樊 煒

壓裂返排液處理技術(shù)研究

樊 煒

（中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西 西安 710018）

采用篩選優(yōu)化絮凝劑、調(diào)節(jié)pH、優(yōu)選脫色劑等方法，使壓裂返排液發(fā)生絮凝、脫色等反應(yīng)，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH=7.5，PAC用量為100mg·L-1、脫色劑用量為30mg·L-1時(shí)，壓裂返排液處理效果較佳，處理后水懸浮物含量為4.9mg·L-1，油含量為0.9mg·L-1，處理后水到達(dá)油田回注水一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，減少了壓裂返排液的污染問題。

壓裂返排液；絮凝；脫色；回注

蘇里格氣田位于鄂爾多斯北部地區(qū)，為長(zhǎng)慶氣田主要作業(yè)區(qū)域之一，主力儲(chǔ)集層有山1、盒8、馬5層等，儲(chǔ)層改造方式主要以壓裂、酸化為主，其中壓裂所占比例較大。壓裂作業(yè)中排出的殘余壓裂液中含有胍膠、甲醛、石油類及各種添加劑，若不經(jīng)過處理返排至地面，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乇硭?、地下水、農(nóng)作物、大氣等造成一定的污染，同時(shí)造成水資源的浪費(fèi)［1-3］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器、藥劑

聚合氯化鋁（PAC），片堿（NaOH，工業(yè)品），高效脫色劑（TS-10） （自制）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

污水離子組成分析依據(jù)SY/T 5523-2000《油氣田水分析方法》進(jìn)行；絮凝實(shí)驗(yàn)依據(jù)SY/T 5796-1993《絮凝劑評(píng)定方法》進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 污水組成及特性分析

采集蘇XX-XX井壓裂返排液進(jìn)行成分、特性分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 蘇XX-XX井壓裂返排液組成分析 /mg·L-1

表2 蘇XX-XX井壓裂返排液特性分析

從表1的分析數(shù)據(jù)可知，該井壓裂返排液Ca2+、Mg2+離子含量較低，SO42-、HCO3-含量較高，分析原因是由于在配制壓裂液過程中加入的調(diào)節(jié)劑和破膠劑中含有一定量的SO42-、HCO3-［4-5］。從表2的分析數(shù)據(jù)可知，氣井壓裂返排液懸浮物含量較高，水樣外觀較渾濁，顏色較深，透光率較差。

2.2 絮凝試驗(yàn)

2.2.1 絮凝劑的篩選

共享服務(wù)的理念最先在財(cái)務(wù)管理中進(jìn)行應(yīng)用，而隨著財(cái)務(wù)共享服務(wù)模式在西方資本主義市場(chǎng)的不斷推廣，Barbara Quinn和Denburgh都注意到，由于企業(yè)經(jīng)營(yíng)和發(fā)展階段的不同，對(duì)于共享服務(wù)的需求也隨著發(fā)展形態(tài)產(chǎn)生不同模式的需求。Quinn(1998)闡述了共享服務(wù)的四種類型：基本模式、市場(chǎng)模式、高級(jí)市場(chǎng)模式及獨(dú)立經(jīng)營(yíng)模式，并指出這四種模式是在共享服務(wù)從初級(jí)階段到高級(jí)階段的過程而演變。Denburgh(2001)同樣認(rèn)同財(cái)務(wù)共享服務(wù)中心的四種模式，并進(jìn)一步指出了這四種模式的特點(diǎn)分別是：向公司內(nèi)部服務(wù)部門收取成本費(fèi)用、以公司的形式向內(nèi)外客戶提供財(cái)務(wù)服務(wù)、以財(cái)務(wù)服務(wù)為競(jìng)爭(zhēng)商品以及以盈利為目的。

選用3種PAC進(jìn)行絮凝試驗(yàn)（PAC用量為50mg·L-1），實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在絮凝劑加量為50mg·L-1時(shí)，2號(hào)絮凝劑效果較好。

表3 絮凝劑的篩選

2.2.2 pH對(duì)絮凝效果的影響

配制5%燒堿溶液，調(diào)節(jié)水樣pH，考察不同pH條件下的絮凝效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 pH對(duì)絮凝效果的影響

從圖1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)水樣pH從7.0增加至9.0時(shí)，懸浮物、濁度呈先降低后升高的趨勢(shì)，透光率則呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)pH為7.5時(shí)，處理后水懸浮物含量為19mg·L-1，濁度為40NTU，透光率為51.6%，處理效果較佳。

2.2.3 絮凝劑用量的優(yōu)選

依次加入50mg·L-1、75mg·L-1、100mg·L-1、125mg·L-1、150mg·L-1的絮凝劑，測(cè)定處理后水的懸浮物、濁度等指標(biāo)，以優(yōu)化絮凝劑的用量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同絮凝劑用量下處理水檢測(cè)值

從圖2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨著絮凝劑用量的增加，處理后水的懸浮物、濁度值等均有一定的下降，且當(dāng)絮凝劑用量為100mg·L-1時(shí)，處理效果較好，當(dāng)絮凝劑用量＞100mg·L-1時(shí)，處理效果趨于穩(wěn)定，因此，絮凝劑較適宜用量為100mg·L-1。

從以上實(shí)驗(yàn)可知，處理后水的懸浮物、油含量均下降較明顯，但透光率有待進(jìn)一步的提高。

2.3 脫色實(shí)驗(yàn)

為提高水樣的透光率，采用TS-20脫色劑對(duì)水樣進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在pH為7.5，絮凝劑用量為100mg·L-1時(shí)，加入10～50mg·L-1的脫色劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 脫色實(shí)驗(yàn)

從表4中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在使用了脫色絮凝劑后，水樣的透光率大幅度提高。脫色絮凝劑用量在10～50mg·L-1時(shí)，處理后水懸浮物在4.9～12.1mg·L-1，濁度在1.9 ～5.1NTU，透光率在88.9%～93.8%，油含量在0.9～3.1mg·L-1。隨著脫色絮凝劑用量增加，處理效果逐步得到提升，當(dāng)脫色絮凝用量大于30mg·L-1時(shí)，處理效果趨于穩(wěn)定，因此脫色劑較適宜用量為30mg·L-1。

通過調(diào)節(jié)pH、優(yōu)選絮凝劑、投加脫色劑等方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蘇XX-XX井壓裂返排液的綜合處理，處理后水懸浮物含量＜5mg·L-1，油含量＜1mg·L-1，處理后水達(dá)到油田回注水一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

1）研究了pH對(duì)絮凝劑絮凝效果的影響，當(dāng)pH 為7.5時(shí)，試驗(yàn)效果較佳。

2）對(duì)絮凝劑PAC進(jìn)行篩選及用量的優(yōu)選，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)絮凝劑用量為100mg·L-1時(shí)，絮凝效果較佳。

3）對(duì)復(fù)合脫色絮凝劑用量進(jìn)行了優(yōu)選，當(dāng)脫色劑用量為30mg·L-1時(shí)，絮凝效果較佳。

4）經(jīng)過絮凝、脫色后的壓裂返排液懸浮物含量＜5mg·L-1，油含量＜1mg·L-1，處理后水達(dá)到油田回注水一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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［3]范青玉，何煥杰.鉆井廢水和酸化壓裂作業(yè)廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［M］.油田化學(xué)，2002，19（4）：387-390.

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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

設(shè)備與自控

TE 357.1+1

A

1671-9905（2016）03-0055-02

樊煒（1983-），男，大學(xué)本科，畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè)，多年從事壓裂酸化、試油等方面的技術(shù)工作，E-mail：fanwei01@cnpc.com.cn

2016-01-14