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。     

涪陵页岩气开发压裂废水的污染防治技术探讨

水力压裂技术是目前页岩气开发的主要储层改造手段,水力压裂所需水量大,返排液的总返排量大、高矿化度、高COD且返排周期长,为降低对环境的污染,返排液必须经处理再排放。根据涪陵页岩气开发压裂废水情况,本研究以"前期回用-后期排放"为方向。在开发阶段压裂返排液和采气分离水经"pH值调节/预氧化-混凝"处理在工区内重复利用,开发结束后不再利用的压裂返排液和采气废水经"pH值调节/预氧化-混凝-高级氧化-反渗透-浓水处理"深度处理后达标排放。前期回用处理采用罐装车设备,后期排放处理以罐装车与深度处理的撬装装置联用,整套设备适应性强、可重复利用且方便移动。     

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。     

长宁页岩气压裂液返排液重复利用技术

大型体积压裂工艺是高效开収页岩气的重要技术措施,需要大量的地表水配制压裂液,同时压裂后返排会产生大量返排液,增大了地表水拉运用以及返排液处理的费用。因此,返排液处理回收再利用成为了目前页岩气压裂工艺的重要措施。分析了四川威进及长宁区块页岩气压裂液返排液组分,幵利用单因素分析方法评价页岩气返排液中组分对压裂液性能的影响,最后利用样品处理实验,确定了采用电絮凝+过滤+除阳离子试剂方法对返排液迚行处理,处理后的返排液达到了再次利用的标准,实现了降本增效的目的,保障了页岩气开収的可持续収展。     

压裂返排液回用技术研究

对返排液水质进行分析,研究了影响返排液回用的影响因素,压裂返排液处理剂配方为：0.15%高效络合剂+0.1%屏蔽剂+0.1%杀菌灭藻剂。处理后压裂返排液回用的压裂液体系为：0.35%瓜胶+0.35%多效压裂助剂+0.01%专用螯合剂;交联液为低用量多核交联剂+断裂催化剂。结果表明,优化的压裂返排液回用体系具有良好的耐温抗剪切,静态滤失、破胶性能和配伍性。同时形成了配套的回用工艺,采用“破胶降粘-除油-絮凝沉淀过滤-脱硼处理-成分调节”五个工序对压裂液返排液进行处理,实现了压裂返排液的重复再利用。     

页岩气返排液处理现状

页岩气作为一种清洁、低碳、高储量的非常规天然气,已成为未来天然气资源的新宠儿。但是目前其开发方式是水力压裂,该法在开发过程中会产生组分复杂的压裂液返排液。针对制约页岩气勘探开发的压裂返排液处理技术,系统梳理了国内外真对压裂返排液组成及处理技术的现状并通过与美国等发达国家技术的对比对我国未来页岩气发展进行了展望。     

压裂返排液中残余硼的清除方法研究进展

对国内外现有主要除硼技术的原理及其应用现状进行了系统调研,如化学沉淀法、膜分离法、吸附法等,并分析将其应用于压裂返排液中残余硼处理上的可行性。综合考虑压裂返排液回用技术经济指标的要求,认为吸附法较为适合处理压裂返排液中残余硼,而有效改善现有硼吸附剂的可再生性、提高官能团的负载率是该领域的主要研究方向。     

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。     

压裂返排液中残余硼的清除方法研究进展

对国内外现有主要除硼技术的原理及其应用现状进行了系统调研,如化学沉淀法、膜分离法、吸附法等,并分析将其应用于压裂返排液中残余硼处理上的可行性。综合考虑压裂返排液回用技术经济指标的要求,认为吸附法较为适合处理压裂返排液中残余硼,而有效改善现有硼吸附剂的可再生性、提高官能团的负载率是该领域的主要研究方向。     

涪陵气田页岩气井临界携液流量计算新模型

气井井筒积液会引发产量下降,井口压力降低等一系列问题,影响气井的正常生产。目前对于积液预测所使用的临界携液模型主要有:Tunner模型、Coleman模型、李闽模型等,它们之间的差别为携液系数的变化,无本质区别。为了更准确的预测涪陵气田页岩气井的临界携液流量,基于Tunner模型,考虑返排液量和井斜角对临界携液流量的影响,得到了适用于涪陵气田页岩气井的临界携液模型。     

页岩岩心活性水浸泡前后渗透率变化规律实验研究

运用非稳态脉冲超低渗透率测量仪对页岩储层渗透率进行测量,得到页岩渗透率随孔压、轴压和围压的变化规律并且确定了页岩的应力敏感性和各向异性,为页岩储层渗流特性研究提供了理论基础。通过页岩在特定的工作液中污染不同的时间前后的渗透率变化,来反映工作液对页岩储层的伤害程度。研究成果可为页岩气井钻完井、增产改造和开采过程中储层保护提供基础参数。     

四川盆地志留系页岩CH4和CO2吸附特征

页岩气是一种非常具有开发潜力的非常规天然气能源。选取四川宜宾地区志留系龙马溪组页岩,对总有机碳、黏土矿物含量和镜质体反射率等储层性质进行表征,通过场发射扫描电子显微镜和低温氮气吸附-解吸方法对页岩的孔隙结构进行分析。从孔隙结构表征发现,页岩中有大量的孔隙发育,并且大多数孔隙的尺寸在100 nm以下,微孔对总比表面积的贡献最大,中孔对孔体积做出了较大贡献。对页岩样品分别进行了CH₄和CO₂单组分气体的等温吸附实验,分析了影响页岩吸附气体能力的因素,考察了页岩样品CO₂/CH₄的选择性。结果表明,页岩对CO₂的吸附量要远大于对CH₄的吸附量;有机质含量TOC和孔隙结构对页岩的吸附有很大影响,呈正相关;温度越高,页岩对气体的吸附能力越差;单位压力变化对吸附的影响随着压力的增高而下降,逐渐趋于平缓;在竞争吸附中,页岩对CO₂有更高的选择性。     

天然气水合物的形成机理及防治措施

天然气水合物是在天然气开采加工和运输过程中,在一定温度和压力下,天然气与液态水形成的冰雪状结晶体。在天然气开采加工和运输过程中,会堵塞井筒管线阀门和设备,从而影响天然气的开采、集输和设备的正常运转。本文通过分析天然气水合物的形成条件,得出了几条具有实际意义的水合物防治措施,对天然气的安全生产具有一定的现实意义。     

温度对油页岩快速热解特性的影响

采用喷动载流床快速热解装置,研究桦甸大城子4层油页岩的低温快速热解特性.采用改变气速的方法使不同热解温度下气体的停留时间一致,探讨不同热解温度对油页岩热解的气、液、固三相产物的产率、组成以及三者之间相互关系的影响,确定了在以获得液体燃料为主要目的时,530℃为桦甸大城子4层油页岩低温快速热解的最适宜温度.     

Displacement of shale gas confined in illite shale by flue gas: A molecular simulation study

The shale gas is an unconventional supplementary energy to traditional fossil energy, and is stored in layered rocks with low permeability and porosity, which leads to the difficulty for exploration of shale gas. Therefore, using CO₂ gas to displace shale gas has become an important topic. In this work, we use molecular simulations to study the displacement of shale gas by flue gas rather than CO₂, in which flue gas is modeled as a binary mixture of CO₂ and N₂ and the shale model is represented by inorganic Illite and organic methylnaphthalene. CH₄ is used as a shale gas model. Compared to the pure CO₂, flue gas is easily available and the cost of displacement by flue gas would become lower. Results indicate that the pore size of shale is an important factor in the process of displacing shale gas and simultaneously sequestrating flue gas, while the flue gas N₂-CO₂ ratio shows a small effect on the process of CH₄ displacement, because the high partial pressure of flue gas is the main driving force for displacement of shale gas. Moreover, the geological condition also has a significant effect on the process of CH₄ displacement by flue gas. Therefore, we suggest that the burial depth of 1 km is suitable operation condition for shale gas displacement. It is expected that this work provides a useful guidance for exploitation of shale gas and sequestration of greenhouse gas.     

Modular methanol manufacturing from shale gas: Techno‐economic and environmental analyses of conventional large‐scale production versus small‐scale distributed,modular processing

This article presents comparative techno‐economic and environmental analyses of four representative shale gas monetization options, namely, conventional shale gas processing, large‐scale methanol manufacturing, modular methanol manufacturing with shale gas supplied by pipelines, and modular methanol manufacturing with consideration of plant relocation. We first present shale gas supply models for the four gas monetization options. Next, the process designs for shale gas processing and methanol manufacturing from shale gas are described. We develop detailed process simulation models for shale gas processing and methanol manufacturing with different scales using raw shale gas extracted from the Marcellus, Eagle Ford, and Bakken shale plays. On this basis, techno‐economic analyses and environmental impact analyses are conducted for the four shale gas monetization options to systematically compare their economic and environmental performances based on the same conditions. The results show that modular methanol manufacturing is more economically competitive than conventional shale gas processing, although it leads to higher environmental impacts. Besides, modular methanol manufacturing is better than large‐scale methanol manufacturing for raw shale gas produced from distributed, remote wells from both economic and environmental perspectives. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 495–510, 2018     

页岩气水平井小层钻遇率与产量差异分析

地质因素和工程因素是非常规储层开发评价的关键技术指标。为此,选取工程质量相近和生产制度相近的水平井,结合地质沉积、取芯测井资料,储层小层钻遇率等资料综合分析。结果表明:储层小层钻遇率是影响页岩气产量的主要地质因素,通过分析结果认识,对下一步页岩气开发提产增效具有一定指导意义。     

油页岩含氧低温载气干馏过程实验

油页岩干馏生产页岩油是油页岩的主要加工利用方式。为降低油页岩干馏所需热载气温度,以延长载气预热器使用寿命并实现节能操作,本文向热载气中掺入一定比例氧气,对含氧低温载气情况下的油页岩干馏过程进行了研究。测定了油页岩在含氧气体氛围中热解时的反应器床层升温特性,对气液相产物组成进行了分析并与无氧干馏产物进行了比较。结果表明,含氧低温载气干馏过程能够通过载气中的氧气与油页岩反应产生的热量使油页岩达到其干馏所需要的温度,页岩油收率及其成分与无氧高温载气干馏过程接近、而轻组分含量更高,并且含有更多的具有O—H键和C==O键官能团的化合物。本文研究结果为油页岩干馏生产页岩油提供了一种新的技术方法,具有较好的工业应用前景。     

油页岩地面干馏技术研究

近年来,随着国际石油供求矛盾的不断突出和石油价格的居高不下,油页岩资源逐渐引起了众多科研人员的青睐.油页岩是一种重要的非常规油气资源.世界油页岩分布范围广,储量十分丰富,其探明可采储量如果折算成页岩油,数倍于世界原油的探明储量.页岩油作为石油的一种理想替代品,进行油页岩制油技术的研究不仅蕴含巨大的商业利益和经济价值,对国家安全和能源战略也具有十分重要的意义.油页岩制取页岩油的技术可分为地面干馏技术和原位开采技术.地面干馏技术的工艺和设备发展比较成熟,也是目前制取页岩油最主要的途径.根据颗粒粒度的大小又可分为块状干馏技术和小颗粒干馏技术.着重介绍的块状油页岩干馏技术有抚顺炉技术、Kiviter技术和Petrosix技术,小颗粒干馏技术有Tosco-Ⅱ技术、ATP 工艺和Enefit-280工艺等.最后指出了油页岩地面干馏技术的发展趋势.