＊王 瑞

（哈爾濱石油學(xué)院 黑龍江 150028）

低滲透油氣藏壓裂返排液處理技術(shù)研究

＊王 瑞

（哈爾濱石油學(xué)院 黑龍江 150028）

在低滲透油藏以及非常規(guī)油氣藏的開發(fā)過程中，壓裂技術(shù)可以對油氣層的滲透能力起到改善作用。在一些老區(qū)油井挖潛以及新井試油的過程中，壓裂都是十分普遍的一種技術(shù)手段。此外，在對非常規(guī)油氣開發(fā)的過程中，對頁巖氣開發(fā)的過程中，都能采用這一技術(shù)，因此壓裂技術(shù)的應(yīng)用是十分廣泛的。壓裂返排液中的成分相對復(fù)雜，其中還含有一些污染物，如果不能對其進(jìn)行有效的處理，那么對區(qū)域環(huán)境造成的污染將十分嚴(yán)重。針對這一情況，本文主要介紹了壓裂返排液的處理技術(shù)，希望能夠?qū)窈蟮陌l(fā)展帶來一定的幫助，更好的實(shí)現(xiàn)對油氣田的污水處理。

油氣田；壓裂返排液；回注；回用

1.壓裂返排液簡介

壓裂返排液自身是具有一定特點(diǎn)的，首先是其中含有較多的化學(xué)藥劑。在當(dāng)前低滲透油氣藏中應(yīng)用比較廣泛的是水力壓裂技術(shù)，所以壓裂液中的主要成分是水，在對壓裂液進(jìn)行配制的過程中還需要在其中添加一些成分，例如稠化劑、殺菌劑以及防膨劑等。相關(guān)部門對這些化學(xué)藥劑對環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明在使用的88種化學(xué)添加劑中，有27種是能進(jìn)行生物降解的，有55種是有機(jī)物，大部分不含有毒性，還有30種對于環(huán)境毒性的影響并沒有一個(gè)明確的判斷。

其次是在進(jìn)行返排的過程中，壓裂返排液自身的成分會(huì)出現(xiàn)不斷變化的趨勢。在初期返排的過程中，其成分基本上與壓裂液中的成分相同，但在后期中因?yàn)楹杏蜌獠乜扇芪铮云渲须x子的濃度會(huì)變得越來越多，呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢，并且在不同的儲(chǔ)層中，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也會(huì)存在一定的差異性。在對返排液進(jìn)行預(yù)測的過程中，難度是很大的，因?yàn)槭艿接蜌獠鼐徊煌挠绊懀苑蹬乓旱呐欧帕恳矔?huì)存在較大的差異，在一些情況下甚至沒有返排液出現(xiàn)。

2.低滲透油氣藏壓裂返排液處理技術(shù)的研究及進(jìn)展

(1)國內(nèi)的基本情況

在我國油田發(fā)展建設(shè)的過程中，將壓裂返排液當(dāng)作油氣田廢液進(jìn)行處理的情況較早，這些油田廢液的主要來源是鉆井以及壓裂等作業(yè)之后產(chǎn)生的廢液，具有不同的性質(zhì)。在我國近幾年的研究過程中，專門對這方面的工作展開了詳細(xì)的研究和分析。從研究目標(biāo)來看，返排液在處理工藝上具有很大的差異性，我國在對壓裂返排液進(jìn)行處理的過程中主要采用的方式有四種，一種是外排，一種是回注，一種是回灌，還有一種是回用。不同的處理方式產(chǎn)生的效果也是不同的。

以外排為例，在對返排液進(jìn)行處理以后，需要達(dá)到國家規(guī)定的排放指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)前的外排水質(zhì)指標(biāo)中，一共有69項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)后就能直接將水排放到自然環(huán)境中，雖然效果是十分理想的，但是想要實(shí)際操作起來卻具有較大的難度，并且需要花費(fèi)較高的成本。從技術(shù)層上來看，回灌與回注之間并沒有較大的差異，并且回注標(biāo)準(zhǔn)僅為7項(xiàng)，在達(dá)標(biāo)之后可以將其注到儲(chǔ)層之中，主要的作用是采氣與采油。采用回灌的處理方式以后，主要是將水注入到非油氣儲(chǔ)層中，并且與采油、采氣毫無關(guān)聯(lián)，用于對污水的專門處理。最后的回用主要應(yīng)用于返排液中含有的有用成分，這種方式實(shí)際上是最為理想的一種處理方式，但是我國當(dāng)前對于相應(yīng)的壓裂液水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并沒有一個(gè)明確的規(guī)定。在使用壓裂液的過程中，要事先做好相應(yīng)的檢查工作，經(jīng)過16項(xiàng)指標(biāo)的確定以后才能使用。

(2)技術(shù)研究進(jìn)展

在當(dāng)前的技術(shù)研究過程中，以外排為例，因?yàn)樵趬毫逊蹬乓旱臉?gòu)成中含有較多的復(fù)雜成分，所以要想使其達(dá)到理想的排放標(biāo)準(zhǔn)，最大的難點(diǎn)在于降COD以及去鹽。當(dāng)前對此有關(guān)工業(yè)化方面的研究較少。在以回注以及回灌為主要研究對象的研究中，難度要比外排減輕不少，但是對于環(huán)境具有一定的限制，即必須要在注水井的周圍進(jìn)行。如果距離較遠(yuǎn)，那么必然會(huì)造成成本的增加，在當(dāng)前的處理中主要經(jīng)歷了氧化、絮凝以及過濾三道程序。當(dāng)前應(yīng)用較多的是集中處理的方式，就是將壓裂返排液都集中在廢液池中進(jìn)行處理，這種方法的缺陷在于會(huì)對含油廢水的混凝處理產(chǎn)生一定的影響，但是經(jīng)過長時(shí)間的沉淀以后，其能夠自然降解。在我國北方地區(qū)的應(yīng)用十分普遍，并且時(shí)間多集中在夏季。最后是以回用為主要目標(biāo)的研究中，在這兩年的發(fā)展十分普遍，在井工廠中應(yīng)用比較廣泛。進(jìn)行處理的方式有兩種，但通常主要采用了四項(xiàng)基本處理步驟，先是進(jìn)行破膠，然后混凝以及配液，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行氧化，最終的結(jié)果是要讓水含油量以及鐵離子都處于1mg/L的范圍內(nèi)，并且保證懸浮物的濃度處在10mg/L上下。

3.低滲透油氣藏壓裂返排液處理技術(shù)

(1)氧化－絮凝－過濾／吸附聯(lián)合處理工藝

在應(yīng)用這一處理工藝的過程中，先是要求將返排液中所含有的高分子物質(zhì)進(jìn)行氧化，這一過程是在氧化破膠基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，最終高分子物質(zhì)會(huì)分解為小分子物質(zhì)，其主要的作用是將廢液黏度進(jìn)一步的降低，讓傳質(zhì)效率得到有效的提升。在對水處理藥劑進(jìn)行分散以及分解以后，通過絮凝的方式能夠讓水中增加分散體系的表面電性，這樣廢液中膠體的穩(wěn)定性就受到了破壞，讓膠體物質(zhì)失去穩(wěn)定性與聚集性，在經(jīng)過過濾或者是吸附的基礎(chǔ)上，水中的不溶物以及微溶物就能得到清除，同時(shí)還起到了脫色除臭的作用?？梢哉f這種處理方式在當(dāng)前油氣田的污水處理過程中十分常見。

(2)氧化－絮凝－電解－過濾／吸附聯(lián)合處理工藝

這種處理方法的主要原理是在電解的基礎(chǔ)上對大分子物質(zhì)加以處理，使其變成小分子的物質(zhì)，能夠讓降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為易降解的物質(zhì)，在對污水進(jìn)行深度處理的過程中是十分常見的。相關(guān)研究者先后使用Ca(OH)2破膠、微波絮凝、Fe／C微電解以及微波H2O2氧化的方式對油田酸化壓裂廢水進(jìn)行處理，研究表明在采用這種方式處理完以后，無論是廢水色度，還是SS、COD等方面都達(dá)到了令人滿意的效果，處理后的廢水能夠直接進(jìn)行排放，促進(jìn)生化性指標(biāo)的顯著提升。相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示，采用中和、混凝、NaClO氧化以及微電解的工藝處理方式可以讓廢水的污濁程度以及石油類的去除率都得到顯著的提高。

(3)氧化－絮凝－電解－過濾／吸附－生化聯(lián)合處理工藝

生物法是通過微生物的代謝作用來降解廢水中有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)，與其他污水處理方法相比，生物法最大的特點(diǎn)就是無二次污染。由于壓裂返排液COD較高，因此在使用生物法處理之前通常需要采用氧化、絮凝、過濾等方法進(jìn)行預(yù)處理，提高廢液可生化性。采用混凝、Fe／C微電解、活性炭吸附對壓裂返排液進(jìn)行預(yù)處理，再采用好氧微生物進(jìn)行生化處理，處理后廢液污染指標(biāo)就可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將EB系列菌種生物處理技術(shù)與化學(xué)氣浮絮凝技術(shù)集成應(yīng)用，可使壓裂返排液COD處理結(jié)果達(dá)到油田回注要求或《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4.結(jié)論與展望

低滲透油氣藏壓裂返排液成分復(fù)雜，處理成本高，設(shè)備投資大，工藝復(fù)雜。國內(nèi)各大油氣田壓裂返排液的處理普遍是達(dá)標(biāo)后回注?；刈⒌貙硬粌H會(huì)傷害地層，破壞地下水補(bǔ)排平衡，影響當(dāng)?shù)鼐用耧嬎踩?，還造成資源浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本，特別是在水資源缺乏區(qū)域更是如此。隨著國家對環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排的重視以及油氣田開發(fā)技術(shù)水平的不斷提升，水資源重復(fù)利用必將成為油氣田未來發(fā)展的趨勢，壓裂返排液重復(fù)利用將是油氣田開發(fā)的必然選擇。

綜上所述，在我國今后發(fā)展的過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對綠色壓裂液添加劑的開發(fā)，這樣才能降低對環(huán)境造成的不良影響，將壓裂返排液的處理難度降低，也可以更多的參考國外一些先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，來解決當(dāng)前壓裂返排液重復(fù)利用所面臨的問題，積極開展壓裂返排液回用技術(shù)研究。

[1]張淑俠,張瓊瑤．致密砂巖油藏水平井壓裂返排液處理工藝研究[J]．油氣田環(huán)境保護(hù),2014,24(4):35-38．

王瑞（1982～），女，哈爾濱石油學(xué)院，研究方向：油氣田開發(fā)。

(責(zé)任編輯 宋小蒙)

Study of the Processing Technology for Low-permeability Oil and Gas Reservoir Fracturing Flowback Fluid

Wang Rui

(Harbin Institute of Petroleum, Heilongjiang, 150028)

In development process of low permeability reservoirs and the unconventional oil and gas reservoirs, the fracturing technology can improve the penetration ability of oil and gas layer. In the process of oil wells potentialities exploitation and new well oil testing in some old areas, fracturing is one popular technical means. In addition, in the process of unconventional oil and gas development and shale gas development, this technology is adopt ed, so the application of the fracturing technology is very extensive. The composition of fracturing flowback fluid is relatively complex, and it also contains some contaminants, if no effective processing is taken on it, then the pollution to the regional environmental will be very serious. In order to solve this situation, this article mainly introduces the processing technology of fracturing flowback fluid hoping to bring certain help to the future development and better realize the sewage treatment for oil and gas field.

oil and gas field；fracturing flowback fluid；reinjection；recycling

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