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、极水质量分数等因素对脱盐率、电导率及COD去除率的影响。实验结果表明,电渗析处理过程中,随着操作电压的增加(5～20 V范围内),压裂返排液的脱盐率和COD去除率随之升高;电压为20 V时,TDS和COD的去除率分别达到99.94%、79.99%。在不同操作电压下,前40 min脱盐速率较快,60 min后脱盐速率降低,随后趋于平缓。极水质量分数为0.5%～0.75%时,压裂返排液的脱盐率、COD去除率随极水质量分数的增加而提高。此后进一步提高极水质量分数,TDS和COD的去除率均有所降低。电渗析过程中离子价态对各离子的去除率有一定影响。阴离子SO₄^2-、Cl^-的去除率分别...     

页岩气压裂返排液电化学处理现场试验研究

页岩气压裂返排液盐度高、有机物含量丰富,在回用和外排前需进行深度处理。构建了2 m³/h的电絮凝-电化学氧化集成工艺装置,在某页岩气开采平台开展了压裂返排液现场处理试验,该平台水质波动大。结果表明,在长周期运行过程中,经优化后的电絮凝-化学絮凝联用工艺可降低系统电耗和排泥量,电化学氧化深度降解COD符合一级反应动力学模型。当采用电絮凝电流35 A、电化学氧化电流60 A、停留时间均为10 min、辅助聚合氯化铝(PAC)投加量350 mg/L、Na₂CO₃投加量550 mg/L时,压裂返排液中悬浮物、硬度和COD均稳定达到100 mg/L以下,满足《页岩气储层改造第3部分：压裂返排液回收和处理方法》(NB/T 14002.3—2015)的回用要求和后续外排脱盐处理需求。药剂投加量较常规化学絮凝法可降低70%以上,污泥产生量降低约30%,直接运行成本约28元/m³。整套工艺具备良好的抗冲击能力,污染物去除效率高,成本较低,为油气开发中的压裂返排液处理工程建设提供了技术支撑。     

蒸馏法处理压裂返排液的实验研究

对压裂返排液在蒸馏过程中污染物向馏出液迁移的规律与不同预处理工艺配合下的蒸馏馏出液水质进行了探究。结果显示,馏出液瞬时COD随蒸馏的进行呈对数下降的趋势。配合气浮预处理工艺,在弃流比为16.0%条件下,馏出液COD仅为163.5 mg/L,接近《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)二级排放标准。     

页岩气压裂返排液处理新技术综述

本文综述了页岩气压裂返排液的国内外处理现状,着重分析了国外正在应用的三种新技术,分别是MVR蒸馏技术、电絮凝技术以及臭氧催化氧化技术。这些技术均可有效解决不同污染物组份的压裂返排液污染问题,节约处理成本,保护生态环境,代表了未来该领域的主要发展方向。     

页岩气压裂返排液回用外排技术研究

分析了四川长宁–威远区块与重庆涪陵区块页岩气压裂返排液组分,并对返排液回用外排技术进行了探讨。压裂返排液具有化学需氧量高,总溶解性固体含量高,总悬浮物含量高等"三高"特点且成分复杂,采用回用技术可实现水资源重复利用,外排技术则需要多种方案的优化组合。     

页岩气压裂返排液重复利用技术

针对页岩气水平井开发水力多段压裂作业产生的返排液数量多,添加剂、悬浮物含量高的环保技术难题,以再利用为目标,严格控制引入干扰离子,保留有效成分,去除有害成分,开发了压裂返排液复合混凝-过滤-吸附净化处理及配液工艺。将该工艺在涪陵页岩气示范区焦页2号和57号等23个平台进行了推广应用,累计处理压裂返排液7万余m3,重复利用率大于93.5%;配制的降阻水压裂液性能满足压裂作业要求,实现了节能减排和页岩气的绿色开发。     

陶瓷膜处理页岩气压裂返排液防垢污染研究

对某页岩气井压裂返排液结垢趋势进行了分析,并探讨了采用陶瓷膜处理压裂返排液过程中温度、pH、跨膜压差、料液循环量以及过滤时间对膜污染的影响。研究结果表明,压裂返排液的碳酸钙结垢趋势最显著,控制料液pH为5~6,温度在40℃以内可减缓结垢过程。当跨膜压差为0.12 MPa,料液循环量为30 L/min,清洗周期为4 h时,可有效降低膜结垢污染。     

某页岩气井压裂返排液处理工程实例

页岩气在开采的过程中,常常会采用水力压裂的技术来提高页岩气井的产气量。采用水力压裂技术进行作业后,会有大量的废液需要返排至地面,因此形成了页岩气的压裂返排液。页岩气的压裂返排液具有有污染物的类别多、悬浮物及有机物的浓度高等特点,因此其处理的难度大,如未经处理排放至环境,将会造成环境污染。通过实例阐述了“预处理—光催化氧化—混凝沉淀—砂滤”组合工艺在页岩气压裂返排液处理回用中的应用。实际运行结果表明,该工艺出水满足回用要求。     

页岩气压裂返排液回用处理技术研究与应用

在页岩气的开发过程中,对页岩气压裂返排液进行无害化处理具有一定的难度。主要分析了页岩气压裂排液中影响回用的主要成分,根据实验对比研究了影响压裂排液回用的主要原因,同时也介绍了页岩气压裂返排液回用所用的处理技术和利用这种处理技术组成的装置应用。     

压裂返排液高效回用处理技术研究与应用

系统分析了四川地区不同页岩气压裂返排液的水质情况,明确了返排液中超出回用水质标准的关键指标,通过室内实验系统研究不同工艺对压裂返排液的处理效果,提出了能适应不同水质返排液的回用处理技术,并在现场开展应用。研究结果表明,返排液经软化-混凝-絮凝-杀菌处理后出水达到回用水质标准,其最优条件为：升高pH至10,混凝剂投加量(Y₁)满足Y₁=0.46X₁+39(X₁为混凝前悬浮物浓度),絮凝剂投加量(Y₂)满足Y₂=0.004 1X₂-0.9(X₂为絮凝前悬浮物浓度),杀菌剂投加量、杀菌pH和时间分别为200 mg/L、6和30 min。根据最优条件制造了能自动加药的回用处理装置。应用结果表明,自动加药处理出水水质比手动加药的出水水质更优且能达到回用水质标准,其药剂费比手动加药低35%,自动加药处理出水配成的滑溜水性能优于原水及手动加药处理出水配成的滑溜水性能,且能达到滑溜水性能要求。     

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。     

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。     

基于臭氧与超声氧化降低页岩气压裂返排液COD

针对页岩气压裂返排液化学需氧量（COD）高,难以直接排放的问题,研究了臭氧氧化（O₃）、超声氧化（US）和臭氧与超声联用氧化（O₃+US）三种方式降低页岩气压裂返排液COD的效果。结果表明：O₃+US因能产生更多的自由基而具有更好的降低COD效果。O₃+US联用氧化返排液过程中,首先是臭氧直接氧化有机污染物生成醛酮等物质,然后再是自由基氧化降解,返排液颜色会出现特征变化。另外研究了水样pH、超声波功率、催化剂种类和加量、反应时间等因素对O₃+US联用氧化降低COD的影响,结果表明其降低COD的效率随pH的增大而减小,随超声波功率的增大先增大后减小,随作用时间的延长而增大。综合考虑,推荐降低页岩气压裂返排液COD的氧化条件为：臭氧质量浓度42mg/L、pH为2.5左右、超声波功率800W、催化剂MnO₂加量0.45g/L、反应时间100min,处理后COD降低68.17%。同时,降解动力学拟合分析显示MnO₂催化下O₃+US联用氧化降低页岩气压裂返排液COD的过程更符合二级动力学特征。     

压裂返排液处理技术研究进展

针对压裂施工井次不断增多和施工规模逐渐增大的现状,概述了我国压裂返排液处理技术的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。各油气田应根据现场实施条件,对比外排、回注、回用等处置方式的技术难度,优选最合适的处理工艺进行渠道化处理。有回注条件的优先选择回注处理工艺,其处理成本最低;有回用需求的选择回用工艺,保留返排液中有用成分重新配制新的压裂液;最后的选择是外排处理,其要求指标多,处理成本最高。     

压裂返排液处理技术研究进展

针对压裂施工井次不断增多和施工规模逐渐增大的现状,概述了我国压裂返排液处理技术的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。各油气田应根据现场实施条件,对比外排、回注、回用等处置方式的技术难度,优选最合适的处理工艺进行渠道化处理。有回注条件的优先选择回注处理工艺,其处理成本最低;有回用需求的选择回用工艺,保留返排液中有用成分重新配制新的压裂液;最后的选择是外排处理,其要求指标多,处理成本最高。     

混凝预处理油田压裂返排液试验研究

针对压裂返排液水质状况,试验采用混凝工艺预处理压裂返排液。通过单因素变量分析及正交混凝试验,以COD和浊度作为混凝效果的参照指标,试验确定了最佳的混凝工艺:絮凝剂投加量450 mg/L,助凝剂投加量5.0 mg/L,静置时间80 min。其产水浊度、COD及浊度去除率分别达到99.9%、86.5%和87.9%,且产水水质稳定。     

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。