2020年油田压裂返排液处理技术.pdf

我国油田大部分属于低渗透油田，随着我国油田的不断开发，为了提高采收率，勘探开发关键技术主要是压裂工艺，然而随之带来的环境问题也越来越引起人们的广泛关注。

压裂返排液排放量不断增加，一方面造成环境污染，另一方面水资源短缺，生产成本提高。

由于现在很多油井在压裂完成后返排液未经处理就直接外排到环境中，其化学成分复杂，不但污染了环境也浪费了资源，因此油田压裂返排液的治理对于油田尤其是西部干旱地区的井场增产至关重要。

就当前研究现状综合分析，油田压裂废液中添加剂种类繁多，处理难度较大，处理压裂废液主要采取物理法、化学法和微生物降解法。

1物理法物理法主要包括挖坑填埋、絮凝法、膜过滤法、气浮法等。

1.1挖坑填埋对环境要求不高的地方可直接挖坑填埋，废压裂液采用深坑填埋，但这种方法正处于淘汰阶段。

1.2絮凝法絮凝法处理高浊度、高色度的废水是最基木的一种方法，其特点是处理时间短，投加方便，基木不需要什么装置，缺点就是会产生大量的沉淀，处理固渣又会产生一个新的问题。

但是总体来说对于处理压裂返排液，絮凝方法是效果较理想的方法，关键是根据废水的性质，选择合适的絮凝剂。

絮凝的机理可分为四种，分别是双电层压缩机理、吸附电中和作用机理、吸附架桥作用机理与沉淀物网铺机理。

这四种机理在水处理中并不是单独发生的，往往是协同作用，当然通过分析水中的胶体带电性、分析水中元素可以初步估计何种机理占优势，通过机理可以初步选择絮凝剂的种类，进一步通过实验分析影响絮凝的因素，选择最佳的絮凝剂。

压裂作业中使用的压裂液含有大量的高分子聚合物，返排液黏度大，将影响絮凝剂有效扩散，减弱悬浮物等的聚结沉降能力，从而影响化学絮凝的处理效果。

为提高处理效果、减少化学药剂用量和降低成本，宜采用絮凝沉降和氧化工艺相组合的处理技术。

1.3膜过滤法随养国家经济发展转型，政府和老百姓对环保的重视，现在很对地方对废水排放严格要求，使用膜分离技术用于生活污水和工业废水处理。

膜技术是一门新兴的多种学科交叉的高技术，以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离氮源操作技术，经过多年的研究取得了显著的成就。

11.2 项目实施方案11.2.1压裂返排液分析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，返排的压裂废液中含有大量的胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂，众多添加剂的加入使压裂液具有较高的COD值、高稳定性、高黏度等特点，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废水中除去。

总的来说，压裂废液具有以下特点：（1）成分复杂。

返排液主要成分是胍胶和高分子聚合物等，其次是SRB菌、硫化物、硼酸根、铁离子和钙镁离子等，总铁、硼含量都很高。

（2）处理难度大。

悬浮物是常规含油污水处理中最难达标的项目，压裂返排液组分的复杂性及其性质的独特性决定了其处理难度更大。

（3）处理后要求比较高。

处理后的液体不仅粘度色度要达标，里面的钙镁离子、铁离子、和硼酸根离子均要去除，否则会影响后续配制压裂液的各项性能。

11.1 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。

国内对早些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。

油田压裂返排液的深度处理技术研究【摘要】现阶段，压裂作业作为当前油井增产的重要措施，有着非常重要的作用。

另外，在对油井实施压裂时，应适当添加一些助剂，以实现石油增产的目的。

此外，由于油田在开展压裂作业时，所产生的返排液对油田水体会造成污染，因此这就要求我们应切实做好对压裂返排液的相关处理工作。

本文就结合油田在进行压裂作业的同时存在的问题与现状，对压裂返排液技术进行相应的研究与讨论。

【关键词】油田？压裂作业？油井增产？助剂？压裂返排液压裂液依据一定标准分为水基压裂液体以及油基压裂液还有乳状压裂液和泡沫压裂液等等。

而现在使用最广的就是水基压裂液，由于它自身具备低摩阻以及高粘度还有悬砂性好等诸多优点，因此它成为了油井压裂作业过程最为主要的一种压裂液类型。

1 压裂返排液其相应的性质和组成在当前的油井生产作业过程中，往往会产生一些反派压裂废液，而这些废液因其本身组成成分相对复杂，再加上浓度高以及黏度较大等原因，导致其在集输流过程中会存在一定困难，并造成后续流程无法持续平稳运行等情况。

并表现为在当前的压裂返排液中因其悬浮含量不断升高，进而致使砂滤装置在使用过中出现效率低下以及更换周期逐渐缩短；因作业中，下沉污泥经常会黏贴在专用板框过滤机内部的隔膜之上，所以使得过滤膜在应用中损坏严重，如果频繁更换，势必很难使得污泥通过过滤膜而压滤成饼。

压裂液其本身组成相对比较复杂。

就拿我们常见的水基压裂液来说，其成分主要有：0.4%的助排剂，0.16%的破乳剂以及0.4%的黏土稳定剂还有0.5%的杀菌剂与0.45%的翔丙基瓜胶等等。

而其作业过程中常用的交联剂则主要是由化学元素过硫酸铵以及硼砂组合而成，其实际含量依据标准主要为0.6%和0.45%。

将压裂液同相应的交联剂按照混合比例为100：10的比例依次注入到底层。

而等到破胶之后所返排出来的一些压裂液中，还是存有一定有机物以及不完全冻胶。

另外也可以选择使用相应的红外光谱来对压裂液其自身的组成物质进行相应的分析和判断。

油田压裂返排液的无害化处理赵猛(北京丰瑞新科能源科技发展有限公司， 北京 100015)摘要：油田压裂返排液处理难度大，且成分复杂，许多处理手段成本高，实际应用率低，仍处于研究阶段。

压裂返排液不利于生态环境的发展，因此本文对油田压裂返排液无害化处理技术进行了相关研究，并对新处理技术做了一定介绍。

关键词：压裂返排液；无害化处理；研究油田在开发中将会有许多废固、废液产生，而这些废液物主要是在钻井、修井等过程中，会产生许多固体悬浮物、石油、无机物和操作中使用的添加剂等，不仅复杂不好处理，还不利于生态环境的保护。

生态文明的建设是我国发展的重点，我国政府相继出台了新环保法律法规、标准等，从而提升油气田在开发中创新、环保、升级技术，不断加强对废弃物的治理和管控。

油田压裂反排液无害处理项目，主要是通过压裂废液处理工艺，把净化后的压裂液回收，用作再配置压裂液，让水资源得到循环利用，从而达到废物利用目的，不仅利于资源的合理利用，还利于环境的保护。

1 油田压裂返排液特点耗水量比较大是油田水力压裂的一个特点，通常每口井用水量在19000m 3左右，需水罐车仅运输就达到1000次左右。

60%到80%占注水压裂液水量的压裂返排液会返回到地层。

油田压裂返排液特点主要有三点：第一，污染物含量高且种类多，组分复杂。

在油田压裂返排液中含有大量高分子聚合物、浓度很高的胍胶，此外还有铁、硫化物、SRB 等，总硫含量和铁都已达到约20mg/L。

第二，乳化度高、黏度大，就其黏度来讲，仅放喷液就已高达0～20MPa·s，相比而言近排液黏度就比较低。

在压裂中因所用复合型压裂液乳化度过高，所以产出的压裂废水不仅气味含刺激性，且废水颜色深，黏稠度高，静置沉降出水难度大。

第三，难以处理。

因各类添加剂应用于压裂液中，导致压裂返排液的TDS、COD、TSS 普遍偏高，使得处理难度增加，若直接将其回注将会造成地层污染，而进行外排也会污染周边环境。

压裂返排液回⽤技术简介压裂返排液重复利⽤处理技术简介⼀、前⾔在油⽥⽣产过程中，为了提⾼产量，需要对⽣产井采取各种措施，压裂是其中⼀种，压裂后⼜⼤量的液体排除地⾯，如果处理不当会对环境产⽣污染。

⽬前最主要的处理⽅法是处理后回注，这样处理会产⽣⼤量的固体废物，同样造成⼆次污染；由于国家对环保要求越来越严格，因此零排放，零污染应该是今后压裂返排液处理的⽅向。

根据这⼀的思路我们对压裂返排液做了⼤量的试验⼯作，由于返排液中含有对压裂液有⽤的组份，因此返排液重复利⽤配压裂液是最经济有效的⽅法，因此，试验重点是压裂返排液回⽤试验。

⼆、研究思路压裂液⾥边添加很多化学添加剂，加上地层⽔中部分有害离⼦，压裂返排液不能直接⽤来配压裂液。

必须通过物理或者化学的⽅法将对配制压裂液有害的组份除去、或者屏蔽掉，将有⽤的组份保留。

有害组份是影响配胶、交联的⼀些组份，⽐如⾼价离⼦、硼和细菌等，针对这些组份，我们做了⼤量的试验⼯作，研制除了⼀套⾏之有效的处理⽅法。

该技术可⼀次性除去对配胶有影响的组份，⾼价离⼦和硼。

通过⼤量实验成功研制出了可⼀次除去硼、⾼价离⼦的及悬浮物的药剂FT-01。

三、处理⼯艺该技术采⽤独特处理药剂，可在普通的污⽔处理⼯艺中应⽤，凡具有污⽔处理的场合就可以正常使⽤，不需要另添加其他额外处理设备，该技术⼀次加药搅拌即可除去钙、镁、硼等对配制压裂液有害成分，操作简单易⾏、运⾏可靠平稳，处理⼯艺流程如下：压裂返排液，加药搅拌，沉降分离，过滤，配液⽔。

处理⼯艺说明：返排液加⼊带有搅拌器的反应罐中，加药、调PH，搅拌搅拌时间5-10分钟，静⽌沉降，上清液打⼊过滤罐过滤，下边沉淀部分进⼊固液分离，分后固体另处理，污⽔进⼊过滤罐过滤，过滤后清⽔调PH值后即可作为压裂液配制⽔，进⾏压裂液配制。

压裂返排液室内处理实验照⽚：四、压裂液配制压裂返排液返排地⾯后，⾸先加药处理，处理后的返排液可以直接配压裂液，配制⽅式和清⽔配制完全⼀致，⽤该处理⽔配制出的压裂液完全达到清⽔配制压裂液各项性能。

处理返排油田压裂液的研究方案压裂作业返排出的残余压裂液含有胍胶、杀菌剂、石油类及其他添加剂，如不经处理而外排，将对周围环境造成严重污染。

处理压裂废液主要采取物理法、化学法和微生物降解法，物理法主要包括絮凝法、膜过滤法、气浮法等，化学法主要包括氧化法、电解处理法等。

目前针对压裂返排液的新处理技术是絮凝法、氧化法、生物法、吸附法的联合技术，技术的关键问题是如何快速、高效地去除COD。

1.设计依据1.1压裂液的配方压裂液分为水基、油基和多相压裂液三大类，以油作溶剂或作分散介质配成的压裂液是最早采用的压裂液，这主要是它对油(气)层的损害比水基压裂液要轻，它的特性黏度比水基压裂液更具有吸引力。

但油基压裂液成本高，施工上难于处理。

因此现在只用于水敏性强的地层或与水基液接触后渗透率下降的地层，水基压裂液也最常用，约占整个压裂液用量的70%。

油基压裂液主要包括：（1）稠化油压裂液。

它是稠化剂（如脂肪酸铝、磷酸酯盐等）溶于油中配成。

（2）油包水压裂液。

它是一种以油为分散介质，水作分散相，油溶性表面活性剂作乳化剂配成的压裂液。

如以淡水作水相、以柴油作油相，以月桂酰二乙醇作乳化剂，即可配成。

(3)油基泡沫压裂液。

它是以气体(CO2和N2)作分散相，以油作分散介质配成。

水基压裂液一般是水冻胶压裂液，是用交联剂将溶于水的增稠剂高分子进行不完全交联，使具有线性结构的高分子水溶液变成线型和网状体型结构混存的高分子水冻胶，由稠化剂、交联剂、缓冲剂、黏土稳定剂、杀菌剂和助排剂等组成。

多相压裂液由泡沫压裂液等。

泡沫压裂液是一个大量气体分散于少量液体中的均匀分散体系，主要成分有气相、液相、表面活性剂和泡沫稳定剂等其他化学添加剂组成。

不同配方压裂液的返排液处理方法大相径庭，了解压裂液的配方和对返排液的指标分析使得对水处理的方案更加有针对性和高效性。

1.2压裂返排液的水质分析压裂返排液外观呈浅黄色，并伴有强烈的刺激性气味，黏度较大，表面无明显浮油。

浅谈压裂酸化返排液处理技术方法摘要：酸化技术是一种利用酸液与近井或储层中矿物反应、提高渗透率、提高油气井产量或增加注水井注入量的技术措施。

酸化施工结束后，残酸液会排至地面继而形成酸化废液。

酸化废液pH低、成分复杂，对其处理后回注储层或外排对保护环境有重要意义。

关键词：压裂酸化，返排液，处理，技术前言酸化技术是提高储层中油、气渗流能力及增加油气井产量的重要措施之一。

酸化过程是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合溶液，利用酸与地层或近井地带部分矿物的化学反应，溶蚀储层中孔隙或天然裂缝壁面岩石，增加孔隙和裂缝的导流能力，从而达到油气增产或注水井增注的目的。

酸化作业完成后，残酸通过注入井返排至地面，形成酸化废液。

为了提高对储层的改造效果，常将压裂与酸化过程相结合，在足以压开油气层形成裂缝或张开油层原有裂缝的压力下，对油气层酸压的一种工艺。

酸化压裂液体系由增粘剂、盐酸、有机酸等主剂及缓蚀剂、铁稳定剂、杀菌剂等组成，致使返排出的酸化压裂废液具有污染物含量高、酸性及腐蚀性强等特点，未经处理外排对环境会产生严重污染。

对其处理后回注或回配酸化压裂液是其重要出路。

1压裂酸化废液污染物的种类污染物的种类主要有以下几种：第一，压裂酸化施工中产生的废液。

其主要有压裂施工中压裂液的废液，施工过程中设备发生刺漏产生的冻胶，各种液体添加剂的残液，酸化施工中的残酸，施工后清洗罐体时产生的废水废液，尤其是用液量大的工程要求大罐数量多，产生的废液不可忽视；压裂后返排产生的废液，不同地区，不同井别的返排率在30%到85%，还有各种生活污水等；第二，压裂酸化过程中产生的固体废弃物。

比如，破胶剂使用中产生的残渣；支撑剂使用过程中产生的残渣；各种化工料的包装袋。

这些污染物处理不好，极易造成严重的环境污染；第三，因压裂酸化产生的气体污染源。

其主要包括酸化作业中盐酸挥发产生的废气、泵车造成的尾气等；第四，其他污染源。

比如，压裂酸化过程中的噪声污染；作业过程中人为产生的各种垃圾；特殊添加剂造成的污染。

压裂返排液处理与重复利用技术1压裂返排液处理技术1.1达标外排为了有效防止生态环境及地下水污染，近几年国家能源局大力推进压裂返排液处理技术研究。

目前，我国压裂返排液外排的水质标准采用的是石油天然气行业标准SY/T5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》和国家标准GB8978—1996《污水综合排放标准》，主要水质指标包括pH值、色度、悬浮物、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、石油类及细菌含量。

处理工艺包括pH 调节、混凝沉淀、油水分离、杀菌及氧化处理等，最后通过清水稀释达到安全排放标准后再进行外排。

由于返排液的复杂性和稳定性，导致处理难度大，成本太高，而且现有的处理工艺都无法去除返排液中的高浓度盐类物质。

虽然各类标准都未对盐类物质作具体要求，但高浓度的盐水排入生态环境会造成许多不良影响。

另外，对于大多数缺水区域，对大量的返排液进行处理后外排也是对水资源的浪费，因此将返排液处理后外排并不是一个好的选择。

1.2处理后回注将压裂返排液经过处理达标后再回注地层，这不仅可以有效解决返排液的排放问题，还能弥补注水开发过程中对用水的需求。

处理后的返排液需达到石油天然气行业标准SY/T5329—2012《碎屑盐油藏注水水质推荐指标及分析方法》的要求方能进行回注，同时还要采取切实可行的措施，防止地层污染。

由于回注水仅对油含量、悬浮物含量及粒径有较严格要求，因此相对于返排液处理后外排，对其处理后再回注不仅可以节省大量水资源，同时也降低处理成本。

然而，由于返排液不仅悬浮物含量高，而且黏度大，性质稳定，必须对其进行氧化、絮凝及过滤等操作后方能达到回注要求，因此需要外运到回注站进行集中处理，而回注站的处理能力一般很难满足大规模返排液处理的要求，且成本高、地下水环境风险不明确。

另外，这种处理方式对返排液中大量残余的稠化剂也是一种浪费。

因此，对返排液进行处理后回注也并非是最佳选择。

1.3处理后重复配制压裂液随着非常规油气资源开采力度加大，压裂用水量和压裂废水急剧增加。