压裂返排液的危害及其回收处理方法研究

[摘 要]通过对油气井进行压裂是当前各大油气田稳产增产的主要措施之一。但是在油气井增产的同时，压裂作业过程中产生的返排液已成为当前油田水体主要污染源之一，若这些废液直接外排出去，毕竟会给井场生态环境造成极大危害，严重影响企业生产与社会形象，因此如何解决好这些废压裂液也是油田当下一项重要的工作。本文阐述了压裂返排液的危害和治理现状，通过对油田剩余压裂液中污染物组成的分析，以及污染问题的严重性，提出了一些回收处理再利用技术方案，从而为促进油田压裂返排液处理再利用研究提供一定的思路，促进油田节能减排工艺的进步。

[关键词]压裂作业 废压裂液 危害 处理方案

中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0035-01

压裂作业是油气田开采过程中的一个重要环节，通过压裂来改善油气井产能等问题，对于油田老区油井挖潜增效、新井试油和单井增产中发挥着十分重要的作用，然而压裂技术的应用也使的油气井在压裂过程中不可避免的产生废液，主要有返排压裂液和施工剩余的压裂液，同样的压裂作业过程中产生的返排废液也成了油田开采过程中一个不容忽视的污染源，对井场所在地周围的生态环境有着极大的危害，因此深入研究分析压裂返排液的回收处理再利用方法，对于企业减少污染物排放与企业降本增效具有重要意义。

一、压裂作业流程和废压裂液的产生

当前油田主要应用的水力压裂工艺就是通过在地面采用高压大排量的泵，依据液体传压的原理，向油层注入以大于油层的吸收能力压力的压裂液，然后逐渐升高井筒内压力，从而在井底产生高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，井底附近地层便会产生裂缝，然后继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝随之继续延伸同时填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，在井底附近地层内从而形成填砂裂缝，通过其一定的高导流能力和几何尺寸的特性，是以达到增产增注的目的。其中的裂缝延伸时添加的支撑剂又称为压裂液，在压裂施工完成后返排到地面的压裂液就是当前油田水体重要污染源之一的废压裂返排液。

二、压裂返排液的性质及组成

油井压裂过程中产生的返排压裂废液，成分复杂、化学剂种类多、含量大是其主要表现特点。其主要成分是高分子聚合物、高浓度胍胶等多种化学药剂，其次才是SRB菌、硫化物和总铁等， 总铁、总硫含量都在20mg/L左右。

其次就是压裂返排液的黏度大、乳化程度高。其放喷液的黏度很高，约10 ～ 20 mPas左右， 用手摸感觉像浆糊一样，而返排液的黏度较低。而所处理的压裂返排液则通常是以上两种的混合物。由于压裂所用为复合型压裂液，乳化严重，放出的返排液乌黑、黏稠，静沉出水困难。

再就是压裂返排液的处理难度大。压裂返排液组分的复杂性以及压裂返排液性质的独特性决定了其处理的难度更大，具有很大难度。

三、压裂返排液的危害

通过上面分析可以看出油井压裂施工后的返排废液，组成极复杂，压裂液体系往往需要杀菌剂、粘土稳定剂、水合缓冲剂、高温稳定剂、表面活性剂和稳定剂等十几个种类的添加剂，同时废压裂液还含有原油及压裂液中的无机添加剂和有机等污染物质、从地层深处的岩屑和粘土颗粒，也有各种化合污染物，这些添加剂、污染物和化合物难以用生化降解法和普通化学法进行降解。特别是注聚压裂解堵的注入井的返排液为灰黑色溶液，是硫酸盐还原菌代谢的产物，具有刺激性臭味等特点，如果大量的刺激性的、并带有各种添加剂的废压裂液不经过处理而返排到地面上，必定会对井场周围环境尤其是对地表及地下水资源造成严重污染，其次废液与添加剂以及酸液作用可能会产生有毒气体硫化氢，还可能会产生很强的蒸汽，如果直接接触的话还有可能会造成严重腐蚀性烧伤。尤其是随着石油压裂工艺技术的进步，一些新型添加剂的也随之出现，这使得压裂液废水的成份也变得更加复杂，废压裂液处理难度也进一步加大。同时，新的污水排放标准以及环保要求及对压裂液废水处理的要求也不断提高，这使废压裂液的处理迎来新的挑战。

四、压裂返排液的处理技术

目前废压裂返排液的处理方法主要有混凝处理法、微电解与Fenton联合处理法、“混凝一萃取一微电解一活性炭吸附一氧化一生化”六步法等处理工艺方法。

其主要流程是首先是初级沉降，通过对返排液在调质缓冲池内进行简单的均质处理，加入几种具有特殊效能的水处理化学药剂进行化学处理，达到降低黏度、去除杂物和降低油度及悬浮物含量的基本目的，然后再进行电化学处理，即电絮凝处理技术，电絮凝具有强氧化能有效地去除了压裂返排液废水中的等多种污染物，去除率可达80%以上，第三是进行混凝处理，通过投加混凝剂使水中胶体粒子脱稳、相互碰撞、聚结成为较粗大絮凝体从水相分离而去除，油田压裂液废水，还采用二次混凝工艺对压裂液废水进行再处理，优化处理结果，第四进行预氧化处理，通过氧化还原反应，初步去除水中污染物，对水中的有机污染物进行氧化分解，破坏胶体稳定性，压裂废液的黏度才会降低，最后进行吸附，吸附是利用活性炭的物理吸附等机理去除污染物，用含炭为主的物质作为原料，活性炭具有很高的吸附能力，经高温炭化和活化而制成的疏水性吸附剂。以达到处理达标。取催化氧化处理后，加入一定量的活性炭，进行吸附，优化处理效果。

五、压裂返排液回收再利用工艺

压裂返排液回收利用技术从压裂液体系本身出发，将压裂返排液中支撑剂、泥屑等机械杂质过滤，满足压裂液不同阶段的液体性能，利用压裂返排液中的有效成分，减少配液用水和化学剂的用量，尽可能不外排废液，从而实现压裂返排液的回收利用， 常用的有低分子可回收压裂液体系，常规瓜尔胶压裂返排液再利用体系。

（1）常规瓜尔胶压裂返排液再利用体系就是通过氧化还原和离子屏蔽技术，去除返排液中残留的氧化性破胶剂和屏蔽返排液中交联剂和影响压裂液性能的金属离子，采用压裂液性能恢复技术和复配交联促进技术，使返排液性能恢复到压裂施工所需的要求，从而实现常规瓜尔胶压裂返排液回收再利用。

（2）采用低分子量聚合物作为稠化剂，通过暂时性链接反应动态地改变化学链结构，实现络合屏蔽与二次交联提高交联液体的粘弹性，改善携砂能力满足施工需要，施工结束后采用聚合物网络结构破坏与恢复技术使体系的交联和破胶可逆，稠化剂及各种化学添加剂不发生质的变化，从而实现返排液回收处理后，可以作为压裂液而再次使用。

六、结束语

压裂是改造储层促进增产的重要施工手段，随着体积压裂等大规模施工工艺技术的应用，压裂液用量越来越大，压裂施工后返排液量也随之大幅增加，这些压裂返排液的大量排放造成了污水处理成本的骤增，污染物排放的加大。压裂返排液回收利用技术从压裂液体系本身出发，充分利用压裂返排液中的有效成分，节约配液用水和化学剂的用量，减少施工废液外排，对节能减排、保护环境具有重要，论文通过压裂返排液回收再利用技术的介绍，以促进油田压裂返排液回收处理工艺技术的进步。

参考文献：

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