油气井压裂废液处理技术
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油气井压裂废液处理技术
1、压裂废液的特点
压裂是油气井增产的主要措施之一,为各油田普遍采用。
常规压裂施工所采用的压裂液体系,以水基压裂液为主。
压裂施工后所产生的压裂废液主要来源于两个方面:一是施工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水;另一个方面就是压裂施工完成后从井筒返排出来的压裂破胶液,以及施工剩余的压裂原胶液(基液)。
压裂废液组成复杂,与压裂液种类、地层性质等有关。
总的来说,压裂废液具有以下特点:①间歇排放,每口井排放量在10~200m3之间;②由于含有大量高分子有机物,COD浓度高,一般从数千到上万mg/L不等;③废液中石油类含量在10~1000mg/L之间。
另外,根据现场施工状况,压裂废液可能还具有粘度大、浊度高、含盐量高等特点。
2、国内外研究现状
由于压裂废液具有粘度大、稳定性好、COD高等特点,环保达标处理难度较大。
国外对压裂废液的处理主要是回收利用。
根据国外报道的技术资料看,他们对压裂废液的处理技术和工艺相对简单,一般采用固液分离、碱化、化学絮凝、氧化、过滤等几个组合步骤,处理后的水用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用水。
这种处理方式不仅降低了处理压裂废液的费用支出,而且还减少了污染物的排放。
国内对压裂废液的处理主要采取以下一些方法:①废液池储存:将施工作业中产生的压裂废液储存在专门的废液池中,采用自然蒸发的方式干化,最后直接填埋。
这种处理方式不仅耗时长,而且填埋的污泥块仍然会渗滤出油、重金属、醛、酚等污染物,存在严重的二次污染。
②焚烧:这种方式虽然可以在一定程度上控制污染物的排放,但仍然会造成大气污染。
③回注:将压裂废液收集,集中进行絮凝、氧化等预处理,然后按照一定比例与采油污水掺混进行再处理,处理后的水质达标后用作回注用水。
该方法存在大量的运输费用,成本较高。
近年来,随着国家对所有工业污染物的排放实施强制性的标准,对石油化工领域内环境保护要求越来越严格, 在压裂废液的处理技术上也探索了一些新方法。
主要有:
吸附的方法将COD从6760mg/L降至2260mg/L后,再进行15~35天的生化处理,可以使出水水质达到Ⅰ级排放标准。
该方法成本较低,处理后水质好,但处理时间长,需要较大的生化池,不适合分散性油气井压裂废液的现场及时处理。
(4)王松等提出的纳米光化技术:混凝-氧化-吸附-光化。
COD值为5100mg/L的压裂废液在采用化学混凝、氧化剂氧化、吸附剂吸附后,COD值降为142.5mg/L;然后进行纳米TiO2光催化氧化处理,COD值降为123mg/L,与系统水按1:10混配,无沉淀出现,达到了回注标准。
(5)刘真等提出的“絮凝-氧化法”:化学絮凝-隔油-次氯酸钠/紫外光氧化。
运用该方法,将COD值为6500mg/L的洗井返排液经过化学絮凝-隔油法处理,再用次氯酸钠结合紫外光进行深度处理,可氧化分解难处理的一部分高分子有机物。
结果表明,在适宜的处理条件下,该法可有效去除水中COD 和油类物质,去除率分别为98.9%和98.3%。
该方法以洗井返排液作为研究对象,虽然COD值也高达6500mg/L,但压裂废液中的组分要比洗井返排液复杂得多,能否用该法处理压裂废液还不能确定。
对压裂废液的达标处理,含油量、悬浮物、浊度、细菌含量等指标,一般采用絮凝、氧化等步骤处理即可达标;而COD值,由于压裂废液有机添加剂种类繁多,使得降低COD值的难度较大。
因此,目前国内处理压裂废液的技术和方法也主要体现在对废液COD值的降低上。
主要包括:(1)絮凝法(混凝法)
絮凝法就是往废水中投甲一定量的絮凝剂,在适当的条件下形成絮体和水相的非均相混合体系,利用重力作用,实现絮体和水相的分离,从而达到去除污染物的目的。
通过絮凝,压裂废液中的高分子单体、高分子残渣得以去除,因此COD值大幅度降低。
一般来说,通过优选絮凝剂及助凝剂种类、优化絮凝剂加量、调节絮凝条件,能够使压裂废液的COD去除率达到40~70%。
絮凝法不仅能降低压裂废液的COD值,而且还能有效降低压裂废液的含油量、悬浮物含量、浊度等,因此,絮凝是压裂废液处理中必不可少的一个环节。