油田壓裂廢液深度氧化處理研究

付中新

摘要：壓裂技術是我國乃至世界目前階段油氣資源開發、開采工作中廣泛應用的重要技術，在油田增產、高效操作等方面具有明顯優勢，同時還是改造油氣層的一個重要方法。我國的油田壓裂技術在實際應用中已經取得了很好的效果，但是壓裂返排到地面的廢液造成的污染問題卻成為了油氣開采的負面問題，嚴重影響生態環境。切實做好油田壓裂廢液的無害化處理工作，是亟待解決的重要問題。本文通過對油田壓裂廢液的組成、普通處理方法及深度氧化處理技術等進行簡要論述分析，以供參考。

關鍵詞：油田;壓裂液;深度氧化處理;研究

我國的很多油田都是低滲透油田，油氣資源的開發和開采難度比較大，而且，隨著社會的需要，非常規油氣資源的開發和開采量也在逐漸被要求，這就給油氣資源開采增加了難度，壓裂目的層的層數和裂縫范圍在逐漸的增多、增大，壓裂廢液量也隨著開采需要逐漸增多，給環境造成的污染越來越嚴重。實際的開采過程中由于開采企業的技術水平不足等原因導致其對返排的壓裂廢液的處理技術并不能完全解決其污染問題，從而引發環境污染。本文對壓裂廢液的成分組成、性質、普通處理方法等進行論述，總結相關的深度氧化處理技術，以期為減少油田開采帶來的環境污染危害貢獻一定的力量。

1 壓裂廢液組成及性質分析

壓裂廢液是壓裂技術中壓裂液返排到地面形成的液體總稱，壓裂液用于油氣開發、開采中形成永久人工裂縫和擴大油氣通道，實現油氣增產、增注，其分為前置液、攜砂液和頂替液三種，用于整個壓裂施工的不同階段，三種液體均具有黏度高、濾失少、穩定性強等特點[1]，而其返排后形成的壓裂廢液在原有的組成基礎上又摻進了油氣的組成，可以說組成十分復雜，再加之其混合鉆井液后膠性增大，對其進行無害化處理的難度也十分大。而壓裂廢液中含有石油、COD、重金屬Cr6+等嚴重污染環境的組成物質[2]，如果不經過深度處理后將給自然環境和人們生活帶來嚴重的污染影響。

2 壓裂廢液普通處理技術

2.1 物理方法

對于油田壓裂廢液的處理中，常用的物理方法有凝固法（也稱絮凝法）、懸浮法及過濾法三種[2]。凝固法是通過快速凝固液體中懸浮雜質，但凝固后產生的沉淀處理也是一個難題;懸浮法是通過加入特殊化學物質使雜質懸浮并采取措施去除的方法，過程極為復雜，且加入的化學物質容易造成二度污染;過濾法是采用膜結構進行過濾去除雜質，應用效果比較好[4]。

2.2 化學方法

對于油田壓裂廢液的處理中，常用的化學方法主要是氧化法、電解法和微生物處理法[2]。氧化法和電解法分別是對廢液中改的污染物質進行氧化沉淀或電解成非污染離子來實現降低污染的;而微生物處理法則是通過在廢液中加入微生物，利用微生物的繁衍來降低或去除液體中有害物質，但是微生物處理法難度大、成本高，適用性差。

3 壓裂廢液深度氧化處理技術

普通的物理及化學方法對于壓裂液污染的處理效果是有一定的局限性的，要么處理不到位，要么技術復雜、不具備處理實用性。而深度氧化處理是源于當下污水處理技術的一種較為復雜且處理效果顯著的先進化學技術，能夠通過利用自由基-OH作用，將壓裂廢液中的有害物質無害化[1]。深度氧化處理可以分為以下幾種：

3.1 化學氧化

化學氧化是通過使用特殊的強氧化劑如臭氧、過氧化氫溶液、高錳酸鉀、次氯酸鈉等與廢液中有害物質發生化學氧化反應[4]，并快速有效的處理壓裂廢液中的有害物質的方法，應用范圍較廣泛。

3.2 光催化氧化技術

光催化氧化技術是通過激光干預催化氧化反應的一種新型的污水處理技術，能夠快速、徹底有效的清除有害物質，這種技術控制的反應中一般選擇二氧化鈦、氧化鋅等作為催化劑[3]，利于激光干預，可有效的應用在壓力廢液的深度處理中。

3.3 電催化氧化技術

電催化氧化技術通過電解作用直接作用于廢液中的游離自由基，使其發生反應，以降解有害物質[1]，此方法操作簡單、排污效率高，是市場前景良好的常見技術。

3.4 Fenton 氧化法[1]

Fenton 氧化法是以亞鐵離子和三價鐵離子作為催化劑，使過氧化氫分解產生-OH自由基，在廢液中發生氧化還原反應，實現污水處理的方法。因雙氧水具有極強的氧化能力[1]，所以此方法多用于有機廢水及被有毒化學物質污染的廢水中進行污染處理。

3.5 超臨界水氧化

超臨界水氧化技術是以現有的污水處理技術為處理基礎，進行二度處理，最大限度的降解有害物質[1]、提高反應速率的一種處理方法，其操作標準高、處理效果好，處理后的水質能達到回收水質的標準。

3.6 超聲波氧化

超聲波氧化技術可以說是物理技術與化學技術結合的深度氧化技術，其通過超聲波控制和干預，激發相關的物理和化學反應，并能夠控制反應區域、環節、速率[2]，可以說是一個智能化的深度氧化技術。該技術成本低、操作簡單、效果好、綜合性強，是可以廣泛推廣使用的高標準深度處理技術。

結束語：

油田壓裂技術的廣泛應用是我國油氣資源開發、開采的一項重要工作，也是短時間內提高油氣資源開發、開采量的不可替代的重要技術，對于該項技術產生的含有污染物質的壓裂廢液的深度處理工作就必須重視起來，并需要嚴格執行起來。相關研究單位要繼續不斷的科學研究，以研發出更適合、更有效地廢液處理技術用于油田壓裂廢液的深度處理，而油氣開采企業也要切實貫徹壓裂廢液的深度處理工作，在秉持保護生態環境的基礎上，推動國家石油行業可持續發展。

參考文獻：

[1] 陳明燕，吳冕，劉宇程.酸化和壓裂廢液處理技術研究進展[J].環境科學與技術，2010，SI：166-170.

[2] 何紅梅，趙立志，范曉宇.生物法處理壓裂返排液的實驗研究[J].天然氣工業，2004，07：71-73+138.

[3] 侯保才，劉振華，杜俊躍，等.壓裂返排液處理技術現狀及展望[J].油氣田環境保護，2015，25（1）：41-43.

[4] 王俐，王永光.油田壓裂廢水處理技術現狀綜述[J].科協論壇：下半月，2013（10）：30-31.