中石油内部培训教材-压裂返排液处理综述_简化版

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。

华油惠博普科技股份有限公司压裂返排液处理工艺介绍压裂返排液为压裂施工作业后剩余及从井口返排出的残余压裂液，由于在压裂时加入众多添加剂，故压裂废液残存着瓜尔胶、悬浮物、原油、返排时所带出地层中的部分盐水及其他有机添加剂等多种有毒有害难降解物质，致使其成分复杂多变，氯化物含量高，往往也呈现有“三高”（高COD 值，高稳定性，高粘度）特征。

若将压裂返排液直接进入现有污水处理系统进行处理，会对现有设备产生较强冲击，所以，有必要单独针对压裂返排液进行单独处理，降低其处理难度。

据统计，以大庆某采油厂为例，压裂返排液废水一般就近存放在井场周边，由于废水具有分散和不连续的特点，难以统一集中处理。

研发撬装式处理设备能同时满足分散和集中处理需求，具有一定的市场。

经前期调研，目前油田现有的污水处理技术不能针对性的解决压裂返排液的问题，无论是回注还是重复配液，现有的处理技术并没有完全实现达标，对其存在认识不够明确的现象，再结合一定的市场需求，有必要针对压裂返排液回注处理技术开展撬装式处理技术的研发工作，本着简易、高效、便利的原则，实际解决油田对压裂返排液处理的难题。

1、压裂返排液处理技术适用范围：重复配液处理技术针对各种交联型（包括弱交联）体系的压裂返排液处理，处理后的水可根据客户要求重复配压裂液；回注处理技术针对各类压裂液体系进行处理，处理后可达标回注或进污水站。

2、工作原理该系统模块化设计，主要包含预处理、除油、氧化、固液分离、过滤、脱水等单元，不同的成分的废水可用不同的处理单元。

压裂返排液处理技术工艺图3、技术特点（1）适用范围广，能适用各种体系的压裂返排液；（2）撬装化设备，模块化设计，方便运输；（3）药剂添加少，更环保；（4）主要进、出水指标：进水：含油含悬浮物1000 mg/l；粘度﹤5 mPa·s；出水：PH：6-9含油、含悬浮物﹤10 mg/l；细菌﹤100个/ml；钙镁﹤150mg/l铁﹤5 mg/l；回注指标能满足：《SYT 5329-94 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》标准；重复配制的压裂液能满足：《SY-T 5107-2005 水基压裂液性能评价方法》与《SYT 6376-2008 压裂液通用技术条件》标准。

压裂返排液的处理及回用赵浩楠;柯扬船;陈长凤;胡旭;刘稳【摘要】制备了沸石负载纳米TiO2催化剂和蒙脱土负载纳米零价铁吸附剂,结合传统处理技术,构建了\"絮凝—预氧化(Fenton氧化)—沸石负载纳米TiO2催化臭氧氧化—蒙脱土载负纳米零价铁吸附\"组合工艺,处理压裂返排液,考察了影响COD 去除效果的因素.实验结果表明:在催化剂投加量1.0 g/L、臭氧通入时间5 min、吸附剂投加量5.0 g/L、吸附时间4 h的最佳条件下,COD从原水的4032.60 mg/L 降至37.03 mg/L,处理后出水各项指标均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的一级标准;80℃下,出水回用配制的压裂液黏度为4.4 mPa·s,高于自来水配制和压裂返排液配制的压裂液,耐温性有一定提升.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2019(039)004【总页数】7页(P396-402)【关键词】压裂返排液;纳米TiO2催化剂;纳米零价铁;回用【作者】赵浩楠;柯扬船;陈长凤;胡旭;刘稳【作者单位】中国石油大学(北京) 理学院,北京 102249;中国石油大学(北京) 理学院,北京 102249;中国石油大学(北京) 理学院,北京 102249;中国石油大学(北京) 理学院,北京 102249;中国石油大学(北京) 理学院,北京 102249【正文语种】中文【中图分类】X524使用压裂液进行油气层压裂是提高油气产量的有效措施之一。

然而，压裂返排液的排放既影响了压裂工程效率，又造成了环境污染［1］。

研究者针对现场压裂返排液处理问题做了大量研究，处理方法主要有物理法、化学法和微生物降解法。

但现有处理技术仅是部分指标满足回用要求，仍存在出水COD较高、回用COD不稳定、氨氮去除率低、矿化度高、处理流程繁琐、成本高、实用性差等问题［2-4］。

将TiO2纳米颗粒均匀分散于沸石表面，制成沸石负载纳米TiO2复合催化剂，增加了催化剂的比表面积，有利于催化剂与水中污染物的接触，使其表现出良好的催化活性［5-10］。

压裂返排液回收处理技术概述
迟永杰;卢克福
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2009(028)007
【摘要】海拉尔油田压裂液种类多,成分复杂,黏度高.针对压裂返排液处理难度大,成本高,效果差的问题,提出以下处理工艺:返排液在废液池内自然降解→在废液池内加药预处理→电絮凝机处理→SSF污水净化机处理.压裂返排液站建成投产后的试运行证明,该处理工艺相对简单,成本低,效果好,该工艺为压裂返排液处理提供了一条新的技术途径.
【总页数】2页(P89-90)
【作者】迟永杰;卢克福
【作者单位】大庆油田海拉尔石油勘探开发指挥部规划设计中心;大庆油田物业集团物业三公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE3
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1.压裂返排液不落地回收处理技术在苏里格气田的应用 [J], 杨博丽
2.页岩气藏压裂返排液回收处理技术探讨 [J], 刘飞;潘登;覃勇
3.压裂返排液回收利用过程的杀菌处理技术 [J], 翟怀建;阿不都卡德尔·阿不都热西提;汪志臣;麦尔耶姆古丽·安外尔
4.油田污水及压裂返排液处理技术分析 [J], 王克强;陈亚联;毛智平
5.页岩气压裂返排液无害化处理技术简述 [J], 蒋道利;王丹;何化;肖华
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《裂缝闭合过程中压裂液返排机理研究与返排控制》篇一一、引言在油气田开发过程中，裂缝性油藏的开采常常需要借助压裂技术来提高采收率。

然而，压裂液在裂缝闭合过程中的返排问题一直是影响开采效率和经济效益的关键因素。

因此，研究压裂液返排机理与返排控制，对于提高油田开采效率和经济效益具有重要意义。

本文将针对裂缝闭合过程中压裂液返排的机理进行深入探讨，并提出相应的返排控制策略。

二、压裂液返排机理研究1. 返排现象描述压裂液返排是指在压裂作业完成后，部分或全部压裂液在裂缝闭合过程中被挤出并返回地面的现象。

这一现象受到多种因素的影响，包括地层特性、裂缝形态、压裂液性质等。

2. 返排机理分析（1）地层特性：地层的地质结构、岩石性质、渗透性等因素影响裂缝的闭合速度和压裂液的流动路径。

当地层渗透性较差时，压裂液在裂缝闭合过程中难以迅速排出，易导致返排现象。

（2）裂缝形态：裂缝的形态、宽度、长度等直接影响压裂液的流动和返排。

裂缝形态不规则或宽度变化较大时，压裂液易在局部形成滞留，导致返排困难。

（3）压裂液性质：压裂液的粘度、密度、表面张力等性质也会影响其流动和返排。

高粘度的压裂液更易在裂缝中滞留，不易迅速排出。

3. 影响因素研究根据众多现场试验与实验结果分析，本文认为压裂液返排主要受到以下因素影响：地层压力、裂缝闭合速度、压裂液性质等。

其中，地层压力是影响返排的重要因素之一，当地层压力较高时，有利于压裂液的排出；而裂缝闭合速度则直接影响着压裂液的滞留情况；此外，压裂液的粘度、密度等性质也会对返排产生一定影响。

三、返排控制策略针对压裂液返排问题，本文提出以下控制策略：1. 优化压裂液配方：通过调整压裂液的粘度、密度等性质，降低其滞留性，促进其迅速排出。

同时，采用环保型压裂液，减少对地层的损害。

2. 合理设计裂缝形态：在压裂作业过程中，根据地层特性和需求，合理设计裂缝形态，使其更有利于压裂液的排出。

3. 控制地层压力：通过调整地层压力，使其保持在合适范围内，有利于压裂液的排出。

油田压裂返排液的处理工艺的研究众所周知，在油田开发过程中，井下作业产生的压裂返排液是一类处理难度大的污染物。

其中含有甲醛、石油类、难降解的胍胶以及各种添加剂，使得产生的压裂返排液具有高粘度，高稳定性，高COD值的特点，导致压裂返排液排放时对环境造成了极大污染。

若处理不当，将会对企业造成极大的损失。

随着国家对石油化工领域环境保护的要求越来越严格，对压裂返排技术的需求越来越迫切，油田压裂液的处理便成为当今石油化工领域内亟待解决的问题。

标签：压裂返排液;处理;组合法;回收利用近年来，我国对石油资源的需求不断增加，随着国家对环保要求的不断提高，压裂改造后的返排液处理也成为油田开发改造过程中的重点工作。

本文针对油田压裂返排液化学试剂含量高、组分复杂、处理难度大的特点，综述了近年来物理法、化学法、生化法、组合法等压裂返排液处理工艺的研究进展，分析了各种处理工艺的优缺点，并对压裂返排液处理工艺的发展方向进行了展望，认为采用组合法处理油田压裂返排液，并对其进行资源化回收利用是压裂返排液处理工艺的发展趋势。

1.压裂返排液的特点及危害油田压裂返排液不仅含有原油、聚合有机物，还含有地层中的渗入水、各种腐生菌等，具有以下特点：（1）有机物种类多、含量大。

压裂返排液中的有机污染物主要是高浓度的瓜胶和高分子聚合物，其次还含有多种难以降解的各类添加剂;（2）粘度大，乳化程度高。

压裂返排液的粘度较高，能达到10～20mPa·s，而复合型压裂液乳化严重，排出的压裂废水粘稠，且有刺激性气味，静置沉降出水困难;（3）处理难度大。

压裂液中的各种添加剂使其具有较高的COD（化学需氧量）、TDS（总溶解固体）、TSS（总悬浮固体），处理难度较大、处理成本较高。

由于油田压裂返排液的以上特点，未经处理的压裂返排液返排到地面上，首先会对油田周围的土壤造成长期、严重污染，影响动植物的生存环境，导致生物多样性减退;其次，未经处理的压裂返排液还会大量污染周围水源，对水生生物的生长和周围居民的饮水安全产生极大的危害。

压裂返排含油废水解决方案在油田开发过程中不可避免会产生大量采油污水，而且随着石油开采时间的不断延长，采出水不断上升•，有的甚至达到90%以上，污水处理量增加较快,给环境保护带来了巨大的压力。

目前，对大部分石油企业来讲，采油污水处理工艺还是处于传统的技术，经过处理后的水质也很难达到国家外排标准和注水水质要求。

技术简介油田开发过程中产出的水，洗井水，油田钻井，作业，机械冷却，和设备场地清洁水等油气田作业中所产生的工业废水中含有大量的Ca2+、Mg2+>CO32-及少量的H2S、原油和有机杂质，这些矿物物质及有害物质若未经处理就直接注入地层，经过系列的复杂化学反应，将可能导致油田企业的注水管、抽水管的腐蚀和结垢，进而影响到抽油机和注水井的作业。

压裂油田或者气田的一种增产措施。

压裂结束后注入地层的压裂液返回地面叫做压裂液返排。

反出来的经过与地层的作用后的压裂液叫做压裂返排液。

压裂作业完成后，约15%~90%的施工液体排至地面，水资源的大量消耗以及逐渐增多的废水污染问题日益明显。

如何减少水资源的消耗量，合理处理油气田开发过程中产生的大量返排液，成为制约油气田规模开发的瓶颈之一。

压裂返排液含有大量的化学添加剂、来自地层的重金属盐等，如果处理不当，会对环境产生较为严重的污染。

压裂返排液组成复杂，具有高黏度、高矿化度、高悬浮物等特点。

衡量压裂返排液能否重复利用的关键是控制重新配制压裂液的合理交联时间以及提高压裂液交联耐温性能，使其达到携砂造缝的目的，从而最终实现提高水资源利用率、保护环境的目的。

笔者通过引入特殊的离子处理剂，对返排液中影响压裂液性能的主要成分进行处理，使处理后的返排液水质达到重新配制压裂液的要求，进行压裂施工。

工艺流程原水通过电氧化系统，氧化废水的同时，自产生絮凝机制，然后投加PAM实现絮凝反应，然后利用磁分离原理，快速实现沉淀分离，分离的絮凝污泥压滤脱水后外委。

上层清液进入特种抗油超滤膜过滤油类，产生继续进入特种膜设备分离盐分和部分有机物，从而实现返排液回用标准要求。

压裂返排液水处理再利用现状及进展近年来，压裂技术在页岩气、煤层气等非常规天然气勘探和开发中得到广泛应用，但压裂过程中产生的返排液水却成为了极大的难题。

返排液水中含有大量化学物质、微生物、重金属等对环境和人类健康有危害的成分，若不进行正确处理，将对环境造成不可挽回的破坏。

因此，水处理再利用已成为迫在眉睫的问题，同时也是各地勘探开发的“痛点”。

1. 压裂返排液水处理技术现状压裂返排液水主要包括地下水、压裂液、地层水等，其复杂组成对处理技术提出了严峻的挑战。

目前，压裂返排液水的处理技术主要包括物理法、化学法、生物法和复合法等。

（1）物理法处理：主要是利用膜分离、蒸发浓缩等技术将返排液水中的悬浮物、沉淀物、大分子有机物等进行分离和浓缩，分离后的液体符合排放标准。

但是其处理过程中低效、能量消耗大、废水浓缩或排放后需要进行二次处理等问题，限制了其应用。

（2）化学法处理：主要包括沉淀法、氧化还原法、离子交换法等，通过化学反应将液体中的有机、无机物分离出来。

但该方法在处理后的残渣不可避免地需要在安全处置，且消耗大量能源，如电、化学药品等。

（3）生物法处理：生物降解法是指利用微生物把有机物降解成CO2和水等无害物质的方法。

其工艺简单、成本低廉，从处理效果来看生物法可以达到对有机物的高效降解。

但是微生物降解过程受温度、pH值、含氧量等环境因素影响大，易受其他污染物影响，限制了其应用。

（4）复合法：将不同的技术手段结合起来，形成一套串联/并联、相互补充的处理工艺，可以最大化的发挥每一种处理方法的优势。

复合工艺可以根据实际情况，针对性地进行组合，使处理效果能够保证。

2. 压裂返排液水处理技术发展趋势（1）利用新型材料提高物理法处理效率：传统的物理法处理涉及过滤、沉淀和蒸发浓缩，在应对大量水处理时效率低下。

为此，研究人员提出了利用新型材料，针对不同情况，针对性提升物理法的净水效率，如改进过滤器、电解去离子、光催化技术等，这些方法能够在迅速去除压裂返排液中沉淀物、悬浮物的同时，消耗较少的能源，从而使整个处理过程更加清洁，有效降低了返排液水的污染物。

浅析油井压裂液返排管理与实践水力压裂是非常规油气藏开发的重要增产措施之一，压裂施工结束后，压裂液会对环境造成影响。

我们应从提高压裂液返排，严格处理返排液这两方面来降低压裂液对环境造成的污染。

标签：辽河油田；压裂液；返排率；压裂；环境污染1 概述近年来，石油开采将目光投向了非常规油气藏，其基质渗透率一般很小，需要借助水力压裂才能获得产能。

非常规油气藏开发模式以水平井为主，压裂施工规模、液量是常规油气藏的5到10倍，水力压裂在施工过程中向地层注入了大量的压裂液。

压裂施工结束后，一部分压裂液返排到地面，另一部分未返排的压裂液留在地层中，如果处理措施不当，压裂液会对环境造成严重污染。

因此，提高压裂液返排率，以及对返排液的处理技术，减少环境污染，是非常规油气藏开发需要重点关注的问题。

2 压裂液对环境的影响2.1 压裂液废液量增加。

水力压裂是非常规油气藏开发的重要手段之一，非常规油气井钻井完成后，只有少数天然裂缝特别发育的井可直接投入生产，90%以上的井需要经过压裂储层改造才能获得比较理想的产量。

非常规油气藏压裂规模一般为常规油气藏的5到10倍，水平井采用分段压裂，压裂段数为10段，预计总液量13400m3，压裂液量显著增加，产生了大量成分复杂的压裂返排液，水力压裂对环境的影响逐渐增加。

2.2 污染地下水及地面环境。

水力压裂施工后，返排不及时或返排率低都会导致部分压裂液长期残留在地层中，对地层造成伤害。

如果油气藏目的层附近有地下水源，压裂施工沟通地下水层，就会对地下水源造成严重的污染。

压裂液添加剂种类繁多，组分复杂，不同的压裂液体系组成差别很大。

如果处理不当，造成压裂返排液中的污染物渗入地下水，就会严重影响地下水质。

此外，由于雨水冲刷可能造成返排废液随地表径流进入河流，对地表水体造成污染。

压裂返排液中含有微量的重金属元素，这些元素性能稳定，渗入土壤不易去除，短时间内不会对地表水和植被产生明显影响。

但是随着土壤中这些元素含量的增多，会使土壤肥力下降，不利于农作物及植被等的生长，对环境造成影响。

油田压裂返排液处理技术研究油田压裂返排液处理技术研究一、引言在油田开发过程中，为了提高油藏的开发程度和油井的产能，采取了多种增产技术，其中包括压裂技术。

压裂技术是一种通过高压注入流体，使油藏中的地层岩石产生裂缝，从而增加储封层中的有效渗透率，提高原油的产量与回采率的方法。

然而，压裂作业产生的返排液成为环境污染的重要源头，因此对返排液的处理技术进行研究，对于油田开发的可持续性具有重要意义。

二、压裂返排液的组成与特性压裂返排液是指在压裂过程中，高压注入到地层后未完全回流至井口的液体，主要包括注入液、地层流体和地层溶质所形成的混合物。

其组成复杂，其中包含大量的溶解气体、地层固体颗粒、有机酸、有机胶体和各种溶解离子等。

此外，压裂返排液还具有酸性、高温、高盐度等特点，给其处理带来了较大的挑战。

三、压裂返排液的处理技术1. 传统处理技术传统的压裂返排液处理技术主要包括物理处理和化学处理。

物理处理技术主要包括沉淀、过滤、离心、蒸馏和吸附等方法，用于去除悬浮固体、溶解固体和溶解气体等污染物。

化学处理技术主要包括酸碱中和、氧化还原、络合沉淀等方法，用于去除有机酸、重金属离子和溶解离子等污染物。

传统处理技术虽然能够一定程度上降低返排液的污染，但处理效果有限，且存在设备复杂、处理成本高等问题。

2. 新型处理技术为了解决传统处理技术存在的问题，研究者们提出了一系列新型的压裂返排液处理技术。

例如，利用超滤膜和反渗透膜等膜分离技术，可以有效去除返排液中的溶解固体和溶解离子。

离子交换技术可以通过树脂吸附剂与溶液中的离子交换，达到去除重金属离子和溶解离子的目的。

生物处理技术通过利用微生物对返排液中的有机物进行降解，达到处理的目的。

此外，电解法、紫外光氧化法和高温热解法等新型处理技术也被广泛研究和应用。

四、压裂返排液处理技术的影响因素压裂返排液处理技术的应用效果受到多个因素的影响。

首先，压裂返排液的组成与特性会影响不同处理技术的适用性和效果。

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：加药调PH 搅拌 压裂返排液沉降分离 过滤 配液水四、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。