超聲-臭氧協(xié)同處理頁巖氣壓裂返排液研究

李向偉，胡志強(qiáng)，劉凱文

(中石油江漢機(jī)械研究所有限公司 武漢 430024）

引言

我國頁巖氣儲(chǔ)量豐富，經(jīng)過十余年的發(fā)展，已逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化開發(fā)。體積壓裂作為頁巖氣開發(fā)必要手段，單井需水量在（2～5）×104m3之間。為滿足壓裂作業(yè)要求，壓裂液中往往加有多種添加劑，如稠化劑、交聯(lián)劑、殺菌劑、高溫穩(wěn)定劑、粘土穩(wěn)定劑、破解劑等。相較于入井壓裂液，返排液成份更為復(fù)雜，含有原油、地層水、難生物降解的水溶性高分子聚合物等有害物質(zhì)，對(duì)區(qū)域水環(huán)境造成極大壓力[1～3]。

國內(nèi)對(duì)頁巖氣壓裂返排液處理模式主要有回注、回用和達(dá)標(biāo)外排三種。其中回注處理工藝相對(duì)簡單，主要控制返排液中的油、懸浮物等污染物，由于回注處理環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)高，隨著環(huán)保監(jiān)管力度增大，應(yīng)用已逐步減少；回用處理主要包含沉降、絮凝、除離子、濃縮過濾等工藝流程，適用于區(qū)域開發(fā)中前期，主要控制油、懸浮物、高價(jià)負(fù)效應(yīng)離子（Al3+、Fe2+/3+、Ca2+、Mg2+、Ba2+等）等指標(biāo)，處理后的返排液通過接替井實(shí)現(xiàn)回用配膠；外排主要適用于區(qū)域開發(fā)后期，主要控制指標(biāo)為油、懸浮物、COD、重金屬等指標(biāo)，核心處理工藝主要包括光催化氧化、微電解、電氧化、電絮凝、臭氧氧化、膜蒸餾等[4～9]。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)用壓裂返排液來自四川廣元某頁巖氣井，該井采用酸化壓裂，返排液放噴完成后已進(jìn)行投堿中和、沉降、過濾預(yù)處理，預(yù)處理后水質(zhì)參數(shù)：油含量25.8mg/L；懸浮物含量18.6mg/L；PH值8；COD值1297mg/L。

1.2 試驗(yàn)藥品及儀器

試驗(yàn)藥品：重鉻酸鉀；硫酸（H2SO4）；氫氧化鈉（NaOH）；

試驗(yàn)儀器：數(shù)顯PH計(jì)、漏斗、濾紙、COD測試儀、懸浮物分析儀、計(jì)時(shí)器等。……