淺析油田壓裂廢水的模塊化處理技術(shù)

韓福柱（中油遼河鉆采工藝研究院， 遼寧 盤錦 124010）

淺析油田壓裂廢水的模塊化處理技術(shù)

韓福柱
（中油遼河鉆采工藝研究院， 遼寧 盤錦 124010）

壓裂做為中、低滲透油田前期勘探開發(fā)工程序列中的重要環(huán)節(jié)，對于提高油田生產(chǎn)效率有積極作用。但是壓裂過程中產(chǎn)生的壓裂返排液中含有較多對環(huán)境有害的成分，并且難以通過自然作用進行降解，如果處理不當，極有可能污染油田周邊環(huán)境。為了保證油田生產(chǎn)經(jīng)營活動的正常進行，促進油田企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須加快油田壓裂廢水的優(yōu)化處理技術(shù)研究。文章在分析壓裂廢水危害的基礎(chǔ)上，簡述了幾種優(yōu)化處理技術(shù)。

油田壓裂；廢水處理；環(huán)境污染；處理技術(shù)

1 壓裂廢水對環(huán)境造成的危害

（1）壓裂廢水的來源 油田壓裂是現(xiàn)階段油田提高生產(chǎn)效率所普遍采用的一種工業(yè)措施，壓裂過程中的壓力廢水主要來源于兩個方面：第一是在油田壓裂施工開始時，首先要對油井進行清洗工作，以此保證后期油田作業(yè)中石油的純度。由于清洗過程需要用到大量的活性水，這部分活性水在完成清洗工作后就變成了工業(yè)廢水。第二是壓裂施工結(jié)束之后，井筒中反排出的壓裂破膠液，以及其他工業(yè)剩余原料，多種廢棄物混合而成的壓裂廢水。由此可以看出，壓裂廢水不僅產(chǎn)生量大，而且成分相對復雜，含有多種工業(yè)原料，如果不經(jīng)特殊處理和加工，直接排入環(huán)境中，必然會造成嚴重的環(huán)境污染。

（2）壓裂廢水的特征 ①內(nèi)部懸浮顆粒物較多。由于部分壓裂廢水是通過前期清洗油井所產(chǎn)生的，那么其中必然包含了大量的工業(yè)殘渣、黏土泥沙以及化學材料，由于這些物質(zhì)難以融入到廢水中，因此以固體顆粒物的形式存在。②含有大量的高分子有機物和污染物。通過大量的抽樣檢測，初步估算出壓裂廢水中的COD濃度在8000mg/L～10000mg/L之間。根據(jù)鉆井方式和生產(chǎn)條件的不同，有害物質(zhì)的具體成分也存在較大差別，例如：深井鉆井施工產(chǎn)生的壓裂廢水含有較多的原油、工業(yè)添加劑、穩(wěn)定劑等；而鹽水鉆井中的鈉離子含量較高，這些廢水如果不經(jīng)處理排放到土地中，就會導致土壤金屬離子濃度失衡。③廢水pH堿性較強。普通的油田所產(chǎn)生的壓裂廢水pH約在8～11的區(qū)間內(nèi)，但是現(xiàn)階段的油田生產(chǎn)作業(yè)中，為了提高原油的析出率，往往在分離過程中加入大量的鈣離子混合液。經(jīng)過混合液處理后的壓裂廢水pH高達11～13左右，具有極高的堿腐蝕性。

（3）壓裂廢水的處理現(xiàn)狀 根據(jù)油田實際生產(chǎn)作業(yè)的需要，結(jié)合壓裂廢水產(chǎn)生的原因，目前國內(nèi)較為常用的壓力廢水處理措施主要分為三個階段：分散收集、集中處理、合理排放。從操作理論上看，該種廢水處理措施具有較多的優(yōu)點，例如處理成本低、處理效果好、除污降污明顯等，但是在實際執(zhí)行過程中，往往受到許多外界條件的影響。就集中處理階段來說，現(xiàn)階段國內(nèi)各大油田的壓裂返排液處理技術(shù)有待改進，雖然經(jīng)過近年來的科研實驗，以及取得了較好的成績，但是處理成本相對較高，不利于石油企業(yè)經(jīng)濟效益的增長，因此推廣效果不理想。對于處理液的排放工作也存在一些不利的影響因素。首先，一些石油企業(yè)為了防止工業(yè)污染，往往在較為偏僻的地方選址建廠，這就給處理液的集中運輸造成了困難。有些企業(yè)為了節(jié)省運輸成本，將處理后的廢水直接排放到附近農(nóng)田，給當?shù)氐耐寥拉h(huán)境和水環(huán)境都造成了嚴重的污染。

2 油田壓裂廢水模塊化處理技術(shù)研究

（1）物理處理技術(shù) ①氣浮技術(shù)。上文中提到油田壓裂返排液中含有大量的懸浮顆粒物，因此，可以向返排液中通入空氣，讓這些懸浮顆粒物能夠借助氣泡的上浮力，從廢水的中下層逐漸富集在表層，從而降低了中下層廢水中有害顆粒物的含量，然后通過其他技術(shù)處理表層廢水，極大程度上降低了廢水處理量。需要注意的是，氣浮技術(shù)的上浮力有限，通常情況下適用于分離粒徑20μm的廢水懸浮液，其優(yōu)勢在于技術(shù)操作簡便，并且成本低廉，實用性較強。②膜技術(shù)。膜技術(shù)的處理原理就是對廢水進行分離提純，利用高分子膜過濾廢水中的大分子顆粒和油珠。膜技術(shù)的推廣應(yīng)用與近年來高分子膜的研究發(fā)展密切相關(guān)，根據(jù)廢水處理要求的不同，可以選用不同性質(zhì)的高分子膜。例如在分離分散油和乳化油時，由于兩者間的融合性較強，利用其它物理方法很難分離，而膜技術(shù)則能夠根據(jù)兩者溶水性的不同，進行分離提純，分離率高達95%。膜技術(shù)的優(yōu)點在于安全性好、分離穩(wěn)定性好，而且操作方便，是一種具有較高發(fā)展?jié)摿Φ膹U水處理技術(shù)。

（2）化學處理技術(shù) ①混凝法。混凝法是通過向水體中投加混凝劑破壞膠體的穩(wěn)定性，使膠體粒子稱膠粒發(fā)生絮凝，產(chǎn)生絮凝物，并發(fā)生吸附作用，將廢水中污染物吸附在起，然后沉降而與水分離的方法。②電解絮凝浮選技術(shù)。該方法主要分離比重接近于水的懸浮物質(zhì)，如油類、纖維、活性污泥等。油氣田浮選處理技術(shù)多采用加壓溶氣或剪切氣浮技術(shù)，通過浮選劑改善廢液中懸浮物質(zhì)接觸角，在重力場中利用密度差實現(xiàn)污染物與水相的相對運動，達到污染物的去除的目的。

（3）生物處理技術(shù) 這里主要介紹好氧生物處理法，是指在游離氧存在的條件下，以氧氣做電子受體，利用微生物的新陳代謝實現(xiàn)污染物的降解。由于壓裂廢液的復雜性、多變性污染特征，生化處理技術(shù)在壓裂廢液處理的應(yīng)用大多處于研究實驗階段，工程實踐少。

［1］陳明燕，吳冕，劉宇程.酸化和壓裂廢液處理技術(shù)研究進展［J］.環(huán)境科學與技術(shù)，2011，（09）：19-21.

［2］萬里平，李治平，王傳軍.油田壓裂液無害化處理實驗研究［J］.河南石油，2012，（11）：46-47.

韓福柱（1988-），男，遼寧盤錦人，助理工程師，本科，主要從事壓裂工藝設(shè)計與研究。