油田壓裂返排液的無害化處理

趙猛(北京豐瑞新科能源科技發展有限公司， 北京 100015)

油田壓裂返排液的無害化處理

趙猛(北京豐瑞新科能源科技發展有限公司， 北京 100015)

油田壓裂返排液處理難度大，且成分復雜，許多處理手段成本高，實際應用率低，仍處于研究階段。壓裂返排液不利于生態環境的發展，因此本文對油田壓裂返排液無害化處理技術進行了相關研究，并對新處理技術做了一定介紹。

壓裂返排液；無害化處理；研究

油田在開發中將會有許多廢固、廢液產生，而這些廢液物主要是在鉆井、修井等過程中，會產生許多固體懸浮物、石油、無機物和操作中使用的添加劑等，不僅復雜不好處理，還不利于生態環境的保護。生態文明的建設是我國發展的重點，我國政府相繼出臺了新環保法律法規、標準等，從而提升油氣田在開發中創新、環保、升級技術，不斷加強對廢棄物的治理和管控。油田壓裂反排液無害處理項目，主要是通過壓裂廢液處理工藝，把凈化后的壓裂液回收，用作再配置壓裂液，讓水資源得到循環利用，從而達到廢物利用目的，不僅利于資源的合理利用，還利于環境的保護。

1 油田壓裂返排液特點

耗水量比較大是油田水力壓裂的一個特點，通常每口井用水量在19000m3左右，需水罐車僅運輸就達到1000次左右。60%到80%占注水壓裂液水量的壓裂返排液會返回到地層。油田壓裂返排液特點主要有三點：第一，污染物含量高且種類多，組分復雜。在油田壓裂返排液中含有大量高分子聚合物、濃度很高的胍膠，此外還有鐵、硫化物、SRB等，總硫含量和鐵都已達到約20mg/L。第二，乳化度高、黏度大，就其黏度來講，僅放噴液就已高達0～20MPa·s，相比而言近排液黏度就比較低。在壓裂中因所用復合型壓裂液乳化度過高，所以產出的壓裂廢水不僅氣味含刺激性，且廢水顏色深，黏稠度高，靜置沉降出水難度大。第三，難以處理。因各類添加劑應用于壓裂液中，導致壓裂返排液的TDS、COD、TSS普遍偏高，使得處理難度增加，若直接將其回注將會造成地層污染，而進行外排也會污染周邊環境。

2 油田壓裂返排液處理新技術

2.1超聲波/臭氧氧化—電絮凝—反滲透復合技術

該技術主要通過超聲波和臭氧對壓裂返排液中的重金屬和有機物進行氧化，由電絮凝將懸浮物進行清除，再經由反滲透技術處理，最終成為達標清水。該技術主要包含三個步驟：首先，在罐中壓裂返排液會進行自然沉降，從而將固體顆粒做清除；其次，針對壓裂返排液中的懸浮物進行過濾去除；最后，進行超聲波/臭氧氧化—電絮凝處理。在壓裂返排液中加入非常飽和的臭氧水，通過雙頻超聲波對其做溶氣浮選，從而有效去除各類油和懸浮物，此外在壓裂返排液中臭氧能有效氧化其中的羥基類物質。泡沫達到納米級將會產生氣液界面，當泡沫轉變為很小體積時，其內部的溫度能夠在瞬間高達482℃，從而在35～100ps內氧化有機物質。與此同時，超聲波可聚集小的泡沫，降低油以及固體懸浮物的懸浮時間，增強泡沫上升的速度。在Woodford頁巖氣田中應用此技術，經處理后的壓裂返排液有75%的溶解固體低于500mg/L。

2.2 Ecosphere臭氧處理技術

Ecosphere公司利用超聲波進行催化，同時運用臭氧和活性炭相結合的方式對其進行去除，這就沒有使用化學藥劑。通過臭氧對細胞壁進行破壞，從而殺菌并抑制結垢的出現，與此同時，利用活性炭表面負載納米MnO2當做其催化劑，增強催化活性。此種技術對水中細菌的除去率達到99.9%，并運用超聲波發生水力空化反應，促使臭氧進行分解，從而生成·OH，于難降解的有機物而言，其除去率增強了2到3倍。Ecosphere臭氧處理技術與普通臭氧處理技術相比，其處理性能是普通臭氧處理技術的10到20倍。

2.3 “智能海綿”吸附技術

“智能海綿”由Abtech公司研發而成，是一種新型彈性聚合材料，有著高度親油疏水功效，能吸附比自身質量大3倍的油，其外形多種多樣，而爆米花形狀的對廢水中碳氫化合物吸附達到99.9%，能凈化壓裂返排液1.14m3。此外使用過的“智能海綿”進行燃燒后所產生的熱量可以轉化成電力，當然這一技術仍在研究中，研究成功后將會建成自給自足的水處理閉合系統，讓資源可以循環從而得到最大化利用。

2.4 Pinedale Anticline壓裂返排液處理技術

該技術主要將頁巖氣田壓裂返排液處理分成兩個部分。前4年重點在于把壓裂返排液做澄清和過濾，然后進行好氧、厭氧生物處理，利用生物對殘余添加劑進行降解、處理、回收。而在后期即處理后為壓裂返排液注入水，同時達到外排效果，這就要求對返排液中的化合物進行去除，可運用膜生物反應器做反滲透離子交換處理，從而有效降低其有機成分。此外，運用膜過濾法能將壓裂返排液中聚丙烯酰胺和胍膠等快速降解，再運用石灰對其進行軟化澄清，最后過濾除去沉淀。

3 結語

在原油開采中，油田壓裂返排液已成為了開采瓶頸，我國在對其進行研究的同時，也增強了對壓裂返排液的處理和應用研究，當然也研究出了一些新的方法、技術、工藝，不過這些技術方法絕大多數無法在現場進行大規模運用，在整體壓裂返排液處理上成本高，過程仍很復雜，與國外相比還是有很大的差距。

[1]黃軍強，等.安塞油田壓力算換措施廢液危害及處理技術探討[J]．石油化工應用，2012，(1)：98-100．

[2]安杰．壓裂廢液處理技術研究進展[J]．油氣田環境保護，2009，(2)：48-50.

[3]劉俊．鉆井廢液對環境影響分析[J]．能源環境保護，2009，(1)：57-59.