油田压裂返排液处理工艺的有关探讨.pdf

CleaningWorld2023年6 月专论与综述第39 卷第6 期世洗清界文章编号：16 7 1-8 9 0 9（2 0 2 3）6-0 0 7 2-0 0 3油田压裂返排液处理工艺的有关探讨成浩（中海油田服务股份有限公司油田生产事业部伊拉克油生项目组，天津300459)摘要：石油是当今社会的一种重要资源，它在现代工业和社会生活中具有重大的作用。随着我国经济的发展，对石油的需求日益增长，对新技术的应用和节约能源的观念也提出了更高的要求。石油是一种不可再生的能源，目前全球正面临着石油的短缺。因此，在我国目前的石油资源状况下，通过有效地提高石油资源的开发技术，来实现我国石油资源的合理利用。比如，在油田开发中采用高效的压裂返排液，可以大大提高采收率，保证石油的开采更加的节能，实现石油开采新技术在油田开发中的应用。关键词：油田压裂；反排液；处理工艺；创新发展中图分类号：TE357.12文献标识码：A0引言目前，我国油田在开发过程中，受到储层改造、油气田开采等影响面临着一系列的难题，而压裂技术是提高油田产量的一个重要途径。石油压裂技术是指在油气开发过程中，通过水的作用，通过人工干预，在地层中产生裂缝，从而提高油气的流动速度、方向和流动环境。采用压裂技术，可使油井的供油半径增大、渗透率增加、油流进入井下的阻力减小。压裂技术可以有效地提高储层的裂缝渗流能力，利用压裂技术进行油气开发，对于低孔、低渗透、复杂断块的油气田具有较高的生产能力和较强的经济效益。压裂技术在油田开发过程中也会对环境产生影响，而压裂返排液中含有石油类、甲醛、瓜胶等污染物，需要妥善处置。1油田压裂返排液简要分析油田开发是一种涉及到油田资源勘查、油田钻井实施、油田压裂工艺实施等手段的复杂的资源开发过程。在这些技术中，油田压裂技术是一种非常重要的生产技术。在油田的压裂工艺中，主要是利用油田的水力作用，实现对油层的压力裂缝的加工，提高了油田开采的效果。在油田生产中，采用压裂液是压裂工艺的重要手段。目前，油田压裂液主要有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。在油田生产实践中，由于油田的开采和运输，压裂液存在返排现象，称为“返排液”。返排液除了压裂流体的组分外，还含有水分；用于石油开发的杀菌剂、稳定剂、悬浮物质、胶体等。在不断产生的废水和残渣中，过量的返排液将会影响到压裂工艺中使用的砂滤设备，而大量的沉淀物则会对过滤设备的隔板产生污染，使设备的工作效率逐步降低甚至损坏；这将直接影响到整个压裂过程的处理效果，并对油田的实际生产产生一定的影响。因此，在目前采油过程中，必须改进各种采掘技术。特别是在压裂过程中，采用了治理返排液，减少了返排液中的危险成分，改善了压裂工艺，保证了生产工艺的效果。2油田压裂返排液的特质由于在油田生产中普遍采用了压裂工艺，因而产生了大量的压裂返排流体。这种材料的组成非常复杂，根据压裂技术的不同，产生的回排液也各不相同，但它们的粘性和密度都很高。这些特性会对集输系统的运行产生一定的负面作用，从而使整个生产过程不能顺畅地进行，其原因是目前的压裂返排液中的悬浮浓度不断升高，从而使使用砂过滤设备的工作效率降低；并且它的更新时间也缩短了。作者简介：成浩（19 9 0-），男，毕业于重庆科技学院，本科学历，中级工程师，研究方向：酸化压裂连续油管增产收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 1。73.第3 9 卷浩.油田压裂返排液处理工艺的有关探讨成在正规的采掘作业中，沉淀淤渣很容易附着在特殊的板框式过滤机内部的膜片上，使滤膜受损比较严重，如果更换次数较为频繁，则会造成难以将污泥压滤成饼的现象。3压裂返排液处理方法3.1化学处理工艺化学处理方法主要有絮凝沉淀法、氧化还原法等。絮凝沉淀作为常用来去除有机物和悬浮物的工艺，但在实际应用中，其处理效果并不理想，而且产生了大量的淤渣。在返排液中采用氧化还原工艺，主要有一级氧化和高级氧化两种。在还原过程中，要添加过氧化氢、次氯酸钠等，以使返排液中的有机物发生降解。大部分的强氧化剂，在特定的返排液中，与有机物的反应时间较短，而且在特定的应用中，会产生大量的离子，从而导致二次污染。另外，芬顿氧化、臭氧催化、光催化等先进的氧化还原技术，这些技术在实际应用中都有各自的优势和不足，在处理过程中能起到一定的作用，但在处理效率和费用方面却有很大差别。所以，在采用压裂返排液处理工艺时，必须视具体情况选用还原工艺。3.2物理处理工艺压裂返排液的净化工艺主要包括：气浮法和离心分离。由于油田返排液中有机物、无机物含量高，采用多孔粉体作为吸附剂，对其进行除臭。通常采用物理方法进行压裂返排液的处理较为简便，且费用也较低，但是在清除压裂返排液中的易溶性有害物质方面尚需改进。3.3生物处理生物技术也是当前原油压裂后排液处理的重要手段。通过对返排液中的凝聚物和有机物进行生物处理，实现了对返排液的有效利用。生物处理的原理和微生物污水处理一样，都是在一定程度上具有聚合和吸附的效果。微生物技术具有处理费用低、操作简便、快速等优点，适用于油田的压裂返排。EB1、E B 2 是目前常用的生物处理技术，它要求在2530范围内进行。在特定的纯化工艺中，采用生物处理技术，可以有效地减少返排液中COD的含量，从而达到对循环液体的净化，从而达到更有效的处理压裂返排液。3.4氧化处理技术在压裂工艺中，常采用氧化和纯化工艺。氧化净化是指在逆流净化过程中，通过氧化剂氧化有机组分，从而降低聚合物的有机物含量；并能对小分子的有机物进行脱除。采用氧化工艺，有效地处理了压裂工艺，保证了回流作用的降低，从而增加了产量。3.5循环回用处理循环回用工艺是指采用物理处理、化学处理和生物处理方法后，加入添加剂和还原剂，以此来达到回用标准。这种提纯方法将压裂回流残留的物料转化为可用于生产的资源，该技术的应用减少了压裂液对环境的污染，同时又节约了资源。但在具体使用中回收工艺成本高，对处理的效果要求高，随着压裂工艺的不断改进，回用工艺的效果将会得到进一步提高。3.6絮凝沉降处理技术絮凝沉淀法是利用絮凝剂、助凝剂对现有的返排液进行高效的处理。利用絮凝作用，可对返排液中的有害物质进行处理，使其固化、沉淀，使返排液得到高效的处置。絮凝沉淀技术不仅是返排液的核心处理技术，而且与返排液的处理效果有着密切的联系。在目前的絮凝沉淀技术中，主要的絮凝剂成分为PAM（聚丙烯酰胺）和PAC（聚合氯化铝），在特定的使用期间，可以实现对返排液的pH下降，并进行沉淀处理；保证回流液体的高效利用。结果表明：采用絮凝法沉淀法，透光率达9 8%，工艺处理效果好，保证了返排液的处理效果更好。3.7综合处理工艺分析由于压裂后排液处理困难，单靠一种处理工艺很难取得最好的处理效果。因此，在实际处理中，通常采取多种处理工艺，并对压裂返排液进行综合处理；将物理处理、化学处理和生物处理工艺结合起来。以鄂尔多斯油田为例，应用破胶絮凝剂对压裂返排液进行了预氧化处理；最后利用深氧化技术与生物技术相结合可将压裂液中的COD降低8 1%。4压裂返排液处理新工艺分析4.1超声波、电絮凝、反渗透复合处理工艺超声波、电絮凝、反渗透复合处理技术主要采用超声波技术；臭氧氧化去除了压裂液中的有机物和重金属，再通过电絮凝将其吸附，再通过反渗透技术将其去除。本工艺的主要操作步骤如下：先在容器内自然沉淀压裂返排液，然后再除去固体粒子；滤除压裂返排液中的悬浮物；采用超声波、臭氧氧化和电絮凝法进行处理。当含氧过饱和的臭74清洗世界第6 期氧水进入压裂返排液时，通过超声波与压裂返排液进行容器浮选，从而除去了大部分的有机物质和油脂。臭氧氧化技术可以将压力裂解液中的碳氢化合物清除，细小的气泡会在气泡中形成气液界面，气泡破碎后，可以产生48 0 以上的热量，对有机物进行氧化，同时还可以通过超声波将细小的气泡收集起来，加速气泡的上升；减少固体微粒及油类的浮选工艺。该技术已用于鄂尔多斯油田，经处理后的压裂返排液中，总溶解固体含量小于50 0 mg/L。4.2PinedaleAnticline处理工艺PinedaleAnticline处理工艺可将压裂后的压裂返排液分成两个阶段：前期处理，将压裂后的压裂返排液通过好氧、厌氧化等方式进行，再通过生化法将残余的助剂进行降解，再经处理得到压裂后的压裂返排液。在后期工艺过程中，必须除去甲醇、硼和芳香类物质，才能满足工艺要求。利用PinedaleAnticline对油田进行了压裂返排液的治理，经PinedaleAnticline治理，使硼的浓度从2 5mg/L降低到0.7 0 mg/L，而无机盐浓度从7 50 0 mg/L降低到8 0 mg/L，在第1.年内累计获得了3.2 0 10*m的高效能源。因此，PinedaleAnticline的压裂工艺具有良好的综合处理作用。4.3CleanWave处理工艺分析Clean Wave处理工艺是以电凝技术为基础的一种处理方法，它是通过紫外线消毒，然后通过电絮凝来絮凝，再通过过滤的方式除去絮凝物；这样才能消除压裂后的返排液。在压裂返排液经过克莱恩处理设备后，该设备的阳极会释放出正电离子，并与液体中的负电离子结合，从而破坏了它的稳定性，并用电荷将其吸收。同时，通过分离脱除后，污泥中含有大量絮凝物质，通过过滤处理后，其脱除率大于9 8%。CleanWave处理技术也可以从压裂回排中清除铁水和油，一般可将油质量降至2 0 mg/L以下，表明CleanWave工艺的净化效果较好。4.4Ecosphere臭氧处理工艺Ecosphere的臭氧技术无需化学处理剂，它采用超声波催化、活性炭吸附、臭氧协同作用，利用臭氧对压力裂返排中的细菌进行催化吸附，一般1min可以净化12 50 0 L的压力裂返排，其处理效率高达9 9%，再加上超声波产生的水力空化，可以将臭氧降解生成OH。与常规的处理方法比较，Ecosphere的臭氧处理技术可以使有机物质的脱解率增加约3倍，同时也可以使废水的处理量增加20多倍。鄂尔多斯油田采用了一种较优的压裂回排液技术，该技术的综合利用费用较低，是提高油田产量的一项关键技术。5压裂返排液处理技术的创新发展由于传统的处理方式会对环境造成一定的污染，许多学者开始对其进行了研究，并取得了较好的效果。公司率先研制出洁净的压裂液，以解决低渗油、高温井开采、增强表面活性剂的抗性、促进表面活性剂、两性离子表面活性剂、各种盐类等组成的复合系统，并研制出耐高温表面活性剂。目前，在清洁压裂液研究中心，大多是针对于复合压裂液的研究，主要以低伤害、高效、低成本为主的，其抗温、破胶、抗剪性能均优于单一的阴离子型和阳离子型压裂液。可见，国内清洁剂的研究还很欠缺，缺少气藏的适用性，需要根据不同的储藏条件进行组合外观特性不同的清洁剂。但在实践中，由于返排液中往往包含大量的阳离子型表面活性剂，其相对分子质量较低，不能在环境中直接降解；采用压裂液回收工艺，回收液循环再利用，从而降低了治理的难度和对环境造成的污染；改进压裂液的使用效果。6结语综上所述，由于油田压裂返排液的组成比较复杂，其处理技术及实施难度较大，且处理费用较高。随着国内油田开发技术的不断提高，压裂返排液的处理技术也在不断地完善。为达到高效的压裂返排液处理技术，并在此基础上建立高效的处理流程，必须持续的研究与开发，以达到真正的高效环保目的。不同的压裂液组成不同，在实际应用中会有一定的限制。为了达到安全处理的目标，同时合理使用压裂返排液，必须结合多种工艺，用于压裂返排液高效化处理。参考文献：1张锋，马尧，杨宸睿，等.国内外油田压裂返排液处理技术研究进展 1.油气田地面工程，2022,41(09):61-65.2 龚敏.油田压裂返排液处理技术及应用 .化工管理,2 0 2 2(2 6):49-51+7 7.3任战平，油田压裂返排液处理工艺的有关探讨 1中国石油和化工标准与质量，2 0 2 2,42(16):19 6-19 8.