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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。
环保节能清洗世界Cleaning World第35卷第2期2019年2月0 引言在工业生产需求不断增大的基础上，针对页岩气的开发力度也在逐渐提升，在进行页岩气开发过程中，需要采取相应的压裂技术来获得工业气流。
在压裂过程中，会造成大量的返排液。
因返排液中具有一定量的有害物质，对返排液进行处理需要采取无害化的处理技术，不仅为页岩气的开发作业带来了较大的难度，也增加了返排液处理的成本投入。
页岩气开发过程中所产生的返排液，不仅会对周边环境造成一定影响，如果直接采取回注的处理方式，还可能污染地下水环境。
针对此类问题，就需要采取有效的措施，对返排液进行技术处理。
鉴于页岩气开发的规模在逐渐增大，我国针对页岩气开发中产生的返排液处理技术也展开了一系列的研究。
综合各类技术处理的工艺，研发出了新型的处理技术，可以有效降低返排液对周边环境的危害问题，经过技术处理之后的返排液还可以直接用于工业生产，解决工业生产中的水资源利用问题。
1 常见的返排液处理方法（1） 自然蒸发法。
自然蒸发法在实际应用过程中，是采取自然蒸发的方式，使返排液中的水分得以有效蒸发，之后对于剩余部分的淤泥进行固化处理。
与其他处理方式相比，自然蒸发法的处理周期相对较长，会受到自然条件的限制影响。
一般在中国的沙漠地区较为常用。
（2）冻融。
冻融法指的是，采用一定的措施使返排液的温度降低，直至冰点以下。
之后利用盐在低温之下溶解度降低的原理，使其析出。
对已经结冰的返排液进行加热熔化操作，形成低浓度盐水，进而达到盐水分离的目的。
该种方式对区域内的气候要求较高，在气候后温度较低的情况下，方可采用冻融法进行返排液处理。
在工业生产的过程中，冻融法并没有得到有效应用。
（3）过滤。
过滤法通常与其他返排液处理方式联合应用，可以用于返排液处理的前期阶段与后期阶段。
主要作用为对返排液中的固体物质进行有效分离，对于去除返排液中的机械杂质、悬浮物以及油脂具有较强的作用。
一般而言，会在过滤网部分添加活性炭用于吸附杂质。
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。
《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。
浅析页岩气压裂返排液处理技术作者：马翔宇来源：《中国科技博览》2017年第16期[摘要]目前，压裂技术已成为页岩气稳产增产的一项核心技术，但在压裂作业过程中所产生的返排液已成为当前油层水体污染主要来源之一，因此，如何妥善解决页岩气压裂返排液已成为当下一项重要的工作。
本文对页岩气压裂返排液的组成进行了分析，阐述了页岩气压裂返排液的危害，综述了国内外页岩气压裂返排液现有的处理方法，为促进油田压裂返排液处理再利用研究提供一定的思路。
[关键词]页岩气；压裂液；返排技术；再利用中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）16-0368-01页岩气一种重要的非常规能源，现今在世界范围内正处于开发的热潮中，较常规天然气相比，由于页岩地层渗透率很低，开发难度很大。
因此水力压裂是开发页岩气的主要手段，但压裂施工后返排液尚未形成达到环保要求的处理体系。
因此深入研究页岩气压裂返排液处理方法，对于绿色开发与降本增效具有重要意义。
1 页岩气压裂返排液1.1 返排液组成目前，国内外主流页岩气压裂技术主要利用滑溜水压裂液进行体积改造。
滑溜水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展起来的一种压裂液体系。
主要由清水及减阻剂、助排剂和杀菌剂、活性剂、缓冲剂、粘土稳定剂等十几种类别的添加剂所组成。
经过压裂作业后，这些添加剂会部分进入返排液体。
此外，返排压裂液中还含有原油及地层岩屑和支撑剂颗粒、各种有机或无机化合污染物等。
1.2 返排液危害页岩气压裂返排液为大部分为深色溶液，其中还有大量的硫酸盐还原菌代谢产物，其具有刺激性臭味。
如返排液不经处理返排至地面或回注地层，将会对环境造成极大伤害。
此外，返排液与添加剂作用可能会产生有毒气体，如果直接接触的话还有可能会造成腐蚀性烧伤[1]。
2 国内外页岩气压裂返排液处理技术2.1 国外处理技术现状近年来，国外研究开发出一些页岩气压裂返排液处理的新技术，这些新技术能有效处理返排液中原油、悬浮物以及难降解有机物的物质，处理后的返排液均能达到重复利用要求和排放标准。
(1)初级处理：去除悬浮的固体杂质、油、铁、高分子、细菌等。
涉及的技术包括先进氧化、电絮凝、化学絮凝沉淀、过滤、浮选等等。
由于其成本低廉(每桶1～2美金)，这也是目前返排水处理的主要技术。
本文主要介绍最广泛应用的电絮凝和化学絮凝技术。
(2)二级处理：去除水中的二阶离子包括钙、镁、钡和锶，成本在每桶2～6美金左右。
(3)三级处理：为了满足更高的要求，三级处理进一步的去除总溶解固体(TDS)。
涉及的技术包括离子交换，反渗透以及与传统的机械蒸汽再压缩蒸发(Mechanical Vapor Recompression ，简称为MVR)。
成本在每桶6～8美金左右。
其中MVR 是这一处理中最广泛采用的技术，我们将在第三节进行介绍。
(4)无液体排放处理(ZLD)：通过结晶设备将返排水中的水分蒸馏并将溶解部分凝结成固体，用于其他行业。
这种处理极为彻底，但投资和耗能巨大，处理成本在每桶12～20美金左右。
目前北美最常用的压裂返排液处理与回用技术属于“初级处理”，包括以下基本步骤[2]：(1)在油罐组中粗略分离油和易于去除的固体。
(2)先进氧化步骤，使用氧化剂，比如次氯酸钠(漂白粉)、臭氧、过氧化氢，或者二氧化氯，通过氧化杀菌，以及去除铁离子，硫化物，和其他化合物(氧化成不溶形式以便除去)。
(3)澄清步骤，该步骤通过化学添加剂结合堰式罐促使不溶性化合物沉降，或者通过微气泡浮选结合化学添加剂除去不容物质。
浮选产生较少量的固体废物，使用更简单的方法去除和收集浮动与沉没的固体废物，工业上的使用不断增加。
(4)在大多数情况下，这种程度处理后的水已经是“适合压裂”的优质水。
一些操作者需要额外的步骤，例如胡桃壳过滤器，以除去任何残留的油和固体微粒。
2.1 先进氧化水处理案例先进氧化水处理采用次氯酸钠(漂白粉)、臭氧、过氧化氢，以及二氧化氯等氧化剂。
通过氧化去除铁离子和硫化物以及杀菌的目的。
去除铁离子(包括二价和三价)，是因为铁离子能够减低降阻剂性能，影响胍胶压裂液性能，与阻垢剂相互作用，以及是铁还原菌的食物等；去除硫化物，是因为硫化氢是无色危0 引言随着北美水平井技术在页岩区块的不断发展，其用水量急剧增大，汲水在比较干旱的区块已经成为棘手的问题，影响我国页岩气开发进展。
北美页岩压裂返排液处理技术白皮书目录一、北美页岩气压裂液应用现状分析 (1)1、美国页岩气开发现状 (1)2、北美页岩气压裂液技术现状和发展趋势 (4)3、主要压裂液助剂成分 (10)4、潜在的环境影响因素 (13)5、北美压裂用水现状分析 (18)二、北美页岩气压裂返排液产排特征分析 (25)1、北美主要页岩气产区的压裂返排液返排过程 (25)2、压裂液组成对压裂返排液水质的影响特点 (26)3、返排液水质、水量随时间变化的规律 (28)4、返排液特征分析 (29)三、北美页岩气开发压裂返排液处理技术发展现状调研 (35)1、基本分离技术 (36)2、脱盐技术 (48)3、微生物防治技术 (55)4、天然放射性物质的清除 (57)5、压裂返排液回注 (58)6、返排液重复利用技术 (58)四、北美页岩气开发压裂返排液处理技术适应性分析 (60)1、处理系统商业化及其适应性分析 (60)2、处理技术经济分析 (61)3、面临挑战 (65)五、北美页岩气压裂返排液脱盐处理新技术研发进展 (66)1、电渗析技术 (66)2、电容去离子技术 (68)3、机械式蒸汽再压缩技术 (69)4、膜蒸馏技术 (70)5、微生物燃料电池——电容去离子技术（MFC—CDI） (72)6、化学处理法—有机重金属 (75)7、电凝法 (76)8、对脱盐工艺的建议 (77)六、北美页岩气开发环境保护技术及相关标准法规现状调研 (78)1、美国 (78)2、加拿大 (81)3、欧盟 (82)4、波兰 (82)5、相关法规发展趋势分析 (83)一、北美页岩气压裂液应用现状分析1、美国页岩气开发现状1.1 美国页岩气现状分析美国享有丰富的化石燃料资源，其中包括丰富的页岩气资源。
页岩是细粒度的沉积岩，可以成为丰富的石油和天然气来源。
页岩气是指蕴藏在页岩中天然气，具有很低的渗透率。
图1-1为在美国本土48个州中发现的二十多个页岩富集地。
