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。     

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。     

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。     

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。     

氧化絮凝-三维电极法处理页岩气返排液

采用以二氧化钛为粒子电极,铝板为阳极,钛板为阴极形成的三维电化学体系对经氧化絮凝预处理的页岩气返排液进行深度处理。通过单因素实验得到最佳频率、占空比及二氧化钛投加量。依据响应面分析结果预测的最佳工艺条件:pH=7.33,电流为58.01 m A,处理时间为39.44 min。在最佳工艺条件下,模型预测COD去除率为92.3%,与实际值误差为1.4%。采用氧化絮凝-三维电极法处理页岩气返排液,出水可达到排放标准要求。     

页岩气水基钻井液技术分析

页岩地层易水化膨胀,加之我国页岩气储层地廣结构复杂,井下事故频发,目前我国页岩气钻井多采用抑制性好、润滑性强的油基钻井液。但是由于油基钻井液成本高,污染大,而且油基钻井液条件下浅层气井固井难度大,使用油基钻井液钻井,二个界面存在油泥,水泥胶结质量难保证;加之与油基钻井液配套设施不成熟,因此迫切需要研发一种适用于页岩气水平井作业的强抑制高性能低污染的水基钻井液。     

页岩压裂返排液的预处理及絮凝剂的溶液结构

页岩压裂返排液因含有多种有机添加剂,其化学需氧量较高。本文研究了新型无机复合混凝剂聚硅酸铝铁（PCM）对废水的混凝效果及与其复配使用的梳型絮凝剂（4-乙烯苄基辛基酚聚氧乙烯醚）-丙烯酰胺-（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠）共聚物（PAVA）的絮凝能力,以提高页岩压裂返排液的预处理效率。结果显示,PCM在其加量0.3g/L时的浊度和COD去除率分别为96.1%和71.4%,明显高于常用的聚合氯化铝PAC的水处理性能值;PCM与5mg/L PAVA复配使用后,其用量明显降低,但处理效果更好,加量为0.2g/L时的浊度和COD去除率分别为90.0%和86.1%;PAVA的架桥絮凝能力强于常用的阴离子、阳离子高分子絮凝剂;返排液中ξ电位的绝对值越高,混凝剂的混凝效果越好。     

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。     

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。     

Purification of flowback fluids after hydraulic fracturing of Polish gas shales by hybrid methods

ABSTRACT

Hydraulic fracturing is a process that is used for the stimulation of impermeable rocks in order to release the trapped natural gas. Flowback fluid contains many different chemical ingredients used in the fracturing process; it also holds compounds leached from the bedrock. The production of a large amount of toxic fluids leads to the necessity of purification for recycling to reduce environmental impact. In this paper, the results of studies on the purification of flowback fluids by the combination of various processes such as filtration, advanced oxidation, and ion exchange are presented. The technological scheme of the treatment is proposed.     

陶瓷膜的三步法清洗及效果分析

采用超滤膜处理油田采出污水,通过陶瓷膜和篮式过滤器上无机垢的组成及陶瓷膜SEM形貌分析,研究了陶瓷膜清洗过程中药剂及离子浓度的变化、跨膜压差的变化等参数,考察了膜运行过程中的跨膜压差和产水量的变化情况.确定了具有针对性的碱洗-络合剂洗-氧化剂洗三步法清洗对污染的ZrO2陶瓷膜进行40℃低温清洗.中试试验结果表明清洗后,...     

多孔陶瓷膜支撑体在HNO3溶液中的腐蚀性能研究

为了考察陶瓷膜在苛刻体系中的应用性能,研究了管式多孔陶瓷膜支撑体(质量分数99%Al2O3)在硝酸溶液(温度20—90℃,浓度1—10 mol/L)中的微观结构演变、质量损失率、腐蚀掉的元素成分随时间的关系,以及支撑体的孔结构、纯水通量和机械强度随其质量损失率的变化关系。结果表明主要在支撑体颗粒间的烧结颈部发生了选择性的腐蚀,在腐蚀初期其质量损失主要是由于烧结颈部中Na,Ca,Al等元素的溶解。支撑体的耐腐蚀性能与其烧结颈部的杂质含量密切相关。多孔支撑体的机械强度随支撑体在HNO3溶液中的质量损失率增大而逐渐降低。所用的多孔陶瓷膜支撑体具有优异的耐腐蚀性能。该研究为进一步提高支撑体的耐腐蚀性能及预测陶瓷膜在酸性环境中的使用性能奠定了基础。