撬裝式壓裂返排液處理回注技術(shù)在永寧油田初步應(yīng)用效果淺析

撬裝式壓裂返排液處理回注技術(shù)在永寧油田初步應(yīng)用效果淺析摘要：永寧油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部，屬于典型的低壓、低產(chǎn)、特低滲油田。壓裂工藝成為該油田開發(fā)的主要技術(shù)手段，但隨著油田開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，壓裂作業(yè)量、壓裂液及返排液量也隨之增加，特別是壓裂后返排至地面的廢液，由于其具有粘度高、化學(xué)成分復(fù)雜、難降解等特點(diǎn)，給油田生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)造成很大壓力。為此，油田通過開展壓裂返排液處理先導(dǎo)性試驗(yàn)，使處理后水質(zhì)完全滿足注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求并注入目的層，不僅節(jié)約了大量地表水資源，同時(shí)減少了油區(qū)環(huán)境污染。本文對(duì)撬裝式壓裂返排液處理回注技術(shù)在永寧油田初步應(yīng)用情況進(jìn)行了分析和總結(jié)，為該技術(shù)在油田后續(xù)進(jìn)一步推廣具有一定的指導(dǎo)和促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞：壓裂返排液

處理

回注

試驗(yàn)

據(jù)上年油田開發(fā)數(shù)據(jù)顯示，永寧油田上年共鉆新井470口，其中常規(guī)井415口，水平井55口，且全部實(shí)施了壓裂作業(yè)，其中常規(guī)壓裂425口，水平井體積壓裂45口，全年共計(jì)使用壓裂液31.85×104m3，壓裂后返排液約13.89×104m3。由于全年作業(yè)量不均勻，壓裂返排液在6～9月份產(chǎn)生量較大，其它月份產(chǎn)生量相對(duì)較小，最高返排量約570m3/d。目前該油田壓裂返排液主要通過車輛從井場將廢液拉運(yùn)至集中處理站點(diǎn)處理后，回注至安定組以下非產(chǎn)層。但由于該方法一是處理后的水質(zhì)相對(duì)較差，長期以往會(huì)對(duì)回注地層造成堵塞，從而使注入難度加大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定的污染；二是由于這些處理站點(diǎn)位置相對(duì)固定，而作業(yè)井場又多為邊緣、偏遠(yuǎn)新發(fā)現(xiàn)區(qū)域，返排液的運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、費(fèi)用高，直接增加了油田的生產(chǎn)運(yùn)營成本。因此，無論從環(huán)境保護(hù)還是生產(chǎn)運(yùn)營方面考慮，如何處理和合理利用壓裂返排液都成為各大油田亟待解決的問題之一。一、永寧油田壓裂返排液特征分析目前，永寧油田壓裂液多采用胍膠壓裂液和清潔壓裂液兩種。通過對(duì)其返排至地面的廢液進(jìn)行相關(guān)化驗(yàn)分析，認(rèn)為該油田壓裂返排液有如下幾個(gè)特征：高懸浮物、高礦化度特征：由于壓裂返排液是一種復(fù)雜的多相分散體系，水質(zhì)成分多樣化，既有壓裂液中的有機(jī)和無機(jī)添加劑，也含有從地層水中帶回的鈣、鎂、鐵及其他離子，同時(shí)還含有粘土顆粒、巖屑、原油、陶粒砂/石英砂等污染物，使其懸浮物含量和礦化度值均很高。高黏度、難降解特征：由于在壓裂作業(yè)過程中，為使壓裂液具有強(qiáng)攜砂、低濾失、易破膠、低傷害等特點(diǎn)，往往一種壓裂液中的添加劑多達(dá)十幾種，比如：稠化劑、殺菌劑、破膠劑、PH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、粘土穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、溫度穩(wěn)定劑、轉(zhuǎn)向劑、降濾劑、交聯(lián)劑等，組成極為復(fù)雜，而主要添加劑穩(wěn)定性能又高，且不易降解，因此使其返排液具有較高黏度、成份復(fù)雜、不易降解等特點(diǎn)，成為其處理難度的重點(diǎn)所在。處理量具有分散和不穩(wěn)定性：由于壓裂作業(yè)位置的不確定性，加之每年的作業(yè)量和施工時(shí)間的不確定性，同時(shí)每口作業(yè)井返排液量的波動(dòng)范圍又較大，所有這些因素均給處理工藝的選擇與設(shè)置帶來較大的困難。二、壓裂返排液處理技術(shù)原理及工藝流程目前國內(nèi)外油氣田壓裂返排液處理常用的處理方法有：物理法、化學(xué)法、生物法。也可以根據(jù)壓裂返排液的水質(zhì)特點(diǎn)，采用以上單一、兩者或三者相結(jié)合的工藝進(jìn)行處理。該項(xiàng)目目前采用國內(nèi)外常用的物理化學(xué)法，通過添加一定的化學(xué)藥劑，使處理后的壓裂液返排液水質(zhì)達(dá)到油田注水水質(zhì)要求。物理化學(xué)法處理技術(shù)原理：物理化學(xué)處理法是指當(dāng)把一定量的化學(xué)藥劑加入廢水中待反應(yīng)一段時(shí)間后，廢水中的有機(jī)污染物會(huì)在藥劑的作用下發(fā)生分解或者絮凝沉淀，使之從廢水中去除，從而降低了廢水的CODcr值。其主要手段為絮凝+沉降+精細(xì)處理技術(shù)，并結(jié)合目前市場上所售的快速處理劑和精細(xì)處理劑，實(shí)現(xiàn)15分鐘快速沉降，5分鐘精細(xì)處理。而其精細(xì)涂膜過濾器技術(shù)原理主要是通過過濾器內(nèi)一定數(shù)量的微米級(jí)濾膜，在投加一定的濾料進(jìn)入后，廢水通過增壓泵打入，經(jīng)過吸附在濾膜上濾料和濾膜過濾后，去除懸浮物和大部分膠體。濾料在處理一定水量后自動(dòng)排出，同時(shí)設(shè)備重新自動(dòng)涂料再生。返排液處理工藝流程：壓裂返排液由罐車從作業(yè)井場運(yùn)至本處理站后，先進(jìn)入帶有攪拌器的儲(chǔ)罐內(nèi)，再加入藥劑進(jìn)行破膠、PH調(diào)節(jié)、絮凝、混凝、攪拌反應(yīng)后進(jìn)入斜板沉淀器沉淀，通過泥、水分離，上部清液通過提升泵進(jìn)入氣浮池進(jìn)行原油、懸浮物去除，同時(shí)加入其它藥劑降低去除部分鈣離子、鎂離子、鐵離子，然后進(jìn)入中間水箱、通過增壓泵進(jìn)入精細(xì)涂膜過濾器過濾，下部沉淀部分進(jìn)入固液分離，分離后固體另行處理，上部清液收集后進(jìn)入清水箱回用。整個(gè)處理過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和自控聯(lián)鎖，能夠準(zhǔn)確把握每個(gè)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，從而重發(fā)保證處理出水水質(zhì)。圖1：撬裝式壓裂返排液處理工藝流程排污回收流程：水罐溢流排污、撬裝設(shè)備地漏排污、壓裂液處理裝置污油管線均接入站內(nèi)新建污水污油箱；污油定期由油罐車?yán)粮浇?lián)合站處理；壓裂返排液處理裝置反洗排污、排渣、排泥均由壓裂液處理設(shè)備壓成泥餅排出，液體回至壓裂液處理前段再處理，泥餅放至固定存放處，由建設(shè)單位集中進(jìn)行無害化處理。為降低返排液處理成本，特別是降低返排液運(yùn)輸成本，本次先導(dǎo)性試驗(yàn)采用了撬裝式可移動(dòng)處理設(shè)備，以滿足每年重點(diǎn)壓裂作業(yè)區(qū)域返排液處理需要。本設(shè)備由壓裂返排液預(yù)處理撬和壓裂返排液精細(xì)處理撬、加藥系統(tǒng)等三個(gè)撬塊組成，可搭配組合，也可以串聯(lián)組合，具有集成度高、可移動(dòng)性強(qiáng)、后續(xù)升級(jí)方便等特點(diǎn)，以滿足不同的壓裂體系要求和處理要求。三、現(xiàn)場初步應(yīng)用情況結(jié)合本年度壓裂作業(yè)重點(diǎn)分布區(qū)域，為使返排液運(yùn)輸距離相對(duì)較短，同時(shí)使處理后水量有效回注目的層，該撬裝式返排液處理站點(diǎn)首次先導(dǎo)性試驗(yàn)地點(diǎn)選在了大陽灣聯(lián)合站，處理合格后的水通過灣聯(lián)合站注入本區(qū)域注水開發(fā)目的層。設(shè)備處理能力25m3/h，每天工作按20h計(jì)算，則日處理能力為500m3。鑒于該設(shè)備應(yīng)用時(shí)間較短，且目前油田壓裂作業(yè)量也相對(duì)較少，而來液量波動(dòng)又較大，因此設(shè)備從投運(yùn)至今45天內(nèi)，累計(jì)處理返排液量6935.7m3，排渣量612.3m3，有效回注利用率91.2%。累計(jì)填加各類藥劑27.2t。具體運(yùn)行情況見下表1：表1：永寧油田撬裝式壓裂返排液先導(dǎo)性試驗(yàn)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)表處理原液（m3）排渣（t）回注利用率（%）加藥量（t）水處理壓濾機(jī)配方藥劑破膠劑破乳劑絮凝劑助凝劑PH調(diào)節(jié)劑膜1#劑2#劑6935.7612.391.264.30.1831.822經(jīng)該設(shè)備處理后水質(zhì)基本可滿足《延長油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（2011）》要求，具體處理前后幾項(xiàng)主要指標(biāo)化驗(yàn)情況見下表2：表2：永寧油田撬裝式壓裂返排液處理前后水質(zhì)主要指標(biāo)化驗(yàn)對(duì)比表標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)及注入層平均空氣滲透率

1×10-3m2懸浮物含量mg/L懸浮物顆粒直徑中值m含油量

mg/L總鐵量mg/LpH溶解氧mg/L延長油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（2011）Ⅰ級(jí)≤1.0≤2≤2≤3≤0.56.5～7.5≤0.05（油層水）≤0.5（清水）Ⅱ級(jí)1.0～10≤3≤2≤5Ⅲ級(jí)10～50≤5≤3≤8壓裂返排液處理前146.77.678.12780.8處理后0.41.3300.26.50.8四、效益評(píng)價(jià)

（一）經(jīng)濟(jì)效益鑒于本項(xiàng)目目前尚處于先導(dǎo)性試驗(yàn)階段，投運(yùn)時(shí)間較短，且運(yùn)行尚不穩(wěn)定，因此目前處理成本相對(duì)較高，眾所周知，處理成本與處理量有直接的關(guān)系，只有處理量達(dá)到一定程度時(shí)，處理成本才能降到最低。根據(jù)本項(xiàng)目前期可行性論證，預(yù)計(jì)平穩(wěn)運(yùn)行后，處理成本可控制在15元/m3左右，若本項(xiàng)目全面推廣實(shí)施后，年處理量按13.89×104m3計(jì)算，預(yù)計(jì)年成本為208.35萬元。若該項(xiàng)目全面運(yùn)行后則可節(jié)約以下幾個(gè)方面的費(fèi)用支出：節(jié)約非目的層回注水處理費(fèi)：按本油田目前采出水平均處理成本7.5元/m3計(jì)算，可減少12.5×104m3/年采出水處理費(fèi)用93.75萬元。節(jié)約返排液運(yùn)輸費(fèi)：鑒于前期返排液處理均由罐車運(yùn)至固定的回注站點(diǎn)進(jìn)行集中處理，因此相對(duì)于擴(kuò)邊開發(fā)的作業(yè)現(xiàn)場則距固定站點(diǎn)位置相對(duì)較遠(yuǎn)，而本項(xiàng)目采取撬裝式可移動(dòng)處理設(shè)備后，可根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場及就近注水站點(diǎn)布置，使返排液運(yùn)輸距離縮短，初步按平均可縮短15公里，運(yùn)輸費(fèi)用平均按35元/噸計(jì)算，則年可節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用約416.7萬元。節(jié)約水資源費(fèi)：按上年返排液量13.89×104m3，有效利用率按90%計(jì)算，年可節(jié)約地表水約12.5×104m3，年節(jié)約水資源費(fèi)5萬元；（二）環(huán)保和社會(huì)效益壓裂液處理后回注，節(jié)約大量的地表水資源，避免地下水位下降過快，減輕油田開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響；通過有效處理油田作業(yè)廢液，保障了油田壓裂、酸化等井下作業(yè)的有序進(jìn)行，利于油田正常生產(chǎn)。綜上所述，本項(xiàng)目處理方式較之前處理方式相比較，經(jīng)濟(jì)效益明顯，但該項(xiàng)目的實(shí)施所產(chǎn)生的社會(huì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。五、認(rèn)識(shí)和建議因地制宜，盡量結(jié)合油田開發(fā)重點(diǎn)作業(yè)區(qū)域及回注注水站點(diǎn)位置，合理布置處理站點(diǎn)，從而進(jìn)一步降低原液及處理后水量運(yùn)輸成本。準(zhǔn)確預(yù)測返排液量，適當(dāng)時(shí)候可將前期存儲(chǔ)原液罐容放大，增加靜沉和自然降解時(shí)間，而處理設(shè)備能力在合理范圍內(nèi)盡量選小，以保證設(shè)備的連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行，可使藥劑、濾料發(fā)揮最大作用，降低加藥成本。鑒于該技術(shù)處理效果較好，且處理后水質(zhì)基本可滿足本油田注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)具有可移動(dòng)性，機(jī)