返排壓裂液處理方法

我國油田大部分屬于低滲透油田，隨著我國油田的不斷開發(fā)，為了提高采收率，勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)主要是壓裂工藝，然而隨之帶來的環(huán)境問題也越來越引起人們的廣泛關(guān)注。壓裂返排液排放量不斷增加，一方面造成環(huán)境污染，另一方面水資源短缺，生產(chǎn)成本提高。由于現(xiàn)在很多油井在壓裂完成后返排液未經(jīng)處理就直接外排到環(huán)境中，其化學(xué)成分復(fù)雜，不但污染了環(huán)境也浪費(fèi)了資源，因此油田壓裂返排液的治理對(duì)于油田尤其是西部干旱地區(qū)的井場(chǎng)增產(chǎn)至關(guān)重要。就當(dāng)前研究現(xiàn)狀綜合分析，油田壓裂廢液中添加劑種類繁多，處理難度較大，處理壓裂廢液主要采取物理法、化學(xué)法和微生物降解法。1物理法物理法主要包括挖坑填埋、絮凝法、膜過濾法、氣浮法等。1.1挖坑填埋對(duì)環(huán)境要求不高的地方可直接挖坑填埋，廢壓裂液采用深坑填埋，但這種方法正處于淘汰階段。1.2絮凝法絮凝法處理高濁度、高色度的廢水是最基木的一種方法，其特點(diǎn)是處理時(shí)間短，投加方便，基木不需要什么裝置，缺點(diǎn)就是會(huì)產(chǎn)生大量的沉淀，處理固渣又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的問題。但是總體來說對(duì)于處理壓裂返排液，絮凝方法是效果較理想的方法，關(guān)鍵是根據(jù)廢水的性質(zhì)，選擇合適的絮凝劑。絮凝的機(jī)理可分為四種，分別是雙電層壓縮機(jī)理、吸附電中和作用機(jī)理、吸附架橋作用機(jī)理與沉淀物網(wǎng)鋪機(jī)理。這四種機(jī)理在水處理中并不是單獨(dú)發(fā)生的，往往是協(xié)同作用，當(dāng)然通過分析水中的膠體帶電性、分析水中元素可以初步估計(jì)何種機(jī)理占優(yōu)勢(shì)，通過機(jī)理可以初步選擇絮凝劑的種類，進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)分析影響絮凝的因素，選擇最佳的絮凝劑。壓裂作業(yè)中使用的壓裂液含有大量的高分子聚合物，返排液黏度大，將影響絮凝劑有效擴(kuò)散，減弱懸浮物等的聚結(jié)沉降能力，從而影響化學(xué)絮凝的處理效果。為提高處理效果、減少化學(xué)藥劑用量和降低成本，宜采用絮凝沉降和氧化工藝相組合的處理技術(shù)。1.3膜過濾法隨養(yǎng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型，政府和老百姓對(duì)環(huán)保的重視，現(xiàn)在很對(duì)地方對(duì)廢水排放嚴(yán)格要求，使用膜分離技術(shù)用于生活污水和工業(yè)廢水處理。膜技術(shù)是一門新興的多種學(xué)科交叉的高技術(shù)，以高分子分離膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種新型的流體分離氮源操作技術(shù)，經(jīng)過多年的研究取得了顯著的成就。常用于污水處理的膜分離法有微孔膜過濾、超過濾、反滲透和納濾。工毅研究含煤廢水處理，對(duì)比了傳統(tǒng)處理廢水方法和膜過濾的優(yōu)缺點(diǎn)，膜過濾符合當(dāng)前國家節(jié)能減排的口號(hào)。膜過濾法能夠有效降低廢水中的COD，其去除率高達(dá)91%以上。膜過濾在未來的研究中會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。1.4氣浮法氣浮方法主要用于含油廢水處理或者用于絮凝之后的固液分離，為了增加廢水中懸浮顆粒的可浮性，以提高分離效率，往往需要向廢水中投加各種化學(xué)藥劑，這種化學(xué)藥劑稱為浮選劑。氣浮法中以射流氣浮最為常用，射流氣浮是利用射流泵在射流器前后產(chǎn)生負(fù)壓，吸氣后產(chǎn)生微細(xì)泡，微細(xì)泡攜帶油滴、懸浮物上浮至水而，達(dá)到凈化水的目的。主要設(shè)備有射流氣浮機(jī)、射流泵、過濾器等，是近年來出現(xiàn)的一種污水處理設(shè)備。污水從噴嘴高速噴出時(shí)，在噴嘴的吸入室內(nèi)形成負(fù)壓，氣體被吸入;在混合段，污水?dāng)y帶的氣體被剪切成微細(xì)氣泡;在氣浮池中，油珠和固體顆粒附養(yǎng)在氣泡上上浮。射流氣浮裝置能耗僅相當(dāng)于機(jī)械攪拌葉輪氣浮的_分之一，產(chǎn)生氣泡直徑小，且制造、安裝、維修方便，具有很好的應(yīng)用前景。2化學(xué)法2.1焚燒焚燒法處理廢液是將高濃度有機(jī)物廢液在高溫下進(jìn)行氧化分解，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳等無害物質(zhì)。化工廠的高濃度有機(jī)廢液常采用這種方法處理。在油田，將酸化壓裂作業(yè)后的一部分殘酸焚燒，可控制一些水污染物排放，但這也會(huì)產(chǎn)生大氣污染。2.2氧化法化學(xué)氧化是指利用強(qiáng)氧化劑氧化分解廢水中有機(jī)物質(zhì)己達(dá)到凈化污水的目的?；瘜W(xué)氧化方法往往是在絮凝、氣浮等處理廢水之后采取的方法，因?yàn)閮H僅絮凝和氣浮等處理方法不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)氧化方法是最終去除廢水中污染物質(zhì)的有效方法之一，通過化學(xué)氧化，可以使廢水中的高分子有機(jī)物氧化為_氧化碳和無機(jī)物，降低污水中的COD，以達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。用于廢水處理常用的氧化很多，常見的有過氧化氫、臭氧、次氯酸鈉、二氧化氯及空氣等。這些氧化劑根據(jù)廢水水質(zhì)情況的不同，選擇合適的氧化劑，當(dāng)采用氯氣和臭氧作為氧化劑時(shí)，還可以達(dá)到污水除臭、除味、脫色劑消毒的目的。2.3電解處理法電解處理法是指應(yīng)用電解的基木原理，使廢水中的有害物質(zhì)通過電解過程在陽一陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)廢水處理凈化的目的。電解法是氧化還原、分解、混凝沉淀綜合在一起的處理方法。該方法適用于含油、氰、酚、重金屬離子等廢水及廢水的脫色處理目的等。電解處理法的主要影響因素有電極材料、電解槽電壓、電流密度、PH值及攪拌速率等，每種影響因素都不可忽視，電解法在實(shí)驗(yàn)室研究階段還是比較有良好的效果，但是現(xiàn)場(chǎng)有的條件苛刻，還要考慮成木，并不是一種理想的處理方法，在現(xiàn)場(chǎng)較少采用。邱眠、徐曉軍等利用鐵碳內(nèi)電解法處理印染廢水，可有效去除色度、降低廢水處理費(fèi)用。對(duì)于油田壓裂返排液來說，采取電解有可行性，但是由于返排液中化學(xué)成分復(fù)雜，單一選擇電解處理法無法達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)，不利于廢水再利用，但可以采用電解聯(lián)合其他方法協(xié)同處理，達(dá)到最佳的處理效果。3微生物處理法微生物處理法主要是通過微生物的代謝作用，使污水中呈溶解、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)，使廢水得以凈化。是油田壓裂返排液處理方法中經(jīng)常用的、較有效的處理方法，同時(shí)成木也比較低，主要包括厭氧發(fā)酵法和好氧發(fā)酵法。另外，部分有機(jī)物則被合成為微生物的細(xì)胞質(zhì)。微生物的細(xì)胞質(zhì)因個(gè)體比較大，且比較容易凝聚，可以同廢水中的某些物質(zhì)(包括一些被吸附的有機(jī)物和部分無機(jī)的氧化產(chǎn)物以及菌體的排泄物)通過物理凝聚作用一起沉淀或上浮，從而與廢水分離?，F(xiàn)階段大部分油田均采用微生物法處理壓裂返排液采用，成為處理廢水的重要的方法。用微生物處理之后，根據(jù)水質(zhì)情況，進(jìn)一步選擇物理法還是化學(xué)法，對(duì)于壓裂廢液這種污染較重的廢水，常常采用發(fā)酵、絮凝、氧化、吸附等步驟。壓裂返排液生化處理具有很強(qiáng)的針對(duì)性和可行性，其工藝簡(jiǎn)單，具有投資少，運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是所需時(shí)間長(zhǎng)，尋找優(yōu)勢(shì)菌種是一個(gè)迫切需要解決的問題。3返排壓裂液處理技術(shù)現(xiàn)存的問題返排壓裂液的主流處理方式主要有兩種：一是經(jīng)過預(yù)處理后回注；一是處理后直接外排。這兩種處理方法各有其獨(dú)到的好處，縱觀國內(nèi)外對(duì)井下作業(yè)污水的處理，仍局限在一級(jí)處理階段，這些技術(shù)都或多或少地存在一些缺陷，如處理設(shè)施復(fù)雜、工藝繁瑣、處理費(fèi)用昂貴、無成熟工藝，或者由于技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性要求很高，在現(xiàn)場(chǎng)難以實(shí)施等問題而不能應(yīng)用，除從技術(shù)角度考慮外還存在以下較難克服的問題:1壓裂廢液預(yù)處理后作為注水水源回注，混摻比例的波動(dòng)會(huì)影響回注水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性;2目前以達(dá)標(biāo)排放為目的處理方法只注重對(duì)COD的去除效果而對(duì)水中高濃度的C1幾乎沒有去除效果，這種水排放后會(huì)對(duì)受納水體造成嚴(yán)重污染;3目前試油、壓裂作業(yè)產(chǎn)生的廢液尚沒有成熟的處理工藝和設(shè)施，尤其是邊遠(yuǎn)井的作業(yè)廢水處理問題和去向問題。4壓裂液處理技術(shù)發(fā)展的建議針對(duì)上述存在的問題，提出幾點(diǎn)壓裂液處理技術(shù)發(fā)展的建議:1加緊開發(fā)研制綠色酸化壓裂液