低渗透油气藏压裂返排液处理技术研究

＊王 瑞

（哈尔滨石油学院 黑龙江 150028）

低渗透油气藏压裂返排液处理技术研究

＊王 瑞

（哈尔滨石油学院 黑龙江 150028）

在低渗透油藏以及非常规油气藏的开发过程中，压裂技术可以对油气层的渗透能力起到改善作用。在一些老区油井挖潜以及新井试油的过程中，压裂都是十分普遍的一种技术手段。此外，在对非常规油气开发的过程中，对页岩气开发的过程中，都能采用这一技术，因此压裂技术的应用是十分广泛的。压裂返排液中的成分相对复杂，其中还含有一些污染物，如果不能对其进行有效的处理，那么对区域环境造成的污染将十分严重。针对这一情况，本文主要介绍了压裂返排液的处理技术，希望能够对今后的发展带来一定的帮助，更好的实现对油气田的污水处理。

油气田；压裂返排液；回注；回用

1.压裂返排液简介

压裂返排液自身是具有一定特点的，首先是其中含有较多的化学药剂。在当前低渗透油气藏中应用比较广泛的是水力压裂技术，所以压裂液中的主要成分是水，在对压裂液进行配制的过程中还需要在其中添加一些成分，例如稠化剂、杀菌剂以及防膨剂等。相关部门对这些化学药剂对环境产生的影响进行了评估，结果表明在使用的88种化学添加剂中，有27种是能进行生物降解的，有55种是有机物，大部分不含有毒性，还有30种对于环境毒性的影响并没有一个明确的判断。

其次是在进行返排的过程中，压裂返排液自身的成分会出现不断变化的趋势。在初期返排的过程中，其成分基本上与压裂液中的成分相同，但在后期中因为含有油气藏可溶物，所以其中离子的浓度会变得越来越多，呈现出不断升高的趋势，并且在不同的储层中，其物理性质和化学性质也会存在一定的差异性。在对返排液进行预测的过程中，难度是很大的，因为受到油气藏井位不同的影响，所以返排液的排放量也会存在较大的差异，在一些情况下甚至没有返排液出现。

2.低渗透油气藏压裂返排液处理技术的研究及进展

(1)国内的基本情况

在我国油田发展建设的过程中，将压裂返排液当作油气田废液进行处理的情况较早，这些油田废液的主要来源是钻井以及压裂等作业之后产生的废液，具有不同的性质。在我国近几年的研究过程中，专门对这方面的工作展开了详细的研究和分析。从研究目标来看，返排液在处理工艺上具有很大的差异性，我国在对压裂返排液进行处理的过程中主要采用的方式有四种，一种是外排，一种是回注，一种是回灌，还有一种是回用。不同的处理方式产生的效果也是不同的。

以外排为例，在对返排液进行处理以后，需要达到国家规定的排放指标标准。在当前的外排水质指标中，一共有69项标准，达标后就能直接将水排放到自然环境中，虽然效果是十分理想的，但是想要实际操作起来却具有较大的难度，并且需要花费较高的成本。从技术层上来看，回灌与回注之间并没有较大的差异，并且回注标准仅为7项，在达标之后可以将其注到储层之中，主要的作用是采气与采油。采用回灌的处理方式以后，主要是将水注入到非油气储层中，并且与采油、采气毫无关联，用于对污水的专门处理。最后的回用主要应用于返排液中含有的有用成分，这种方式实际上是最为理想的一种处理方式，但是我国当前对于相应的压裂液水质评价标准并没有一个明确的规定。在使用压裂液的过程中，要事先做好相应的检查工作，经过16项指标的确定以后才能使用。

(2)技术研究进展

在当前的技术研究过程中，以外排为例，因为在压裂返排液的构成中含有较多的复杂成分，所以要想使其达到理想的排放标准，最大的难点在于降COD以及去盐。当前对此有关工业化方面的研究较少。在以回注以及回灌为主要研究对象的研究中，难度要比外排减轻不少，但是对于环境具有一定的限制，即必须要在注水井的周围进行。如果距离较远，那么必然会造成成本的增加，在当前的处理中主要经历了氧化、絮凝以及过滤三道程序。当前应用较多的是集中处理的方式，就是将压裂返排液都集中在废液池中进行处理，这种方法的缺陷在于会对含油废水的混凝处理产生一定的影响，但是经过长时间的沉淀以后，其能够自然降解。在我国北方地区的应用十分普遍，并且时间多集中在夏季。最后是以回用为主要目标的研究中，在这两年的发展十分普遍，在井工厂中应用比较广泛。进行处理的方式有两种，但通常主要采用了四项基本处理步骤，先是进行破胶，然后混凝以及配液，在此基础上进行氧化，最终的结果是要让水含油量以及铁离子都处于1mg/L的范围内，并且保证悬浮物的浓度处在10mg/L上下。

3.低渗透油气藏压裂返排液处理技术

(1)氧化－絮凝－过滤／吸附联合处理工艺

在应用这一处理工艺的过程中，先是要求将返排液中所含有的高分子物质进行氧化，这一过程是在氧化破胶基础上实现的，最终高分子物质会分解为小分子物质，其主要的作用是将废液黏度进一步的降低，让传质效率得到有效的提升。在对水处理药剂进行分散以及分解以后，通过絮凝的方式能够让水中增加分散体系的表面电性，这样废液中胶体的稳定性就受到了破坏，让胶体物质失去稳定性与聚集性，在经过过滤或者是吸附的基础上，水中的不溶物以及微溶物就能得到清除，同时还起到了脱色除臭的作用。可以说这种处理方式在当前油气田的污水处理过程中十分常见。

(2)氧化－絮凝－电解－过滤／吸附联合处理工艺

这种处理方法的主要原理是在电解的基础上对大分子物质加以处理，使其变成小分子的物质，能够让降解的物质转变成为易降解的物质，在对污水进行深度处理的过程中是十分常见的。相关研究者先后使用Ca(OH)2破胶、微波絮凝、Fe／C微电解以及微波H2O2氧化的方式对油田酸化压裂废水进行处理，研究表明在采用这种方式处理完以后，无论是废水色度，还是SS、COD等方面都达到了令人满意的效果，处理后的废水能够直接进行排放，促进生化性指标的显著提升。相关实验显示，采用中和、混凝、NaClO氧化以及微电解的工艺处理方式可以让废水的污浊程度以及石油类的去除率都得到显著的提高。

(3)氧化－絮凝－电解－过滤／吸附－生化联合处理工艺

生物法是通过微生物的代谢作用来降解废水中有机物质和有毒物质，与其他污水处理方法相比，生物法最大的特点就是无二次污染。由于压裂返排液COD较高，因此在使用生物法处理之前通常需要采用氧化、絮凝、过滤等方法进行预处理，提高废液可生化性。采用混凝、Fe／C微电解、活性炭吸附对压裂返排液进行预处理，再采用好氧微生物进行生化处理，处理后废液污染指标就可以达到《污水综合排放标准》一级标准。将EB系列菌种生物处理技术与化学气浮絮凝技术集成应用，可使压裂返排液COD处理结果达到油田回注要求或《污水综合排放标准》一级标准。

4.结论与展望

低渗透油气藏压裂返排液成分复杂，处理成本高，设备投资大，工艺复杂。国内各大油气田压裂返排液的处理普遍是达标后回注。回注地层不仅会伤害地层，破坏地下水补排平衡，影响当地居民饮水安全，还造成资源浪费，增加生产成本，特别是在水资源缺乏区域更是如此。随着国家对环境保护、节能减排的重视以及油气田开发技术水平的不断提升，水资源重复利用必将成为油气田未来发展的趋势，压裂返排液重复利用将是油气田开发的必然选择。

综上所述，在我国今后发展的过程中，应该加强对绿色压裂液添加剂的开发，这样才能降低对环境造成的不良影响，将压裂返排液的处理难度降低，也可以更多的参考国外一些先进的经验，来解决当前压裂返排液重复利用所面临的问题，积极开展压裂返排液回用技术研究。

[1]张淑侠,张琼瑶．致密砂岩油藏水平井压裂返排液处理工艺研究[J]．油气田环境保护,2014,24(4):35-38．

王瑞（1982～），女，哈尔滨石油学院，研究方向：油气田开发。

(责任编辑 宋小蒙)

Study of the Processing Technology for Low-permeability Oil and Gas Reservoir Fracturing Flowback Fluid

Wang Rui

(Harbin Institute of Petroleum, Heilongjiang, 150028)

In development process of low permeability reservoirs and the unconventional oil and gas reservoirs, the fracturing technology can improve the penetration ability of oil and gas layer. In the process of oil wells potentialities exploitation and new well oil testing in some old areas, fracturing is one popular technical means. In addition, in the process of unconventional oil and gas development and shale gas development, this technology is adopt ed, so the application of the fracturing technology is very extensive. The composition of fracturing flowback fluid is relatively complex, and it also contains some contaminants, if no effective processing is taken on it, then the pollution to the regional environmental will be very serious. In order to solve this situation, this article mainly introduces the processing technology of fracturing flowback fluid hoping to bring certain help to the future development and better realize the sewage treatment for oil and gas field.

oil and gas field；fracturing flowback fluid；reinjection；recycling

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