压裂返排液处理技术研究

樊 炜

压裂返排液处理技术研究

樊 炜

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，陕西 西安 710018）

采用筛选优化絮凝剂、调节pH、优选脱色剂等方法，使压裂返排液发生絮凝、脱色等反应，从而达到净化水质的作用。实验结果表明，在pH=7.5，PAC用量为100mg·L-1、脱色剂用量为30mg·L-1时，压裂返排液处理效果较佳，处理后水悬浮物含量为4.9mg·L-1，油含量为0.9mg·L-1，处理后水到达油田回注水一级标准，减少了压裂返排液的污染问题。

压裂返排液；絮凝；脱色；回注

苏里格气田位于鄂尔多斯北部地区，为长庆气田主要作业区域之一，主力储集层有山1、盒8、马5层等，储层改造方式主要以压裂、酸化为主，其中压裂所占比例较大。压裂作业中排出的残余压裂液中含有胍胶、甲醛、石油类及各种添加剂，若不经过处理返排至地面，会对当地的地表水、地下水、农作物、大气等造成一定的污染，同时造成水资源的浪费［1-3］。

1 实验部分

1.1 实验仪器、药剂

聚合氯化铝（PAC），片碱（NaOH，工业品），高效脱色剂（TS-10） （自制）。

1.2 实验方法

污水离子组成分析依据SY/T 5523-2000《油气田水分析方法》进行；絮凝实验依据SY/T 5796-1993《絮凝剂评定方法》进行。

2 结果与讨论

2.1 污水组成及特性分析

采集苏XX-XX井压裂返排液进行成分、特性分析，实验结果如表1所示。

表1 苏XX-XX井压裂返排液组成分析 /mg·L-1

表2 苏XX-XX井压裂返排液特性分析

从表1的分析数据可知，该井压裂返排液Ca2+、Mg2+离子含量较低，SO42-、HCO3-含量较高，分析原因是由于在配制压裂液过程中加入的调节剂和破胶剂中含有一定量的SO42-、HCO3-［4-5］。从表2的分析数据可知，气井压裂返排液悬浮物含量较高，水样外观较浑浊，颜色较深，透光率较差。

2.2 絮凝试验

2.2.1 絮凝剂的筛选

共享服务的理念最先在财务管理中进行应用，而随着财务共享服务模式在西方资本主义市场的不断推广，Barbara Quinn和Denburgh都注意到，由于企业经营和发展阶段的不同，对于共享服务的需求也随着发展形态产生不同模式的需求。Quinn(1998)阐述了共享服务的四种类型：基本模式、市场模式、高级市场模式及独立经营模式，并指出这四种模式是在共享服务从初级阶段到高级阶段的过程而演变。Denburgh(2001)同样认同财务共享服务中心的四种模式，并进一步指出了这四种模式的特点分别是：向公司内部服务部门收取成本费用、以公司的形式向内外客户提供财务服务、以财务服务为竞争商品以及以盈利为目的。

选用3种PAC进行絮凝试验（PAC用量为50mg·L-1），实验结果如表3所示。从表3实验数据可知，在絮凝剂加量为50mg·L-1时，2号絮凝剂效果较好。

表3 絮凝剂的筛选

2.2.2 pH对絮凝效果的影响

配制5%烧碱溶液，调节水样pH，考察不同pH条件下的絮凝效果，实验结果如图1所示。

图1 pH对絮凝效果的影响

从图1实验数据可知，当水样pH从7.0增加至9.0时，悬浮物、浊度呈先降低后升高的趋势，透光率则呈现出先升高后降低的趋势。当pH为7.5时，处理后水悬浮物含量为19mg·L-1，浊度为40NTU，透光率为51.6%，处理效果较佳。

2.2.3 絮凝剂用量的优选

依次加入50mg·L-1、75mg·L-1、100mg·L-1、125mg·L-1、150mg·L-1的絮凝剂，测定处理后水的悬浮物、浊度等指标，以优化絮凝剂的用量，实验结果如图2所示。

图2 不同絮凝剂用量下处理水检测值

从图2的实验数据可知，随着絮凝剂用量的增加，处理后水的悬浮物、浊度值等均有一定的下降，且当絮凝剂用量为100mg·L-1时，处理效果较好，当絮凝剂用量＞100mg·L-1时，处理效果趋于稳定，因此，絮凝剂较适宜用量为100mg·L-1。

从以上实验可知，处理后水的悬浮物、油含量均下降较明显，但透光率有待进一步的提高。

2.3 脱色实验

为提高水样的透光率，采用TS-20脱色剂对水样进行进一步的处理。在pH为7.5，絮凝剂用量为100mg·L-1时，加入10～50mg·L-1的脱色剂，实验结果如表4所示。

表4 脱色实验

从表4中实验数据可知，在使用了脱色絮凝剂后，水样的透光率大幅度提高。脱色絮凝剂用量在10～50mg·L-1时，处理后水悬浮物在4.9～12.1mg·L-1，浊度在1.9 ～5.1NTU，透光率在88.9%～93.8%，油含量在0.9～3.1mg·L-1。随着脱色絮凝剂用量增加，处理效果逐步得到提升，当脱色絮凝用量大于30mg·L-1时，处理效果趋于稳定，因此脱色剂较适宜用量为30mg·L-1。

通过调节pH、优选絮凝剂、投加脱色剂等方法，实现了对苏XX-XX井压裂返排液的综合处理，处理后水悬浮物含量＜5mg·L-1，油含量＜1mg·L-1，处理后水达到油田回注水一级标准。

3 结论

1）研究了pH对絮凝剂絮凝效果的影响，当pH 为7.5时，试验效果较佳。

2）对絮凝剂PAC进行筛选及用量的优选，实验结果表明，当絮凝剂用量为100mg·L-1时，絮凝效果较佳。

3）对复合脱色絮凝剂用量进行了优选，当脱色剂用量为30mg·L-1时，絮凝效果较佳。

4）经过絮凝、脱色后的压裂返排液悬浮物含量＜5mg·L-1，油含量＜1mg·L-1，处理后水达到油田回注水一级标准。

［1]万里平，邱杰.油田压裂液无害化处理实验研究［J］.河南石油，2002，16（6）：39-42.

［2]马云，何顺安，侯亚龙.油田废压裂液的危害及处理技术研究进展［J］.石油化工应用，2009，28（8）：1-3.

［3]范青玉，何焕杰.钻井废水和酸化压裂作业废水处理技术研究进展［M］.油田化学，2002，19（4）：387-390.

［4]钟显，谭佳，赵立志，等.压裂返排液预处理的试验研究［J］.内蒙古石油化工 ，2005（11）：66-67.

［5]杨衍东，胡永全，赵金洲.压裂液的环保问题初探［J］.西部探矿工程，2006（4）：88-89.

Treatment Technology of Fracturing Fluid Flowback

FAN Wei
（CNPC CCDC Changqing Downhole Technology Company， Xi'an 710018， China）

By optimizing the flocculant and decolorizing agent， adjusting pH， the flocculation and decolorization reaction was happened， which could purified the polluted water. Experimental results showed that the treatment of fracturing fluid was better when the pH was 7.5， the PAC dose of 100 mg/L， decoloring agent of 30 mg/L. After being treated， the content of suspended solids reduced to 4.9mg/L， and the content of oil was 0.9 mg/L， which reached primary standard of injection water of oilfield ， thus the pollution of fracturing fluid flowback was reduced.

fracturing fluid flowback； flocculation； decolorization

设备与自控

TE 357.1+1

A

1671-9905（2016）03-0055-02

樊炜（1983-），男，大学本科，毕业于长江大学石油工程专业，多年从事压裂酸化、试油等方面的技术工作，E-mail：fanwei01@cnpc.com.cn

2016-01-14