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时间:2018-07-31
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1、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10~1000m
2、g/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
3、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:(1)万里平等提出的“五步法”
4、:化学混凝-次氯酸钠氧化-Fe/C微电解-H2O2/Fe2+催化氧化-活性炭吸附。对COD值为12,000mg/L的某油田探井压裂废液,采用他提出的五步法处理,最后COD值可以达到140mg/L,出水水质达到《综合污水排放标准》GB8978-1996的Ⅱ级标准(见表2)。处理过程中还会产生约30%废液体积的污泥,污泥可采用固化填埋的方法处理。该方法能够将压裂废液处理后的出水水质达到外排的Ⅱ级标准,但成本较高,达到115.6元/m3废液,而且产生的污泥采用化学固化剂固化还需要138元/m3废液的费用。在后续的研究中,万里平等为降低处理成本,将该法调整为下列五
5、步:预处理-化学混凝-Fe/C微电解-H2O2/Fe2+催化氧化-活性炭吸附,并开发出车载式橇装油气田废水处理装置,对COD值小于6000mg/L油气田废水处理后达到。但处理成本仍然较高,难以在现场推广应用。表1五步法处理成本概算处理剂元/m3废液化学絮凝剂13.2次氯酸钠56H2O228活性炭13.4铁屑、焦碳等5合计115.6(2)李健等提出得“六步法”:混凝-萃取-微电解-催化氧化-活性炭吸附-生化处理。以港深11-8井的压裂返排废液为研究对象,采用该六步法处理废水,最后使原水的COD值从6460mg/L降至90mg/L,达到Ⅰ级排放标准。该方法工艺
6、复杂,流程长,成本较高。(3)何红梅、钟显等提出的“生物法”:化学混凝-Fe/C微电解-活性炭吸附-生化处理。由于压裂废液几乎没有可生化性,因此首先进行预处理,即采用化学混凝-Fe/C微电解-活性炭吸附的方法将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,CO
7、D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
8、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
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