 考 文 献 ［ ］ 曹明伟 ， 丁连民 ， 等． 纳米 Ｔ １ ｉ Ｏ 王松 ， ２ 处理河南油田压裂 ］ （ ） ： 废水技术研究 ［ 钻井液与完井液 ， Ｊ ． ２ ０ ０ ６， ２ ３ ４ ６ ５ ９ ３． － ［ ］ 韩 春 杰． 火山岩深气层压裂返排废水高级氧化 ２ 荆国林 ， ］ （ ） ： 钻采工艺 ， 处理工艺研究 ［ Ｊ ． ２ ０ ０ ７， ３ ０ ５ １ ２ ３ １ ２ ５． － ［ ］ 王兵 ， 杨丹丹 ． 压裂 返 排 液 物 理 化 学 法 达 标 治 理 研 ３ 涂磊 ， ］ （ ） ： 究［ 西南石油大学学报 ， Ｊ ． ２ ０ ０ ７ ２ ９ １ ０ ４ １ ０ ６． － ［ ］ 杜远丽 ， 陈坤 ． 复合催化氧化技术对油气田压裂 ４ 林孟雄 ， ］ ： 返排液的 处 理 研 究 ［ 环 境 科 学 与 管 理， Ｊ ． ２ ０ ０ ７， ３ ２（ ８） １ １ ５ １ １ ８． － ［ ］ 王 兵， 任 宏 洋． 压 裂 返 排 液 预 氧 化 －混 凝 －臭 氧 深 ５ 陈安英 ， ］ 化 工 科 技， 度氧化复合 处 理 工 艺 实 验 研 究 ［ Ｊ ． ２ ０ １ １， １ ９
·４ ２·
油气田环境保护 · 综 述 Ｖ ｏ ｌ ． ２ ５ Ｎ ｏ ． １
在乾安采 ＭＢ Ｒ→ 活性炭吸附 Ｄ Ｑ Ｓ模块化 组 合 设 备， 经该设备处理后的出水达到 Ｇ 油 厂 应 用 表 明， Ｂ 污 水 综 合 排 放 标 准》 一 级 标 准。 刘 音 ８ ９ ７ ８—１ ９ ９ ６《 ［ １ ８］ 等 提出 Ｅ 压裂返 ＣＨＡ Ｐ 强 化 复 合 水 解 酸 化 工 艺， 排液 经 曝 气 调 节 池 、 ＨＡ Ｆ 高 效 厌 氧 反 应 器、 Ｆ Ｓ Ｂ Ｂ Ｒ 反应池 、 臭氧接触氧化池 、 生物活性炭滤池 ＭＥ Ｂ Ｒ 池、 等处理后可以达标排放 。
２． ３ 氧化 －絮凝 －电解 －过滤／吸附 －生化联合处理工艺
生物法是通过 微 生 物 的 代 谢 作 用 来 降 解 废 水 中 有机物质和有毒 物 质 ， 与 其 他 污 水 处 理 方 法 相 比， 生 物法最大的特 点 就 是 无 二 次 污 染 。 由 于 压 裂 返 排 液 因此 在 使 用 生 物 法 处 理 之 前 通 常 需 要 采 Ｃ Ｏ Ｄ 较高 ， 用氧化 、 絮凝 、 过滤等方法进行预处理 ， 提高废液可生 化性 。 钟 显 等
实验表明 ， 废水的浊度 合工艺处理庆平－ １ ３ 压裂废水 ， 和石油类去除率分别达到 ９ ７． ６％ 和 ９ ８． ０％ ， Ｃ Ｏ Ｄ Ｃ ｒ也 ／ ／ 从４ 去除率为 ８ ９ ３ ７ｍ Ｌ 降至６ ３ ７ｍ Ｌ， ７． １％ 。 刘 ｇ ｇ 思帆
［ １ ３］
／ 采用 “ 中和 → 混凝 →Ｆ ｅ Ｃ 微电 解 →Ｆ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ催
８］ 求 。 任武昂 ［ 发现陇东油田压裂返排液经过 “ 预氧 化
２ 压裂返排液处理技术
２． １ 氧化 －絮凝 －过滤／吸附联合处理工艺
氧化破胶使返 排 液 中 的 高 分 子 物 质 氧 化 分 解 成 小分子物质 ， 降低废液黏度 ， 提高传质效率 ， 增加水处 理药剂的分散与分解 ； 絮凝可以改变水中多分散体系
侯保才 刘振华 杜俊跃 李凤霞
（ 中国石化华北分公司九普油气生产支持中心 ）
摘 要 针 对 页 岩 气 压 裂 返 排 液 的 特 点、 危 害， 综 述 了 氧 化 －絮 凝 －过 滤／吸 附 联 合 处 理 工 艺 、 氧 化 －絮 凝 －电 解 －过滤／吸附联合处理工艺 、 氧化 －絮凝 －电解 －过滤／吸附 －生化联合处理工艺的特点 、 适用性及处理效果 ， 经过多 压裂返排液中 Ｃ 出 水 可 以 达 标。 并 对 压 裂 返 排 液 处 理 技 术 的 发 展 种工艺处理后 ， Ｏ Ｄ 等污染 物 可 以 有 效 去 除 ， 认为回收重复利用是未来压裂返排液处理的发展趋势 。 前景进行展望 ， 关键词 压裂返排液 ； 处理技术 ； 絮凝沉淀 ； 生物处理 ； 回收利用
化氧化 ” 处理西 ３ ２ ８ ３ ４ ６ 井压裂废水 ， Ｃ Ｏ Ｄ － Ｃ ｒ去除率高 达９ 对陇东地区 某 井 场 废 液 进 行 验 证 性 试 验 ， ７． １％ ； Ｃ Ｏ Ｄ ５％ 以上 。 Ｃ ｒ去除率均可达 ７
开发绿色压 裂 液 添 加 剂 ， 从源头上减轻压裂返排 开发高效 、 低污染水处理药剂 ， 针对压裂返排液特
表面电性 ， 破坏废液胶体的稳定性 ， 使胶体物质脱稳 、 聚集 ； 过滤／吸附 ， 去除水中不溶或微溶物 ， 脱色除臭 。 氧化 －絮凝 －过 滤／吸 附 是 油 气 田 污 水 处 理 常 用 工 艺 。
１］ 王松等 ［ 采用“ 混凝→氧化→吸附→纳米 Ｔ ｉ Ｏ ２ 光化
工艺处 理 河 南 油 田 压 裂 返 排 液 ， 现场中试表 学氧化 ” 明处理后出水各项检测指标均达到回注要求 ， 甚至有
／ 固液 分 离 ， 废 液 澄 清 透 明， Ｏ Ｈ２Ｏ ３ ２ 深 度 氧 化 处 理， 达到 Ｇ 污水综合排放标准》 二级排放 Ｂ ８ ９ ７ ８—１ ９ ９ ６《 ５］ 标准 。 陈安英等 ［ 采用 ＫＭ 混凝 臭氧深度氧 ｎ Ｏ → ４→ 化处理某石化公司的水基压裂液 ， 最佳条件下废液的