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。     

用于压裂返排液超支化交联剂的合成及其性能评价

以聚乙烯亚胺、乙二醇、多元醇、硼砂为主要原料合成超支化聚氨基硼和四乙烯五胺硼酸酯交联剂,并对产物进行结构表征及压裂返排液重复配液性能测试。将0.35%羟丙基胍胶溶液与合成的聚超支化氨基硼交联剂以100∶0.4交联比交联,形成的压裂液冻胶体系在7 min左右达到压裂液黏度要求,在80℃、170 s^-1连续剪切70 min时压裂液黏度在100 mPa·s左右,满足行业标准要求(黏度>50 mPa·s)。对此过程进行破胶,破胶液黏度最终为3.2 mPa·s,破胶液中的残渣浓度为198 mg/L。与之相比,四乙烯五胺硼酸酯交联剂体系不能满足返排液的配液要求。用破胶后的压裂返排液再次进行配液,将温度设置到80℃、170 s^-1不间断剪切70 min,将压裂液中的黏度调整至50 mPa·s以上,破胶液黏度为3.4 mPa·s。该交联剂使压裂返排液能重复利用。这对节约水资源、降低环境污染具有广阔的工业化前景。     

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。     

破胶-气浮-过滤组合工艺处理油田压裂液返排液

针对压裂液返排液CODCr浓度高、稳定性高、粘度高的特点,采用破胶-气浮-过滤组合工艺对压裂液返排液进行处理,考察其处理效果。先在电絮凝电压为20 V、反应时间为20 min,或者在微电解停留时间为40min、Fenton处理单元Fe~(2+)的质量分数为0.20%、H_2O_2投加量为0.8%的条件下进行破胶预处理,再在浮选剂投加量为1 000 mg/L、回流比为35%的条件下气浮处理8 min,最后经两级压力过滤处理,出水水质达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的要求。     

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。     

氧化破胶-絮凝过滤工艺降黏处理压裂返排液的研究

针对压裂返排液黏度较大、有机污染物含量高和处理难度大的特点,采用以Fenton试剂为氧化剂,聚合氯化铝为絮凝剂的氧化破胶-絮凝过滤工艺对其进行降黏处理和回收利用,并以黏度为指标,考察了Fenton试剂中H_2O_2(30%)、FeSO_4(0.5 mol·L~(-1))添加量及溶液pH、氧化破胶反应时间、絮凝剂种类和用量对降黏效果的影响。结果表明,对于100 mL黏度为16 m Pa·s的油田压裂返排液,当溶液pH为3.0,Fenton试剂中H_2O_2和FeSO_4添加量分别为0.48 mL和0.3 mL,反应时间为50 min时,氧化破胶效果最佳;氧化破胶后的溶液再经0.5 g聚合氯化铝絮凝过滤处理后,黏度可以降至1.1 m Pa·s,溶液中的大部分污染物也被除去,可以实现循环回收利用。     

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。     

混凝-二次氧化工艺处理压裂返排废液的研究

针对压裂返排产生的返排液COD严重超标,若不妥善处理将严重破坏环境的问题,采用混凝-二次氧化联合工艺处理压裂返排废液。通过试验对比,采用2 000 mg/L的试剂P与1 000 mg/L的试剂PA复配使用作为絮凝剂,以投加量50 mg/L、相对分子质量1 200万的试剂M为助凝剂,进行混凝处理;一次氧化采用氧化剂N,投加量为2 500 mg/L,氧化时间40 min;二次深度氧化采用Fenton试剂,通过正交试验确定p H值为3,H2O2与Fe2+投加量分别为0.2 mol/L、0.075 mol/L,氧化时间45 min。3个阶段的COD去除率分别为23.8%,41.3%,31.0%,总去除率为96.1%,废液COD由2 241 mg/L降至87.4 mg/L。     

含压裂返排液污油泥减量化处理技术研究及应用

针对含压裂返排液含油污泥,通过大量实验研究不停产处理技术。结果表明最佳条件为:破乳剂投加浓度为150 mg/L,絮凝剂投加浓度为100 mg/L,处理温度为55℃,离心分离机转速为4 000 r/min,离心时间为6 min。配套撬装化处理设备,现场处理含压裂返排液含油污泥后油样中含水0.15%、机杂含量0.3%,水样中含油30 mg/L、悬浮物含量40 mg/L,固体样中含水15.6%、含油0.6%,污油泥减量率83.8%,现场污油泥处理达到了较好的减量效果。     

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。     

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。     

非常规油气藏压裂返排液资源化利用研究

对非常规油气藏压裂返排液的特点、物性及污染指标进行分析,提出采用破胶混凝技术对返排液进行预处理分离,其水相可再配制压裂液用于现场压裂施工。研究了破胶混凝剂及其优化工艺和压裂液再配制技术,评价了再配制压裂液的主要技术指标及性能,并与清水配制压裂液进行对比。结果表明,再配制压裂液具有基液黏度高,抗温性能较强,易于破胶、返排,残渣量较低及防膨性好等特点。该技术能够实现废液资源化利用,达到节能减排的效果。     

可重复利用合成聚合物压裂液体系的室内研究

为解决油田大量压裂液返排液再处理困难,费用高的难题,本文主要进行了聚合物室内合成配方优化和二次利用的压裂液性能评价两方面的研究。通过对压裂液二次利用过程中稠化剂、交联剂、破胶剂的优选,得到的压裂液体系在100℃、170S-1条件下剪切120 min后,二次利用时的黏度稳定在130 mPa·s左右,破胶液表面张力为24.23 mN/m,达到了压裂液行业标准及现场施工要求,为油田大量压裂液返排液再利用提供了室内实验基础,对实现油田压裂液可循环利用有重大意义。     

子北采油厂生物酶破胶剂室内实验研究

目前子北采油厂大多使用过硫酸铵破胶剂对压裂液进行破胶,压裂后由于破胶不彻底,返排困难,对储层造成了很大的伤害,严重影响油井产能。为解决该问题,本文引入了Pif.Enzyme生物酶破胶技术,并对该技术进行室内实验研究,结果表明生物酶破胶技术可改善压裂液破胶效果,降低返排难度,减小储层伤害,对增加油井产量具有很重要的指导意义。     

混凝-高级氧化组合工艺处理压裂返排液研究

对川西区块压裂返排液的特征及组成进行了分析,选用预处理—Fenton—BDD高级氧化-活性炭过滤处理工艺处理该废液。试验以COD为目标因子优化了工艺参数。以Ca O和PAC为破胶絮凝剂,投加质量浓度分别为9、4 g/L;Fenton反应p H=3.5,Fe SO_4·7H_2O投加质量浓度9.0 g/L,H_2O_2加量10 m L/L,反应时间1 h;BDD氧化单元电流密度60 m A/cm~2,反应时间2 h;椰壳活性炭过滤水力停留时间5 min,出水COD≤100 mg/L,COD去除率≥97%,出水可直接综合利用。     

高分子絮凝剂对压裂返排液处理的研究

选用不同的高分子絮凝剂对油气田压裂返排液进行絮凝处理试验，通过絮凝条件的试验，优选出最佳的絮凝剂，并确定出适宜的pH值、絮凝药剂的投加量、搅拌时间以及澄清时间等最佳絮凝试验条件，使压裂返排液废水中CODcr值的去除率达较高水平。     

疏水缔合聚合物破胶性能研究

压裂液能否彻底破胶返排是决定压裂施工是否成功的关键因素之一。本文主要研究了以过硫酸铵(APS)作为破胶剂,疏水缔合聚合物压裂液(BCG)破胶液粘度随破胶温度、破胶剂浓度的变化情况,以及表界面张力、残渣和伤害等。     

油田水基含油废弃钻井液化学脱水工艺研究

对油田水基含油废弃钻井液,进行稀释、酸化、气浮、混凝处理,通过表征废弃钻井液的比阻和分离液的浊度,获取了实际工程所需的工艺参数。最佳工艺为:废弃钻井液稀释倍数为2,p H值为6.5,曝气15min,除去上层浮油,破胶剂的投加量为1.2%,絮凝剂的投加量为0.5‰。该工艺可破坏水基含油废弃钻井液的稳定体系,获得较好的脱水效果,固液分离后出水率为50%~60%,泥饼无返浆能力。     

石楼西混合水循环压裂液体系应用

为提高返排液重复利用比例问题,结合混合水压裂技术的发展及在鄂尔多斯盆地的应用,提出了循环压裂液体系.处理水中各离子质量浓度普遍高于现场清水中的浓度,前者配置的线性胶黏度为23 mPa·s,低于后者约2 mPa·s;同时,前者配置的交联胶耐温耐剪切性能明显弱于后者,70℃剪切70 min黏度降低至50mPa·s以下.处理水配置的破胶液表界面张力数值分别为25.49 mN·m-1和7.81 mN·m-1,均低于现场清水配置的破胶液,基本满足现场应用要求.     

化学复合混凝法预处理切削废水的研究

切削液废水是一种高浓度难降解的有机废水,需要预处理降低后续深度处理的负荷。本文采用复合混凝法对切削液废水的预处理效果以及作用机理进行研究。结果表明:影响混凝效果的主次因素为:p H值混凝剂投加量搅拌强度温度。混凝剂使用PAC与PAM复配时效果最好,且当PAC投加量为3 g/L、PAM投加量0.2 g/L、p H值为7.0~8.0、温度为室温、搅拌强度为快速250 r/min、慢速50 r/min时,COD去除率可高达93.8%以上。