壓裂返排液處理規模效應經濟分析*

陳天欣 趙 靚 王紅娟 周 微 劉 源

(中國石油西南油氣田分公司安全環保與技術監督研究院)

0 引 言

在頁巖氣開采中的壓裂過程，需要消耗大量水用于配制壓裂液，其中含有酸、緩蝕劑、殺菌劑等添加劑用于強化壓裂過程，這些化合物含量僅占壓裂液的0.5%[1]。在最初一個月內10%～70%的壓裂液會返回地面，被稱為壓裂返排液[2]，壓裂過程會將地下的礦物鹽溶解，隨著壓裂返排液達到地面。由于其中含有化學物質，并且水量很大，壓裂返排液的處置費用很高，同時也存在較大環境風險。

壓裂返排液的處置方式主要有3種：包括深井回注、處理回用和處理排放。目前，在國內川渝地區，主要以處理回用和深井為主，但由于回注井距離較遠，同時回用需求飽和，處理后排放會逐步形成趨勢。在美國頁巖氣開發區，每年共有(20.4～27.2)億t壓裂返排液，相當于(64～87)億L壓裂返排液[3]。在美國，壓裂返排液通過脫鹽后進行排放的費用約為$(0.013～0.13)/L，而回注處理成本在$(0.015～0.147)/kg[4]。雖然壓裂返排液處理上投入巨大，但在美國較為干旱區域，仍然導致了水安全問題[5]。國內目前仍未形成壓裂返排液達標排放的集中處理站，但相關標準已在討論制定中，為降低返排液投資和運行成本，應在降低環境風險的條件下，通過返排液總量估算和各水處理單元特點，對達標排放集中處理站進行優化設計。

壓裂返排液處理外排的技術關鍵在于多種水處理單元的流程化設計和運行，包括軟化除硬、沉降過濾、納濾、離子交換、反滲透、機械蒸汽再壓縮蒸發等多種工藝。……