油氣井壓裂廢液處理技術(shù)

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1、油氣井壓裂廢液處理技術(shù)1、壓裂廢液的特點(diǎn)壓裂是油氣井增產(chǎn)的主要措施之一，為各油田普遍采用。常規(guī)壓裂施工所采用的壓裂液體系，以水基壓裂液為主。壓裂施工后所產(chǎn)生的壓裂廢液主要來源于兩個(gè)方面：一是施工前后采用活性水洗井作業(yè)產(chǎn)生的大量洗井廢水；另一個(gè)方面就是壓裂施工完成后從井筒返排出來的壓裂破膠液，以及施工剩余的壓裂原膠液（基液）。壓裂廢液組成復(fù)雜，與壓裂液種類、地層性質(zhì)等有關(guān)。總的來說，壓裂廢液具有以下特點(diǎn)：①間歇排放，每口井排放量在10～200m3之間；②由于含有大量高分子有機(jī)物，COD濃度高，一般從數(shù)千到上萬mg/L不等；③廢液中石油類含量在10～1000m

2、g/L之間。另外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工狀況，壓裂廢液可能還具有粘度大、濁度高、含鹽量高等特點(diǎn)。2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀由于壓裂廢液具有粘度大、穩(wěn)定性好、COD高等特點(diǎn)，環(huán)保達(dá)標(biāo)處理難度較大。國(guó)外對(duì)壓裂廢液的處理主要是回收利用。根據(jù)國(guó)外報(bào)道的技術(shù)資料看，他們對(duì)壓裂廢液的處理技術(shù)和工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，一般采用固液分離、堿化、化學(xué)絮凝、氧化、過濾等幾個(gè)組合步驟，處理后的水用于鉆井泥漿、水基壓裂液、固井水泥漿等配制用水。這種處理方式不僅降低了處理壓裂廢液的費(fèi)用支出，而且還減少了污染物的排放。國(guó)內(nèi)對(duì)壓裂廢液的處理主要采取以下一些方法：①?gòu)U液池儲(chǔ)存：將施工作業(yè)中產(chǎn)生的壓裂廢液儲(chǔ)存在專門的

3、廢液池中，采用自然蒸發(fā)的方式干化，最后直接填埋。這種處理方式不僅耗時(shí)長(zhǎng)，而且填埋的污泥塊仍然會(huì)滲濾出油、重金屬、醛、酚等污染物，存在嚴(yán)重的二次污染。②焚燒：這種方式雖然可以在一定程度上控制污染物的排放，但仍然會(huì)造成大氣污染。③回注：將壓裂廢液收集，集中進(jìn)行絮凝、氧化等預(yù)處理，然后按照一定比例與采油污水摻混進(jìn)行再處理，處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)后用作回注用水。該方法存在大量的運(yùn)輸費(fèi)用，成本較高。近年來，隨著國(guó)家對(duì)所有工業(yè)污染物的排放實(shí)施強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)石油化工領(lǐng)域內(nèi)環(huán)境保護(hù)要求越來越嚴(yán)格,在壓裂廢液的處理技術(shù)上也探索了一些新方法。主要有：（1）萬里平等提出的“五步法”

4、：化學(xué)混凝－次氯酸鈉氧化－Fe/C微電解－H2O2/Fe2＋催化氧化－活性炭吸附。對(duì)COD值為12,000mg/L的某油田探井壓裂廢液，采用他提出的五步法處理，最后COD值可以達(dá)到140mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到《綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978－1996的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見表2）。處理過程中還會(huì)產(chǎn)生約30％廢液體積的污泥，污泥可采用固化填埋的方法處理。該方法能夠?qū)毫褟U液處理后的出水水質(zhì)達(dá)到外排的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但成本較高，達(dá)到115.6元/m3廢液，而且產(chǎn)生的污泥采用化學(xué)固化劑固化還需要138元/m3廢液的費(fèi)用。在后續(xù)的研究中，萬里平等為降低處理成本，將該法調(diào)整為下列五

5、步：預(yù)處理－化學(xué)混凝－Fe/C微電解－H2O2/Fe2＋催化氧化－活性炭吸附，并開發(fā)出車載式橇裝油氣田廢水處理裝置，對(duì)COD值小于6000mg/L油氣田廢水處理后達(dá)到。但處理成本仍然較高，難以在現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。表1五步法處理成本概算處理劑元/m3廢液化學(xué)絮凝劑13.2次氯酸鈉56H2O228活性炭13.4鐵屑、焦碳等5合計(jì)115.6（2）李健等提出得“六步法”：混凝－萃取－微電解－催化氧化－活性炭吸附－生化處理。以港深11-8井的壓裂返排廢液為研究對(duì)象，采用該六步法處理廢水，最后使原水的COD值從6460mg/L降至90mg/L，達(dá)到Ⅰ級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法工藝

6、復(fù)雜，流程長(zhǎng)，成本較高。（3）何紅梅、鐘顯等提出的“生物法”：化學(xué)混凝－Fe/C微電解－活性炭吸附－生化處理。由于壓裂廢液幾乎沒有可生化性，因此首先進(jìn)行預(yù)處理，即采用化學(xué)混凝－Fe/C微電解－活性炭吸附的方法將COD從6760mg/L降至2260mg/L后，再進(jìn)行15～35天的生化處理，可以使出水水質(zhì)達(dá)到Ⅰ級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法成本較低，處理后水質(zhì)好，但處理時(shí)間長(zhǎng)，需要較大的生化池，不適合分散性油氣井壓裂廢液的現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)處理。（4）王松等提出的納米光化技術(shù)：混凝－氧化－吸附－光化。COD值為5100mg/L的壓裂廢液在采用化學(xué)混凝、氧化劑氧化、吸附劑吸附后，CO

7、D值降為142.5mg/L；然后進(jìn)行納米TiO2光催化氧化處理，COD值降為123mg/L，與系統(tǒng)水按1：10混配，無沉淀出現(xiàn)，達(dá)到了回注標(biāo)準(zhǔn)。（5）劉真等提出的“絮凝－氧化法”：化學(xué)絮凝－隔油－次氯酸鈉/紫外光氧化。運(yùn)用該方法，將COD值為6500mg/L的洗井返排液經(jīng)過化學(xué)絮凝－隔油法處理，再用次氯酸鈉結(jié)合紫外光進(jìn)行深度處理，可氧化分解難處理的一部分高分子有機(jī)物。結(jié)果表明，在適宜的處理?xiàng)l件下，該法可有效去除水中COD和油類物質(zhì)，去除率分別為98.9％和98.3％。該方法以洗井返排液作為研究對(duì)象，雖然COD值也高達(dá)6500mg/L，但壓裂廢液中的組分要比

8、洗井返排液復(fù)雜得多，能否用該法處理壓裂廢液還不能確定。對(duì)壓裂廢液的