低滲透油氣藏壓裂返排液處理技術研究

＊王 瑞

（哈爾濱石油學院 黑龍江 150028）

低滲透油氣藏壓裂返排液處理技術研究

＊王 瑞

（哈爾濱石油學院 黑龍江 150028）

在低滲透油藏以及非常規油氣藏的開發過程中，壓裂技術可以對油氣層的滲透能力起到改善作用。在一些老區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手段。此外，在對非常規油氣開發的過程中，對頁巖氣開發的過程中，都能采用這一技術，因此壓裂技術的應用是十分廣泛的。壓裂返排液中的成分相對復雜，其中還含有一些污染物，如果不能對其進行有效的處理，那么對區域環境造成的污染將十分嚴重。針對這一情況，本文主要介紹了壓裂返排液的處理技術，希望能夠對今后的發展帶來一定的幫助，更好的實現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的，首先是其中含有較多的化學藥劑。在當前低滲透油氣藏中應用比較廣泛的是水力壓裂技術，所以壓裂液中的主要成分是水，在對壓裂液進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。相關部門對這些化學藥劑對環境產生的影響進行了評估，結果表明在使用的88種化學添加劑中，有27種是能進行生物降解的，有55種是有機物，大部分不含有毒性，還有30種對于環境毒性的影響并沒有一個明確的判斷。

其次是在進行返排的過程中，壓裂返排液自身的成分會出現不斷變化的趨勢。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，但在后期中因為含有油氣藏可溶物，所以其中離子的濃度會變得越來越多，呈現出不斷升高的趨勢，并且在不同的儲層中，其物理性質和化學性質也會存在一定的差異性。在對返排液進行預測的過程中，難度是很大的，因為受到油氣藏井位不同的影響，所以返排液的排放量也會存在較大的差異，在一些情況下甚至沒有返排液出現。

2.低滲透油氣藏壓裂返排液處理技術的研究及進展

(1)國內的基本情況

在我國油田發展建設的過程中，將壓裂返排液當作油氣田廢液進行處理的情況較早，這些油田廢液的主要來源是鉆井以及壓裂等作業之后產生的廢液，具有不同的性質。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的研究和分析。從研究目標來看，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。不同的處理方式產生的效果也是不同的。

以外排為例，在對返排液進行處理以后，需要達到國家規定的排放指標標準。在當前的外排水質指標中，一共有69項標準，達標后就能直接將水排放到自然環境中，雖然效果是十分理想的，但是想要實際操作起來卻具有較大的難度，并且需要花費較高的成本。從技術層上來看，回灌與回注之間并沒有較大的差異，并且回注標準僅為7項，在達標之后可以將其注到儲層之中，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層中，并且與采油、采氣毫無關聯，用于對污水的專門處理。最后的回用主要應用于返排液中含有的有用成分，這種方式實際上是最為理想的一種處理方式，但是我國當前對于相應的壓裂液水質評價標準并沒有一個明確的規定。在使用壓裂液的過程中，要事先做好相應的檢查工作，經過16項指標的確定以后才能使用。

(2)技術研究進展

在當前的技術研究過程中，以外排為例，因為在壓裂返排液的構成中含有較多的復雜成分，所以要想使其達到理想的排放標準，最大的難點在于降COD以及去鹽。當前對此有關工業化方面的研究較少。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，但是對于環境具有一定的限制，即必須要在注水井的周圍進行。如果距離較遠，那么必然會造成成本的增加，在當前的處理中主要經歷了氧化、絮凝以及過濾三道程序。當前應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行處理，這種方法的缺陷在于會對含油廢水的混凝處理產生一定的影響，但是經過長時間的沉淀以后，其能夠自然降解。在我國北方地區的應用十分普遍，并且時間多集中在夏季。最后是以回用為主要目標的研究中，在這兩年的發展十分普遍，在井工廠中應用比較廣泛。進行處理的方式有兩種，但通常主要采用了四項基本處理步驟，先是進行破膠，然后混凝以及配液，在此基礎上進行氧化，最終的結果是要讓水含油量以及鐵離子都處于1mg/L的范圍內，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

(1)氧化－絮凝－過濾／吸附聯合處理工藝

在應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進行氧化，這一過程是在氧化破膠基礎上實現的，最終高分子物質會分解為小分子物質，其主要的作用是將廢液黏度進一步的降低，讓傳質效率得到有效的提升。在對水處理藥劑進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定性就受到了破壞，讓膠體物質失去穩定性與聚集性，在經過過濾或者是吸附的基礎上，水中的不溶物以及微溶物就能得到清除，同時還起到了脫色除臭的作用。可以說這種處理方式在當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／吸附聯合處理工藝

這種處理方法的主要原理是在電解的基礎上對大分子物質加以處理，使其變成小分子的物質，能夠讓降解的物質轉變成為易降解的物質，在對污水進行深度處理的過程中是十分常見的。相關研究者先后使用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等方面都達到了令人滿意的效果，處理后的廢水能夠直接進行排放，促進生化性指標的顯著提升。相關實驗顯示，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物質和有毒物質，與其他污水處理方法相比，生物法最大的特點就是無二次污染。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、過濾等方法進行預處理，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行預處理，再采用好氧微生物進行生化處理，處理后廢液污染指標就可以達到《污水綜合排放標準》一級標準。將EB系列菌種生物處理技術與化學氣浮絮凝技術集成應用，可使壓裂返排液COD處理結果達到油田回注要求或《污水綜合排放標準》一級標準。

4.結論與展望

低滲透油氣藏壓裂返排液成分復雜，處理成本高，設備投資大，工藝復雜。國內各大油氣田壓裂返排液的處理普遍是達標后回注。回注地層不僅會傷害地層，破壞地下水補排平衡，影響當地居民飲水安全，還造成資源浪費，增加生產成本，特別是在水資源缺乏區域更是如此。隨著國家對環境保護、節能減排的重視以及油氣田開發技術水平的不斷提升，水資源重復利用必將成為油氣田未來發展的趨勢，壓裂返排液重復利用將是油氣田開發的必然選擇。

綜上所述，在我國今后發展的過程中，應該加強對綠色壓裂液添加劑的開發，這樣才能降低對環境造成的不良影響，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的經驗，來解決當前壓裂返排液重復利用所面臨的問題，積極開展壓裂返排液回用技術研究。

[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]．油氣田環境保護,2014,24(4):35-38．

王瑞（1982～），女，哈爾濱石油學院，研究方向：油氣田開發。

(責任編輯 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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