页岩气压裂返排液处理工艺.doc

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1、页岩气压裂返排液处理工艺近年，随着国家对能源的需求量不断增加，加大了对页岩气勘探开发的力度。目前页岩气试气作业主要运用长水平井分段压裂工艺技术，该技术是将大量的压裂液（5000~30000m3）注入井内，以实现开采天然气。该方法带来油气产量的同时，井内剩余压裂液、天然水随着气体一同回到地表。返排出的压裂液数量大并混有烃类和其他化学物质，污染物含量高。压裂返排液对环境的危害较大，由于其内在污染物成分复杂且较稳定，在自然力（如氧气）的作用下很难被降解，废液处理是页岩气井勘探开发面临的主要问题这一。为了

2、解决这一难题，我们根据压裂返排液特点，优选破乳—絮凝—氧化处理工艺，通过大量实验室试验，确定了高效、低成本的破乳剂、混凝剂和氧化剂以及最佳药剂配方。1实验样品试验样品采自页岩气开发试验井1﹟井、2﹟井、3﹟井的作业废水，共同的表征特性如下：浑浊，刺激性异味，粘度较大，沉淀少。水样的成分如表1。3类水样的COD均大于500mg/L，且悬浮物含量相对较高，实验需要以降低COD、降低悬浮物含量作为主要的处理指标。2实验过程2.1初实验阶段在该阶段过程中，整体对破乳剂、混凝剂、氧化剂等进行了实验比选。2.

3、1.11﹟井初实验阶段及药剂初筛实验选取破乳剂C1、破乳剂C2、混凝剂B1、混凝剂B2、混凝剂B3、混凝剂B4、氧化剂A1等实验药剂对1﹟井压裂返排液进行处理。见表2。通过不同药剂组合观察各个方案对水样处理效果，并测定各水样COD、SS值，选择处理效果最好的混凝剂B1、破乳剂C2、氧化剂A1药剂组合处理水样。（1）加药量确定方案1：0.5%破乳剂C2+0.4%混凝剂B1。方案2：0.2%破乳剂C2+0.3%混凝剂B1+0.25%氧化剂A1+0.3%破乳剂C2。方案3：0.2%破乳剂C2+0.3%混

4、凝剂B1+0.5%氧化剂A1+0.3%破乳剂C2。（2）1﹟井初实验结果通过对不同药剂的筛选和药剂配方的优选，确定1﹟井作业废水处理工艺为：0.2%破乳剂C2+0.3%混凝剂B1+0.5%氧化剂A1+0.3%破乳剂C2。达标处理方案各处理阶段污染物去除效果见表3。2.1.22﹟井初实验阶段及药剂初筛实验选取破乳剂：生石灰、C剂；混凝剂：B剂、PAC、PAM、PAFCS；氧化剂：氧化剂A1、氧化剂2等实验药剂对2﹟井作业废水进行处理。见表4。通过不同药剂的组合观察各个方案对水样的处理效果，并测定各水

5、样的COD、SS值，选择处理效果最好的B剂、C剂、氧化剂A1药剂组合处理水样。（1）加药量确定方案1：0.8%C+0.4%B。方案2：0.2%C+0.4%B+0.4%氧化剂A1+0.5%C。方案3：0.2%C+0.4%B+0.7%氧化剂A1+0.5%C（2）2﹟井初实验结果通过对不同药剂的筛选和药剂配方的优选，确定2﹟井作业废水处理工艺为：0.2%C+0.4%B+0.8%氧化剂A1+0.5%C。达标处理方案各处理阶段污染物去除效果见表5。2.1.33﹟井初实验阶段及药剂初筛实验选取破乳剂：生石灰、

6、C剂；混凝剂：B剂、PAC、PAM、PAFCS；氧化剂：氧化剂A1等对3﹟井作业废水进行处理。见表6。通过不同药剂的组合观察各个方案对水样的处理效果，并测定各水样的COD、SS值，选择处理效果最好的B剂、C剂、氧化剂A1药剂组合处理水样。（1）加药量确定方案1：1.2%C+0.75%B方案2：0.4%C+1%B+0.4%氧化剂A1+0.4%C方案3：0.4%C+1%B+0.7%氧化剂A1+0.4%C（2）3﹟井初实验结果通过对不同药剂的筛选和药剂配方的优选，确定3﹟井作业废水处理工艺为：0.4%C

7、+1%B+0.7%氧化剂A1+0.4%C。达标处理方案各处理阶段污染物去除效果见表7。2.1.4初实验阶段结论通过以上对所有样品处理方案结果的分析，确定了破乳剂为C、混凝剂为B、氧化剂A1，初实验阶段实验结果见表8。2.2第二实验阶段初实验阶段选取了最佳的乳化剂、混凝剂和氧化剂。第二实验阶段，要选取氧化剂最佳的反应时间、pH值、投加量。2.2.1反应时间的确定加入氧化剂后，水样的反应时间对COD去除率影响较大，去除率随时间延长而呈增大趋势，但超过一定时间后，COD去除率基本稳定，通过固定pH值、改

8、变氧化剂的投加比例，在不同反应时间下，选取COD去除率最高的时间作为最佳反应时间，见（图1）。由图1可以看出，反应时间在60min以后COD去除率基本上处于稳定的状态，故选取60min为最佳反应时间。2.2.2反应pH值、投加量的确定氧化剂是在pH一定的条件下发生作用的，选取pH值x、y、z进行试验，确定适宜的pH值。氧化剂A1的投加比例对组合试剂的氧化能力影响较大，通过实验选取适当的投加比例。见表9。2.2.3第二实验阶段结论在实验中发现，氧化剂A1在不同pH值条件下，氧化效率差