浅析油田压裂废水的模块化处理技术

韩福柱（中油辽河钻采工艺研究院， 辽宁 盘锦 124010）

浅析油田压裂废水的模块化处理技术

韩福柱
（中油辽河钻采工艺研究院， 辽宁 盘锦 124010）

压裂做为中、低渗透油田前期勘探开发工程序列中的重要环节，对于提高油田生产效率有积极作用。但是压裂过程中产生的压裂返排液中含有较多对环境有害的成分，并且难以通过自然作用进行降解，如果处理不当，极有可能污染油田周边环境。为了保证油田生产经营活动的正常进行，促进油田企业的可持续发展，必须加快油田压裂废水的优化处理技术研究。文章在分析压裂废水危害的基础上，简述了几种优化处理技术。

油田压裂；废水处理；环境污染；处理技术

1 压裂废水对环境造成的危害

（1）压裂废水的来源 油田压裂是现阶段油田提高生产效率所普遍采用的一种工业措施，压裂过程中的压力废水主要来源于两个方面：第一是在油田压裂施工开始时，首先要对油井进行清洗工作，以此保证后期油田作业中石油的纯度。由于清洗过程需要用到大量的活性水，这部分活性水在完成清洗工作后就变成了工业废水。第二是压裂施工结束之后，井筒中反排出的压裂破胶液，以及其他工业剩余原料，多种废弃物混合而成的压裂废水。由此可以看出，压裂废水不仅产生量大，而且成分相对复杂，含有多种工业原料，如果不经特殊处理和加工，直接排入环境中，必然会造成严重的环境污染。

（2）压裂废水的特征 ①内部悬浮颗粒物较多。由于部分压裂废水是通过前期清洗油井所产生的，那么其中必然包含了大量的工业残渣、黏土泥沙以及化学材料，由于这些物质难以融入到废水中，因此以固体颗粒物的形式存在。②含有大量的高分子有机物和污染物。通过大量的抽样检测，初步估算出压裂废水中的COD浓度在8000mg/L～10000mg/L之间。根据钻井方式和生产条件的不同，有害物质的具体成分也存在较大差别，例如：深井钻井施工产生的压裂废水含有较多的原油、工业添加剂、稳定剂等；而盐水钻井中的钠离子含量较高，这些废水如果不经处理排放到土地中，就会导致土壤金属离子浓度失衡。③废水pH碱性较强。普通的油田所产生的压裂废水pH约在8～11的区间内，但是现阶段的油田生产作业中，为了提高原油的析出率，往往在分离过程中加入大量的钙离子混合液。经过混合液处理后的压裂废水pH高达11～13左右，具有极高的碱腐蚀性。

（3）压裂废水的处理现状 根据油田实际生产作业的需要，结合压裂废水产生的原因，目前国内较为常用的压力废水处理措施主要分为三个阶段：分散收集、集中处理、合理排放。从操作理论上看，该种废水处理措施具有较多的优点，例如处理成本低、处理效果好、除污降污明显等，但是在实际执行过程中，往往受到许多外界条件的影响。就集中处理阶段来说，现阶段国内各大油田的压裂返排液处理技术有待改进，虽然经过近年来的科研实验，以及取得了较好的成绩，但是处理成本相对较高，不利于石油企业经济效益的增长，因此推广效果不理想。对于处理液的排放工作也存在一些不利的影响因素。首先，一些石油企业为了防止工业污染，往往在较为偏僻的地方选址建厂，这就给处理液的集中运输造成了困难。有些企业为了节省运输成本，将处理后的废水直接排放到附近农田，给当地的土壤环境和水环境都造成了严重的污染。

2 油田压裂废水模块化处理技术研究

（1）物理处理技术 ①气浮技术。上文中提到油田压裂返排液中含有大量的悬浮颗粒物，因此，可以向返排液中通入空气，让这些悬浮颗粒物能够借助气泡的上浮力，从废水的中下层逐渐富集在表层，从而降低了中下层废水中有害颗粒物的含量，然后通过其他技术处理表层废水，极大程度上降低了废水处理量。需要注意的是，气浮技术的上浮力有限，通常情况下适用于分离粒径20μm的废水悬浮液，其优势在于技术操作简便，并且成本低廉，实用性较强。②膜技术。膜技术的处理原理就是对废水进行分离提纯，利用高分子膜过滤废水中的大分子颗粒和油珠。膜技术的推广应用与近年来高分子膜的研究发展密切相关，根据废水处理要求的不同，可以选用不同性质的高分子膜。例如在分离分散油和乳化油时，由于两者间的融合性较强，利用其它物理方法很难分离，而膜技术则能够根据两者溶水性的不同，进行分离提纯，分离率高达95%。膜技术的优点在于安全性好、分离稳定性好，而且操作方便，是一种具有较高发展潜力的废水处理技术。

（2）化学处理技术 ①混凝法。混凝法是通过向水体中投加混凝剂破坏胶体的稳定性，使胶体粒子称胶粒发生絮凝，产生絮凝物，并发生吸附作用，将废水中污染物吸附在起，然后沉降而与水分离的方法。②电解絮凝浮选技术。该方法主要分离比重接近于水的悬浮物质，如油类、纤维、活性污泥等。油气田浮选处理技术多采用加压溶气或剪切气浮技术，通过浮选剂改善废液中悬浮物质接触角，在重力场中利用密度差实现污染物与水相的相对运动，达到污染物的去除的目的。

（3）生物处理技术 这里主要介绍好氧生物处理法，是指在游离氧存在的条件下，以氧气做电子受体，利用微生物的新陈代谢实现污染物的降解。由于压裂废液的复杂性、多变性污染特征，生化处理技术在压裂废液处理的应用大多处于研究实验阶段，工程实践少。

［1］陈明燕，吴冕，刘宇程.酸化和压裂废液处理技术研究进展［J］.环境科学与技术，2011，（09）：19-21.

［2］万里平，李治平，王传军.油田压裂液无害化处理实验研究［J］.河南石油，2012，（11）：46-47.

韩福柱（1988-），男，辽宁盘锦人，助理工程师，本科，主要从事压裂工艺设计与研究。