滑溜水压裂液返排液回用处理技术研究

孙紫薇

【摘 要】对于目前较为常用的滑溜水体积压裂技术而言对环境有两大问题：第一、在开采过程中会需要大量用水，但大多开采场地严重缺水。第二、在返排过程中由于滑溜水压裂液作用，返排液污染能力很强必须经过有效的处理与处置才能保证减小开采对环境的危害。而处理后回用这一方法可以从根本上解决这两大问题，这对我国页岩气页岩油的开发，具有至关重要的战略意义。本文主要论证通过对滑溜水压裂液返排液的处理，使得返排液可以回用，回用的水再来配置滑溜水压裂液它的性能能否满足再配压裂液的工艺要求的可行性。

【关键词】滑溜水压裂液;压裂返排液;回用处理

1前言

1.1研究目的及意义

由于滑溜水压裂液是体积压裂液，通过滑溜水压裂液的主要成分可知其需要耗用大量的水对其进行配置，并且页岩气的开发是对于水资源的一种密集型应用。[2]这样就给环境造成极大的负担和压力，一方面在开采场地（多为缺水的山区）很难找到能够提供生产做需要的大量用水。另外一方面由于混合的水受到了压裂液添加剂的影响，如果不处理达标而排放也会给周边环境增加很大的压力和影响。

这些问题势必会造成对周边环境的污染，所以必须通过有用与有效的处理手段与技术方法处理滑溜水压裂液返排液的污染问题，而处理后回用一方面可以解决油田压裂的用水量大的问题，另一方面也可以解决滑溜水压裂液返排液对于周围环境的污染问题，这对我国页巖气页岩油的开发，具有至关重要的战略意义。所以此次研究的目的就是通过对滑溜水压裂液返排液的处理，使得返排液可以回用，回用的水再来配置滑溜水压裂液它的性能能否满足再配压裂液的工艺要求。

1.2国内外研究现状及其发展趋势

目前，国内外针对压裂液返排液最终处理形式分为处理后排放，处理后回用，处理后回注。由于滑溜水等压裂液返排液的危害与成分特殊性，处理后排放与回注不仅成本过高不适合大面积使用，而且对环境的危害还是较大的。现今各国多用处理后回用的处置方式，一方面可以解决大量压裂液返排液处置造成的成本过高，另一方面也提高厂区水资源回用的比例，满足即使在水源不够充足的地区开采依旧能够维持开采。这也使得处理后回用成为国际趋势。人们对于回用的总体方法可以归结为两点：一是通过研制更加清洁、回用率更高的滑溜水压裂液。二是压裂液返排液处置后配置压裂液的方法。

1.2.1压裂液返排液的环境危害

滑溜水压裂液的组成主要由99%以上的水+支撑剂与1%其他化学添加剂成分（如酸，降阻剂，助排剂等）。滑溜水压裂液返排液成分复杂，所含对环境有危害和影响的污染物质非常多。第一、返排液会携带地层的石油类物质、有机化合污染物地层的黏土和岩屑，并且从之前滑溜水压裂液的组成成分可以看出滑溜水压裂液体系中含有十几种添加剂。这就使得使用生化降解法和普通的化学方法不能够使其很好的降解。第二、大多的返排液都具有刺激性气体和各种添加剂的特点，这就使得必须将压裂液返排液进行有效的处理，不然就会导致对开采场地周围的地下、地表水、土壤造成严重的污染。第三、由于压裂液返排液中含有的添加剂的酸液作用使得可能会产生有毒气体。第四、随着对页岩气的进一步开发，压裂工艺技术不断提高，滑溜水压裂液的组成成分的数量也不断地增加，这就使得对返排液的处理难度增大。同时，新的污水排放标准以及环保要求及对压裂液废水处理的要求也不断提高，这使废压裂液的处理迎来新的挑战。

1.2.2国外研究现状

压裂液返排液的水质情况，水量情况，压裂溶液配置水质的相关要求都是对返排液回用处理处置技术起到决定性作用的方面。

哈里伯顿公司开发的移动式CleanWaveTM水处理系统，采用水质调节-电絮凝工艺-精细过滤等工艺流程，可去除99%的总悬浮固体和99%的总铁，可以适用于进水水质内总溶解固体的含量在100～300000mg/L范围内。并且该公司还将以上的工艺与紫外线杀菌工艺联合，确定了一套完整的返排液处理回用技术。最后，公司将此工艺技术运用与Haynesville页岩区等验证了它的可行性。这一工艺的产生也一定程度的推动与推广可回用处理技术的发展与运用。

Veolia公司提供的Multiflo技术吸取了之前处理技术的经验达到了可以同时处理悬浮物颗粒与化学软化的功能。使得处理流量可达4.5旷/min，出水硬度小于20mg/L，浊度小于10NTU，符合大多数处理回用的实际需求。

以上的国外发展研究现状表明了处理压裂液返排液的工艺技术可行性，也在一定程度上说明了返排液回用处理的处置方法需要结合实际合理选择，要考虑到经济等多种因素。并且也证实了通过处理后的水体可以用于配置压裂液。

1.2.3国内研究现状

①研发新型环保回收率高的滑溜水压裂液。魏松等研发的EM30滑溜水压裂液以其所具有的无向残留、低伤害、低摩阻、高效返排和重复利用率高的优势用以长庆油田实用后效果显著，采用此滑溜水压裂液后，返排液回收重复利用率达到85%，成本降低50%。这也表明如何彻底解决返排液的污染与重复利用情况还需要从根本上思考与改进。

②将处理后的水用于下一次压裂液配制。通过参考《压裂液性能行业标准（SY/T6376—2008）》确定处理后的水是否可以达到配置压裂液的水质标准。

2014年，熊颖等采用“杀菌-除杂-除离子-补充液体”等方法处理压裂返排液。该处理技术在四川盆地总共应用92井次，返排液回收利用率高达95%，取得了较好的施工效果。

张太亮等提出采用破胶混凝技术对返排液进行处理，并且通过实践研究可以证实返排液经破胶、混凝、分离后再配制压裂液，具有基液黏度高，抗温可达到90℃，易于破胶、返排，残渣量较低及防膨性好等特点。这就使得压裂液废液被证实可以通过工艺实现资源化利用，并且可以在一定程度上缓解环境压力。

高燕[17]等利用“臭氧降粘-Fenton氧化-混凝”来处理压裂液返排液，通过此工艺的处理使得出水粘度得到了很大的下降，并且对于SS的去除率可以达到99%，且静置过滤后的液体再配置的压裂液可满足压裂液流变性能。

2可行性分析

通过上述国内外对于压裂液返排液的处理处置结果分析，可以得出虽然压裂液返排液有着高粘度、成分复杂、矿化度高、COD、TDS、TSS等特点，但是经过氧化破胶、去除有害离子、去除固体悬浮物等处理，保留返排液中有用成分，完全可以重新配制新的滑溜水压裂液，并且达到DB61/T575-2013《压裂用滑溜水体系》。针对滑溜水压裂液返排液自身的特点也有利用复合工艺技术的方法处理后回用的案例，相较于这也能够证实开展此次研究是完全可行的。

参考文献：

[1]姚兰.中国页岩气勘探开发战略思考[J].现代物业（中旬刊），2014，13（08）：67-68.

[2]郭钢，薛小佳，吴江等. 新型致密油藏可回收滑溜水压裂液的研发与应用[J]. 西安石油大学学报（自然科学版），2017，第32卷（2）：98-104.