压裂返排液回注处理及可行性评价

为了充分利用水资源,压裂返排液多在处理后回注。为了确保回注效果,需要进行处理后压裂返排液的回注可行性评价。采用化学氧化与絮凝处理方式对压裂返排液进行了处理,通过对水质离子含量、混合水结垢量及配伍性、黏土膨胀率、储层伤害率的分析研究,对其回注可行性进行了评价。结果表明:压裂返排液经过"氧化-絮凝"处理后,压裂返排液的悬浮物质量浓度为1.6 mg/L、含油量低于1.0 mg/L,黏土在处理后压裂返排液中的防膨率为92.68%;处理后压裂返排液与储层产出水混合体积比为3∶7时,结垢量低于72 mg/L;当处理后水含油量、悬浮物质量浓度低于6.00 mg/L时,对储层渗透率的伤害率低于20%。     

低浓度瓜胶压裂返排液重复再利用室内研究

为实现致密砂岩气压裂用低浓度瓜胶压裂返排液的重复再利用，开展了絮凝剂优选、返排液动态除硼及处理后返排液配制压裂液性能优化研究。实验结果表明，絮凝剂PFS和CPAM的最优用量分别为1200mg·L^-1、1mg·L^-1，除硼树脂对硼的单位吸附量为8.41mg·g^-1；基液中不加pH调节剂的配液模式可适当降低除硼的要求，硼质量浓度为4.46mg·L^-1以下即可满足重复配液的要求；处理后返排液水样所配制的HPG压裂液与自来水配制的压裂液性能相当，能够完全满足现场压裂液配制及使用要求。     

稠化酸酸化返排液处理方法研究

陕北某气井稠化酸返排液具有pH低、腐蚀性强、矿化度高、SS含量高、Ca⁽²⁺⁾含量高和低透光率的特征。分析了稠化酸返排液的水质组成性质,采用提高返排液p H以降低Ca(2+)含量高和低透光率的特征。分析了稠化酸返排液的水质组成性质,采用提高返排液p H以降低Ca⁽²⁺⁾含量,再通过絮凝沉降除去SS,并预测处理后酸化返排液与注入水按不同比例混合后的结垢趋势。结果表明,在调节酸化废液pH为11.0,PAC投加量为500 mg/L,PAM投加量为30 mg/L时,处理水上清液的透光率可达到98.5%。在30(2+)含量,再通过絮凝沉降除去SS,并预测处理后酸化返排液与注入水按不同比例混合后的结垢趋势。结果表明,在调节酸化废液pH为11.0,PAC投加量为500 mg/L,PAM投加量为30 mg/L时,处理水上清液的透光率可达到98.5%。在30⁸0℃下,处理后稠化酸返排液与注入水按照不同体积比混合均无碳酸钙和硫酸钙结垢趋势。混合后可降低界面张力,有利于提高注入水驱油效率。     

催化增强ClO_2氧化法处理油田压裂废液

本文采用ClO2催化氧化法处理油田压裂返排液。在ClO2加入量为15m L·L-1,浓度为20%,氧化反应时间为20min,初始废水COD为1883.7mg·L-1的条件下,COD去除率为78.1%。为了达到理想的处理效果,可向返排液中加入适当量的复合型金属催化剂进行催化氧化处理,催化剂Cu-Al、Cu-Mn、Cu-Fe投加量分别为1、0.5、0.5g·L-1,氧化处理后对应的COD值分别214.7、137.5、186.4mg·L-1,COD去除率分别为88.60%,92.70%,90.10%,高于单独使用ClO2。     

页岩气压裂返排废水的混凝处理效能研究

对页岩气压裂返排废水进行了混凝处理,研究了聚合氯化铝、硫酸亚铁等不同混凝剂对压裂返排废水COD的去除效果,考察了p H、混凝剂投加量和助凝剂投加量对COD去除率的影响。结果表明:在复配混凝剂为硫酸亚铁和聚合氯化铝(质量比为1∶1),混凝剂投加量为12 000 mg/L,p H为8.5,助凝剂投加量为10 mg/L的最佳混凝处理条件下,压裂返排废水的COD去除率为62.49%,出水COD由1 984.32 mg/L降至744.32 mg/L。     

混凝—磁分离—电化学技术处理压裂返排液研究

对页岩气开采中压裂返排液的组成、特性及处理现状进行分析,提出采用破胶混凝—磁分离—电化学催化氧化技术处理压裂返排液。研究得到各处理单元优化工艺,其中破胶混凝工艺采用高铁酸钾破胶剂、投加量2 500 mg/L,混凝剂聚合氯化铝铁投加量为2 000 mg/L,反应p H为11.0,反应时间40 min;磁分离工艺采用纳米磁铁粉,投加量4 000 mg/L,高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺投加量为20 mg/L;电化学催化氧化工艺采用Ti/Ti O_2作阳极,不锈钢作阴极,氧化电压10.0 V,电流密度1.6×10-2 A/cm2,体系p H为11.0,反应时间30 min。研究结果表明,采用上述技术及优化工艺处理压裂返排液,处理后COD、SS、油、色度、p H等主要指标均达到GB 8978—2002的一级排放标准要求。     

生物酶对高黏度压裂返排液破胶处理研究

压裂返排液由于含有高分子聚合物,是一种稳定体系,不进行破胶处理或破胶不彻底将影响后续氧化、絮凝等工艺处理效果。生物酶是一种特异性破胶酶,可将聚合物降解为非还原性的单糖和二糖。采用生物酶对高黏度压裂返排液进行破胶处理,考察了生物酶的破胶效果,研究了生物酶投加量、温度、p H、搅拌速度、时间对破胶效果的影响,并通过正交实验确定最佳破胶条件,当投加量为40 mg/L,温度为40℃,p H为7,搅拌速度为600 r/min,破胶时间为150 min时,能达到良好的破胶效果,将压裂返排液黏度降低到2 m Pa·s以下。     

稠化酸酸化返排液处理方法研究

陕北某气井稠化酸返排液具有pH低、腐蚀性强、矿化度高、SS含量高、Ca~(2+)含量高和低透光率的特征。分析了稠化酸返排液的水质组成性质,采用提高返排液p H以降低Ca~(2+)含量,再通过絮凝沉降除去SS,并预测处理后酸化返排液与注入水按不同比例混合后的结垢趋势。结果表明,在调节酸化废液pH为11.0,PAC投加量为500 mg/L,PAM投加量为30 mg/L时,处理水上清液的透光率可达到98.5%。在30~80℃下,处理后稠化酸返排液与注入水按照不同体积比混合均无碳酸钙和硫酸钙结垢趋势。混合后可降低界面张力,有利于提高注入水驱油效率。     

延长油田胍胶压裂返排液循环利用技术研究

延长油田油井压裂作业产生的胍胶压裂返排液"四高"(总铁、黏度、悬浮物、细菌)。采用"水质调节-强化絮凝-O_3催化氧化"三步法工艺进行处理后回用。研究表明,在强化絮凝的基础上,通过投加固体催化剂进行臭氧催化氧化反应,返排液黏度显著降低,水质处理效果优良。该工艺最佳参数:pH值为9.0,絮凝剂IF-A投加800 mg/L,助凝剂FA-B投加1.5 mg/L,在A系列固体催化剂与压裂返排液接触环境中通入臭氧30 min。处理后的返排液,总铁浓度可降至1.0 mg/L以下,悬浮物浓度降至2.0 mg/L以下,黏度低于1.10 mPa·s。用三步法处理后液回配滑溜水压裂液的各项指标与用饮用水配制的滑溜水压裂液性能接近,均能满足地方标准《压裂液用滑溜水体系》的要求,符合现场滑溜水压裂液配制用水的要求,并应用于指导页岩气压裂返排液的处理及回用。     

稠化酸返排液回注处理方法与腐蚀结垢性研究

针对陕北某油井稠化酸返排液具有p H值低、SS含量和含油量高、颗粒大、透光率低、Fe2+含量高、腐蚀性强等特点,采用氧化除铁-絮凝-砂滤工艺进行处理,将处理后稠化酸返排液与注入水、地层水按不同体积比掺混,对3种不同处理阶段水样的配伍性进行评价。结果表明:调节p H值至7.5左右,Na Cl O氧化除铁效果较好,适宜投加量为40 mg/L;絮凝-砂滤处理氧化后的稠化酸返排液,当PAC投加量为500 mg/L、CPAM投加量为1.5 mg/L、加药间隔时间为10 s、搅拌时间为5 min时,稠化酸返排液透光率为99.1%,SS的质量浓度为0.5 mg/L,油的质量浓度为1.2 mg/L,Fe~(2+)的质量浓度与腐蚀速率分别降为0.14 mg/L和0.026 3 mm/a,粒径中值为0.52μm,水质符合SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》中的油田回注水标准,处理后稠化酸返排液和注入水、地层水按不同体积比混合,混合水水质稳定,配伍性良好,无结垢趋势。     

基于水凝胶界面光蒸发的压裂返排液脱盐降污处理

压裂返排液的无害化处理是页岩气绿色开发中亟待解决的问题之一，也是实现“双碳”目标的重要组成部分。本文以天然高分子材料假酸浆胶(NPG)、聚乙烯醇(PVA)为原料，聚吡咯(Ppy)为光吸收剂，制备了具有双网络套孔结构的超亲水性水凝胶(SH)。以太阳能为驱动力，将基于该水凝胶的界面光蒸发技术用于压裂返排液的核心脱盐降污处理，实现了压裂返排液的低能耗达标外排处理。实验结果表明：在1个标准太阳光强度下(1kW/m²),SH处理压裂返排液的界面光蒸发速率最高为3.59kg/(m²·h)，平均光蒸发效率高达96%以上。经脱盐降污处理后的返排液总溶解固体量低于150mg/L，各类盐离子浓度显著降低3～4个数量级，TOC含量去除率高达87.1%。同时水凝胶具有良好的抗盐性和自洁功能，能确保其长期、持续使用。     

油田非常规压裂返排液处理室内试验研究

针对压裂返排液中化学药剂成分较多,具有高黏度、高稳定性等特点,采用预处理、陶瓷膜过滤、电渗析脱盐的工艺开展了压裂返排液处理的室内试验。结果表明:在最优的操作条件下处理后的返排液,COD含量为3078 mg/L,石油类4.3 mg/L,浊度1.73 NTU,色度16倍,电导率降至1.0 mS/cm时Ca2+,Mg2+,Cl-的含量分别为2.635 mg/L,1.09 mg/L,219.04 mg/L。     

页岩气压裂返排液电絮凝处理技术研究

采用电絮凝技术对页岩气压裂返排液进行处理,考察了各操作条件对页岩气压裂返排液处理效果的影响,确定了电絮凝处理的最佳实验条件:阴阳极材料均为铝板,电流密度10.0 m A/cm2,极板间距3 cm,反应时间60 min,p H=7。电絮凝工艺对低浓度页岩气压裂返排液具有较良好的处理效果,可望成为页岩气压裂返排液达标排放组合工艺的重要单元。     

微波场中压裂返排液絮凝沉降实验研究

应用微波技术对油气田压裂返排液进行了絮凝沉降实验,考察了絮凝剂用量、微波处理时间和功率对返排液废水COD和含油量的去除效果。微波絮凝处理后,压裂返排液的COD去除率可达80%以上,油质量浓度降低到8 mg/L以下,脱色效果良好,除浊率可达99%以上,固体悬浮物去除率达95%左右,其平均粒度由处理前的98.97μm降低到6.12μm,且返排液的黏度降至1.25 mPa·s,微波絮凝工艺对油气田压裂液废水具有很好的处理效果。     

页岩气压裂返排液再利用处理技术研究

页岩气压裂返排液具有黏度高、悬浮物质量分数高、成分复杂等特点,对其进行回用处理可减轻环境污染、节约水资源。以延长页岩气为对象,进行"氧化-絮凝"工艺处理页岩气压裂返排液的研究。结果表明,以硫酸亚铈作催化剂且质量浓度为100 mg/L、双氧水质量分数为0.3%及硫酸亚铁质量浓度为140 mg/L时,可使返排液黏度由原来18.09 mPa·s降低到2 mPa·s以下;调整氧化处理后的返排液pH为7.5,在PAC质量浓度为600 mg/L,PAM质量浓度为20 mg/L时进行絮凝处理,处理后水中悬浮物由处理前的2 490 mg/L降低到0.9 mg/L,含油量由处理前的37.25 mg/L降低到4.32 mg/L。处理后水质满足平均空气渗透率≤0.01μm~2的地层回注要求。     

瓜尔胶压裂返排液回用技术在气井中的应用

储层改造规模的加大对水资源的需求逐渐增加,压裂返排液的重复利用越来越受到关注。根据硼酸根离子的水解、络合反应机理,加入配位体PWT-2调节瓜尓胶压裂液返排液处理水(简称处理水)中硼酸根离子的有效含量,保持处理水中瓜尓胶压裂液的基液黏度及交联延迟时间与清水配置的一致,基液黏度约28~32 m Pa·s,交联延迟时间为75~150 s。通过加入缓冲剂HC-J调节瓜尓胶压裂液p H约为10.0,控制体系硼离子的有效浓度,降低多价阳离子的含量;将处理水与现场清水按照体积比2∶1的比例配置瓜尓胶压裂液,提高体系的耐温性能;稀释后配置的瓜尓胶压裂液在110℃剪切120 min,黏度保持250 m Pa·s以上,若加入胶囊破胶剂剪切50 min后黏度可降低至40 m Pa·s以下。     

页岩气压裂返排液电渗析脱盐处理技术研究

页岩气压裂返排液具有高盐、高COD的污染特征,其TDS约为3.2×104~4.0×104mg/L。采用GC-MS对压裂返排液进行分析,结果表明,其有机污染物包括烷烃、环烷烃、醇类、卤代烃,以及少量酮类、酚类、酯类等。烷烃是页岩气压裂压返液的主要污染成分。采用电渗析技术对页岩气压裂返排液进行处理,研究操作电压、极水质量分...     

长宁页岩气压裂返排液水质特征及化学絮凝处理

以四川长宁页岩气开发示范区为研究对象,分析了压裂后返排液水质特征,通过室内试验,选择了四种絮凝剂探究化学絮凝效果,研究表明,综合考虑处理后COD去除率、水样pH和浊度,针对高浓度返排液选择2 000 mg·L~(-1)的PFS作为最佳絮凝剂,COD除去率达98.75%;针对低浓度返排液选择1 500 mg·L~(-1)的PAC作为最佳絮凝剂,COD除去率达85.83%。     

油田压裂返排液处理工艺的研究现状及展望

针对油田压裂返排液化学试剂含量高、组分复杂、处理难度大的特点,综述了近年来物理法、化学法、生化法、组合法等压裂返排液处理工艺的研究进展,分析了各种处理工艺的优缺点,并对压裂返排液处理工艺的发展方向进行了展望,认为采用组合法处理油田压裂返排液,并对其进行资源化回收利用是压裂返排液处理工艺的发展趋势。     

除硼树脂在压裂返排液回用中的应用

油气田废水压裂返排液由于富含硼而限制了处理后水的回用。采用动态法树脂除硼处理，设计了混凝-沉降-过滤-吸附回用处理工艺流程，集成了一套3 m³/h的中试装置、一套25 m³/h的现场处理装置，并开展了现场试验。结果表明：1)树脂除硼最佳条件为：水质的pH调节为7～8、当吸附柱径高比为1:10时处理水的流速应不大于8 mL/min;2)返排液吸附处理后，硼含量由11.35 mg/L降为1.22 mg/L，去除率可达89.3%，达到了《压裂返排液回配压裂液用水水质要求》DB 61/T 1248-2019的技术要求；3)吸附处理后的水可用于滑溜水的配制，也可用于瓜胶压裂液的配制，其性能满足《压裂用滑溜水体系》DB.61/T 575—2013、《压裂液通用技术条件》SY/T 6376—2008的技术要求。