压裂返排液处理培训课件

压裂基本知识

地层水: 配伍性最好, 但悬砂性能差前提是支撑剂的密度降下来。最小的伤害就在于使用地层水加入添加剂，对支撑剂进行改进，利用纳米技术使得它的密度很水一样，强度还要好，那么在水中就能悬浮，这样就达到无伤害的目的。风险大

水力压裂改造技术主要机理为：

通过高压驱动水流挤入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，增加煤层的透气性。且可产生有较高导流能力的通道，有效地连通井筒和储层，以促进排水降压，提高产气速度，这对低渗透煤层中开采煤层气尤为重要. 可消除钻井过程中泥浆液对煤层的伤害，这种地层伤害可急剧降低储层内部的压降速度，使排水过程变得缓慢，影响煤层气的开采。

这种技术在煤层气生产实践中也存在一些问题：

由于煤层具有很强的吸附能力，吸附压裂液后会引起煤层孔隙的堵塞和基质的膨胀，从而使割理孔隙度及渗透率下降，且这种降低是不可逆的，因此，目前国内外在压裂改造技术中，开始使用大量清水来代替交联压裂液，以预防其伤害，但其造缝效果受到一定的影响；

由于煤岩易破碎，因此，在压裂施工中，由于压裂液的水力冲蚀作用及与煤岩表面的剪切与磨损作用，煤岩破碎产生大量的煤粉及大小不一的煤屑，不易分散于水或水基溶液，从而极易聚集起来阻塞压裂裂缝的前缘，改变裂缝的方向，在裂缝前缘形成一个阻力屏障。

对于构造煤（soft coal），采取压裂的办法行不通，因为受压煤层的透气性会更低. 构造煤主要难点： 强度弱、煤岩碎、非均质强、渗透性差

清洁压裂液（ClearFRAC）

清洁压裂液的工作原理：加入的表面活性剂形成的胶束，可以在特定的盐浓度下产生，获得粘度，可以在稀释获得遇见亲油相以后通过减少胶束过流面积以后去除粘度。它一种粘弹性流体压裂液，主要成分包括长链的表面活性剂(VES)、胶束促进剂(SYN)和盐(KCl)，目前国内外广泛使用是第一代VES 压裂液，主要是阳离子型季铵盐表面活性剂，它们是CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、Schlumberger的JB508型表面活性剂和孪生双季铵盐类表面活性剂。VES压裂液粘度低，但依靠流体的结构粘度，能有效地输送支撑剂，同时能降低摩阻力。与传统聚合物压裂液（包括天然的胍胶，田青胶，黄原胶，半天然的HPG,HEC,全人工的可交联聚丙烯酰胺，低分子量的国内也自称是清洁压裂液）相比，该压裂液配制简单，不需要交联剂（理论上没有可在砂体中形成聚合物堵塞的可能）、破胶剂和其他化学添加剂，因此，几乎无地层伤害并能使充填层保持良好的导流能力。 清洁压裂液的优点

水 力 压 裂 工 艺

培 训 讲 义

第一采油一厂工程技术大队

2004年6月

前言：

水力压裂是油田增产、增注，保持油田稳产的一项重要工艺技术。它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝，由于这个裂缝扩大了油气流动通道，改变了流动方式，降低了渗流阻力，可起到增产增注作用，这一施工过程就叫油层水力压裂。水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等多个学科。

一、压裂液

压裂液的主要功能是传递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂。其性能好坏对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝密切相关，因此，有必要了解压裂液的特点和性能。

（一）压裂液的作用

压裂液的主要作用是将地面设备的能量传递到油层岩石上，在地层形成裂缝，并携带支撑剂填充到裂缝中。按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、替挤液三种。

1、前置液；用来在地层造成裂缝，并形成一定几何形态裂缝的液体。在高温井层中，还具有一定的降温作用。

2、携砂液：携带支撑剂进入地层，把支撑剂充填到预定位置的液体。和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。由于携带比重较高的支撑剂，必须使用交联压裂液。

3、替挤液：把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝，以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。组成与前置液一致。

（二）压裂液的性能

为确保压裂施工顺利实施，要求压裂液具有以下性能特点

1、滤失性：主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性，粘度高则滤失少。添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性，大大减少滤失量。

2、携砂性：指压裂液对于支撑剂的携带能力。主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速，粘度越高，携带能力越强。

压裂返排液处理技术方案

压裂返排液是在页岩气或致密油开采过程中产生的含有大量固体颗粒、有机化合物和盐类的废水。为了减少环境污染，必须对压裂返排液进行处理。以下是一种压裂返排液处理技术方案，包括整体流程和每个环节的详细描述。

整体流程：

1. 预处理：去除固体颗粒和沉淀物。

2. 生化处理：利用生物方法降解有机化合物。

3. 分离技术：使用物理化学方法分离压裂返排液中的盐类和其他污染物。

4. 中水回用：将处理后的废水进行处理，使其符合再利用的要求。

5. 残渣处理：处理剩余的固体废物和沉淀物。

详细描述：

1. 预处理：将含有固体颗粒和沉淀物的压裂返排液经过初步过滤，去除大颗粒的固体物质。可以通过物理方法，如筛网、沉淀池、离心机等进行处理，以去除大颗粒固体物质。

2. 生化处理：经过预处理后的压裂返排液中仍然含有大量的有机物。这些有机物可以通过生物降解来去除。可以通过搭建生物反应器，如活性污泥法、生物膜法等，利用微生物对有机物进行降解，从而达到净化废水的目的。

3. 分离技术：生化处理后的废水中仍然含有盐类和其他杂质。可以通过离子交换、逆渗透、膜过滤等物理化学方法来分离废水中的盐类和其他污染物。离子交换可以去除废水中的离子污染物，逆渗透可以通过膜的选择性透过性去除盐类和溶解性有机物。

4. 中水回用：经过分离技术处理后，废水中的盐类和污染物被有效去除，可以将中水回用于压裂作业或其他工业用水。这样不仅能减少淡水的使用，还能减少对环境的污染。

5. 残渣处理：在处理压裂返排液时，会产生一定数量的固体废物和沉淀物。这些残渣需要经过特殊处理来处理。可以采取固化、焚烧、填埋等方法进行处理，确保不会对环境产生二次污染。

以上是一种压裂返排液处理技术方案的整体流程和每个环节的详细描述。在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和改进，以达到更好的废水处理效果和环境保护效果。

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