油田壓裂返排液處理技術(shù)研究進(jìn)展

李澤漢

摘 要：作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，石油工業(yè)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可替代的推動(dòng)作用。正是由于石油工業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用，各個(gè)行業(yè)對(duì)于石油資源的需求量不斷增加，石油工業(yè)則相應(yīng)的研發(fā)和利用了一種高效的水力壓裂油田增產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大了油田儲(chǔ)存的裂縫網(wǎng)絡(luò)范圍，大大增加和提高了油田開(kāi)采的產(chǎn)量和開(kāi)采效率。

關(guān)鍵詞：油田;壓裂;返排液;處理技術(shù)

現(xiàn)階段，油田的壓裂作業(yè)主要采用多井同步的拉鏈?zhǔn)阶鳂I(yè)方式，由同一個(gè)平臺(tái)來(lái)對(duì)多個(gè)水平井的流水線進(jìn)行部署和控制，此種作業(yè)方式的作業(yè)時(shí)間和作業(yè)效率都得到了有效的縮短和提高，這不可避免的會(huì)涉及到大量反排液的使用和處理，如若反排液處理不當(dāng)，有一定可能性會(huì)導(dǎo)致各類(lèi)環(huán)境污染的問(wèn)題，這就對(duì)油田壓力反排液的處理和回用技術(shù)提出了更高的要求。

一、油田壓裂返排液處理再利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀

油田壓裂施工技術(shù)屬于一種高密度型的用水施工工程，同一次壓裂施工中的壓裂液使用質(zhì)量會(huì)依據(jù)其儲(chǔ)層和液體性質(zhì)的不同而存在差異，并且隨著油田井段深度和壓裂段數(shù)目的增加，壓裂液的用水量會(huì)發(fā)生較大的變化。壓裂液中所含有的減阻劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑和殺菌劑化學(xué)物質(zhì)能夠有效的改造儲(chǔ)層[1]，因此壓裂液的返排液具有一定的回收必要性。在此過(guò)程結(jié)束后，將會(huì)有一到七成的壓裂液會(huì)返排回流至地表，形成成分復(fù)雜的壓裂返排液，這部分壓裂返排液主要來(lái)源與壓裂液和地層中含有的相關(guān)物質(zhì)。

目前，國(guó)內(nèi)的石油行業(yè)對(duì)于壓裂返排液主要的處理方式是回注，主要采用化學(xué)方式來(lái)對(duì)返排液進(jìn)行集中的處理，以加藥絮凝和過(guò)濾等預(yù)處理方式來(lái)使返排液符合回注標(biāo)準(zhǔn)。但這種方式有一定的可能性存在二次污染的問(wèn)題，沒(méi)有根本上處理返排液中所含有的污染性物質(zhì)。由于壓裂施工所開(kāi)發(fā)的多為新開(kāi)發(fā)致密油和低滲透油田，其產(chǎn)生的返排液往往在附近沒(méi)有相符的回注井，實(shí)際的應(yīng)用范圍具有較大的局限性[2]。

二、油田壓裂返排液處理的影響因素

返排液中對(duì)壓裂液配制有影響的各類(lèi)元素并不能完全去除，經(jīng)由多次使用后不可避免的會(huì)出現(xiàn)元素的高含量沉積，這對(duì)于返排液的多次回用和壓裂液的重新配置有著較強(qiáng)的不利影響。綜合來(lái)說(shuō)，在壓裂返排液處理的技術(shù)液體內(nèi)，對(duì)重新配置的壓裂液有影響的元素主要有以下五個(gè)部分。

2.1硼元素含量

返排液中的硼元素是壓裂液配置過(guò)程中的交聯(lián)劑，對(duì)于壓裂液粘度的影響較大，常規(guī)的處理技術(shù)難以完全地將返排液中的硼元素進(jìn)行去除，這就會(huì)對(duì)壓裂液的重新配置起到不良影響。少次少量硼元素的存在對(duì)于壓裂液重新配置的影響程度較小，但多次累積回用的返排液中會(huì)聚集和累積大量的硼元素，會(huì)直接威脅到壓裂液膠體性能的發(fā)揮。

2.2易溶性金屬離子含量

在返排液處理的過(guò)程中，Na+和K+ 等易溶性金屬離子的去除難度較大，多采用蒸發(fā)、膜過(guò)濾等技術(shù)來(lái)處理，返排液多次回用后仍然會(huì)出現(xiàn)較大含量的累計(jì)和聚集， Na+和K+的聚集會(huì)讓壓裂液分子在水溶液內(nèi)的流體學(xué)半徑減小，導(dǎo)致壓裂液粘度發(fā)生降低，同時(shí)也會(huì)影響其膠體、耐剪切和耐溫等性能。

2.3Fe2+和 Fe3+離子含量

由于壓裂液作用體系內(nèi)存在一定的氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e2+和 Fe3+之間會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但二者對(duì)于返排液回用配制的壓裂液性能的影響卻不盡相同。當(dāng)返排液中的Fe2+ 超標(biāo)時(shí)，會(huì)引起壓裂液中的部分成分出現(xiàn)降解，導(dǎo)致壓裂液基液粘度的迅速下降;當(dāng)返排液回用配制的壓裂液中的Fe3+ 超標(biāo)時(shí)，F(xiàn)e3+ 的交聯(lián)會(huì)導(dǎo)致壓裂液基液粘度上升。

三、油田壓裂返排液處理技術(shù)應(yīng)用探討

油田壓裂返排液的再利用主要是采用合適的水處理技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)返排液配制壓裂液的反復(fù)使用，能夠有效的降低油田現(xiàn)場(chǎng)施工的資源需求量，進(jìn)一步提高壓裂施工工作的安全性和環(huán)保性。油田壓裂返排液的處理技術(shù)主要可分為深度處理和常規(guī)處理兩種，深度處理技術(shù)處理后的返排液可直接進(jìn)行壓裂液的配置，但其工作量和占地面積較大;而常規(guī)處理技術(shù)的技術(shù)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，但處理后的返排液需要與清水進(jìn)行調(diào)配后才可進(jìn)行壓裂液的配置。

3.1深度處理技術(shù)

在對(duì)整個(gè)壓裂返排過(guò)程中各因素對(duì)于返排液回用配置壓裂液性能影響的基礎(chǔ)上，主要可采用深度的沉降、氧化，絮凝和過(guò)濾等綜合方法來(lái)進(jìn)行返排液的深度處理，處理完成后可直接用于壓裂液和回注液的配制，主要在前期和后期兩個(gè)階段對(duì)于壓裂返排液進(jìn)行適用處理。

在前期的返排液處理過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行充分的預(yù)氧化、除硼和PH調(diào)節(jié)。主要采用沉砂技術(shù)、預(yù)氧化技術(shù)、PH調(diào)節(jié)技術(shù)、無(wú)機(jī)與有機(jī)高分子絮凝技術(shù)、粘土處理技術(shù)、二次氧化技術(shù)和除硼技術(shù)，主要的技術(shù)流程如下圖1。

在后期的返排液處理過(guò)程中，處理的難度相對(duì)減少，主要針對(duì)液體濁度較高的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行深度處理，可采用沉砂技術(shù)、PH調(diào)節(jié)技術(shù)和無(wú)機(jī)與有機(jī)高分子絮凝劑處理技術(shù)來(lái)進(jìn)行后期處理工作。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，壓裂返排液的處理和回用逐漸成為了石油行業(yè)研究的重點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)也是油田開(kāi)采過(guò)程中較為重要的應(yīng)用技術(shù)之一。行之有效的壓裂返排液理和回用技術(shù)能夠有效緩解或解決油田儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中的資源浪費(fèi)、生態(tài)污染和開(kāi)采效率低等問(wèn)題，從而全面提升油田開(kāi)采的產(chǎn)量和效率，推動(dòng)油田開(kāi)采技術(shù)的全面發(fā)展和進(jìn)步，為我國(guó)石油開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]董沅武，柳建新，顏回香，陳金建，龍遠(yuǎn).壓裂返排液中殘余硼的清除方法研究進(jìn)展[J/OL].應(yīng)用化工：1-8[2020-09-02].https：//doi.org/10.16581/j.cnki.issn1671-3206.20200722.011.

[2]張紅杰，王景，趙俊，祁健，王鵬.致密氣壓裂返排液回收利用技術(shù)研究[J].石油化工應(yīng)用，2020，39（06）：37-41.