压裂酸化措施返排液处理技术研究

姜光宏

摘 要：随着社会的快速发展，我国的石油等能源的处理技术水平在不断提升。石油生产过程中使用压裂酸化处理技术能够有效地提升石油的产量，但在应用该技术的过程中，往往会产生返排液污染问题。现阶段，石油生产污染问题日益严重，这就要求在技术应用过程中使用有效的措施，合理地控制返排液污染。基于此，文章介绍了污染物的种类，对压裂酸化措施返排液处理技术进行了研究。

关键词：压裂酸化；返排液处理技术；研究

目前，我国石油开发进入全新的发展阶段，在石油生产过程中往往会带来很多环境污染。这就要求石油企业加强返排液处理技术的研究，提高处理水平，降低返排液对生态环境的危害程度，实现石油能源的可持续发展，为社会带来更多的经济效益。

1污染物的种类

污染物的种类主要有以下几种：第一，压裂酸化施工中产生的废液。其主要有压裂施工中压裂液的废液，施工过程中设备发生刺漏产生的冻胶，各种液体添加剂的残液，酸化施工中的残酸，施工后清洗罐体时产生的废水废液，尤其是用液量大的工程要求大罐数量多，产生的废液不可忽视；压裂后返排产生的废液，不同地区，不同井别的返排率在30%到85%，返排液量范围120m3到2500m3；还有各种生活污水等；第二，压裂酸化过程中产生的固体废弃物。比如，破胶剂使用中产生的残渣；支撑剂使用过程中产生的残渣；各种化工料的包装袋。这些污染物处理不好，极易造成严重的环境污染；第三，因压裂酸化产生的气体污染源。其主要包括酸化作业中盐酸挥发产生的废气、泵车造成的尾气等；第四，其他污染源。比如，压裂酸化过程中的噪声污染；作业过程中人为产生的各种垃圾；特殊添加剂造成的污染。

2返排液主要危害分析

现阶段，压裂酸化技术是石油生产过程中普遍采用的增产技术，压裂液是该技术应用过程中的重要组成成分。在技术应用过程中，为了有效地实现悬浮、降低摩擦阻力以及输送支撑剂，往往需要压裂液的支持。而为了有效地满足需求，应添加不同性能的添加剂，对返排液进行处理，进而确保石油生产的顺利开展。因此在工艺要求下的压裂液含有大量的添加剂，其一氧化碳值较高，尤其是不易净化的有机添加剂，处理起来有一定的难度。

同时，为了有效地提高压裂措施的效果，压裂返排率须保持在50%以上。但返排液的组成比较复杂，包括高分子聚合物、原油与地下水等，每一个油田排出水的成分也各不相同，包括硫化物与悬浮物等多种物质。直接排放返排液，则可能对环境产生较大的影响，对农作物带来严重威胁，并且，返排液对地下水、地表水以及水生生物均会产生不良的影响。根据国家的相关标准，相关部门需要检测排出水的pH值、硫化物和悬浮物等。

3压裂酸化措施中的返排液处理技术

3.1化学法

在返排液处理过程中化学方法的应用主要体现在以下方面：第一，絮凝沉降法。依据返排液实际情况加入由有机、复合、微生物等构成的絮凝剂，并借助压缩双电层等辅助条件，实现微粒沉降目的，为固、液间的有效分离提供保障，满足返排液处理需求。同时，絮凝沉降法具有占地少、投资低等优势，因而油田产业在发展过程中应强化对其的合理应用，以达到高效处理效果；第二，中和法。通过加入碱性物质，进行中和反应，实现返排液中部分悬浮物的清除，从而消除他们的有害作用，可以调节酸性或碱性废水的pH值，但处理后硫化物、色度和耗氧量均显著增加。

3.2微电解组合技术

微电解技术是利用金属腐蚀原理，在返排液中形成一个铁碳原电池，进行氧化还原反应完成降解污染杂质的效果，主要的原料是废铁。微电解技术实际上是一种废物利用，其操作方法简单、易行。在难降解的返排液中进行应用获得了一定的成功。微电解技术中电极反应产物是具有高化学性的物质，原子态的氢和二价铁可以和返排水中的多种化学组分产生氧化、还原反应，进而使大分子进行分解，保证难降解的物质被转化为容易降解的物质。在实际应用中，电解法可以有效地脱除返排水中的COD。微电解技术具有投资少、操作简单，设备维护方便等优势，且处理效果较为理想，经过电解法处理后COD的指标小于150mg/L，且没有二次污染。

3.3活性炭吸附

活性炭具备多孔结构特点，在返排液分离、提纯处理工序开展过程中将其应用于其中，能够有效地提升整体处理效果。活性炭表面多孔结构在一定程度上影响着整体吸附效果，因而在活性炭吸附方法应用过程中，相关技术人员应提高对此问题的重视程度。除此之外，官能团在一定程度上影响着活性炭吸附能力的体现，比如，在某活性炭吸附实验开展过程中，实验人员将pH值为4、活性炭加量为0.2g/100mL的活性炭作为实验素材，实验振荡时间维持在2h的状态下，由此检测COD值数据。在不同实验条件下，活性炭加量与处理效果存在正相关关系。在返排液处理过程中，强化对活性炭吸附方法的应用，能达到最佳的返排液处理效果。

3.4物理化学法

物理化学法通常包括气浮和吸附法。气浮是将空气以微小气泡形式注入水中，油粒粘附于气泡后密度小于水即上浮至水面，从水中分离出去。为了提高浮选效果，常投加浮选剂。浮选剂一方面具有破乳作用，使油水分离；另一方面还有起泡作用。贾文荦等针对我国原油及污水性质，研制了一套室内气浮工艺技术，为快速筛选浮选剂应用于油田奠定了基础。

吸附法主要是利用固体吸附剂（常用活性炭和膨胀石墨）去除废水中多种污染物。刘成宝等以膨胀石墨为吸附剂自制污水处理装置，水流速度控制在70L/h、填充密度控制在9g/L、吸附流程控制在2m时，既能达到回注标准，又能满足经济性要求。

4返排液处理技术的发展方向

现阶段，返排液处理技术主要有两种，一种是首先预处理，然后回注，一种是处理达标之后再排放。目前，我国的返排液处理技术虽然取得了一定的成就，但由于油田的实际生产情况复杂，其中仍存在一定的缺陷，比如，处理成本高等。因此，返排液处理技术的发展方向主要有以下几种：第一，添加剂的革新。为了有效地提高处理效率，开发新型、高效稳定的处理剂，保证不产生二次污染，相关技术人员需要研发高性能的添加剂，也就是具有强大的絮凝能力、沉降速度快、分层效果好的添加剂；第二，在实际的技术应用中提高处理的效果，综合利用各种处理技术，提高返排液的处理效果。通过这种处理方式，有效地降低返排液处理的药剂使用量，降低处理的成本；第三，源头控制污染，研发绿色压裂液。在技术研发过程中，相关技术人员需要研发低聚合、无聚合物的压裂液，逐渐向低残渣、无残渣的方向发展，这样能有效地从源头控制污染，确保返排液的可控性，有针对性地处理返排液。

结束语：随着我国经济水平的快速提升，传统的压裂、酸化作业返排液处理技术逐渐呈现出效率低、成本高等问题，直接影响着整体处理效果，严重威胁生态环境。因此，为了实现清洁生产的目标，油田企业在可持续发展过程中，应注重将活性炭吸附、微电解、化学法等方式贯穿于返排液处理流程中，达到最佳的处理效果，实现处理成本投入的降低。

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