加砂压裂用滑溜水返排液重复利用技术
胍胶压裂返排液重复利用新技术研究及应用
胍胶压裂返排液重复利用新技术研究及应用雷炜(中石化西南油气分公司石油工程技术研究院，四川德阳618000)[摘 要]加砂压裂是目前油气田开发增储上产的重要技术手段，压裂后产生的大量压裂返排液为企业和油气田开发带来了巨大的环保和成本压力。
为有效解决压返液处理难题，形成了“去除有害物质而保留有益成分”的重复利用新思路。
研发了扩链处理剂、高鳌合度交联剂，解决了返排液中断链小分子胍胶的二次链接及重构难题；研发了辅助处理剂及撬装地面处理工艺，实现了深度去除影响新配液体性能的有害化学及固相物质，但同时保留了有益化学成分的目的，处理回收液配制的压裂液性能指标与清水配液性能指标相当。
通过216井次、150000 m 3液体的处理和重复利用，证实了该药剂配方及工艺技术的可行性，经济及环保效益明显，推广应用前景广阔。
[关键词]胍胶压裂液；压裂返排液；重复利用；扩链处理剂；交联剂[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)10-0332-04Study and Application of a New Technology for Reuse ofGUAR GUM Fracturing BackflowLei Wei(Petroleum Engineering Technology Research Institute, Sinopec Southwest Oil & Gas Company, Deyang 618000, China)Abstract: Sand fracturing is an important technical means to increase oil and gas reserves and production at present. A large amount of fracturing fluid produced after fracturing has brought great environmental protection and cost pressure to enterprises and oil and gas field development. In order to effectively solve the problem of pressure return liquid treatment, a new idea of reuse is formed, which is to remove harmful substances and retain beneficial components. A chain-extending agent and a high chelating cross-linking agent were developed, which solved the problem of the secondary link and reconstruction of the broken chain of the small molecule Guar Gum in the backflow, the purpose of removing the harmful chemical and solid substances which affect the performance of the newly prepared fluid is realized, but the beneficial chemical composition is kept at the same time. Through 216 wells and the treatment and reuse of 150000 m 3, the feasibility of the formulation and technology of the agent has been confirmed, and its economic and environmental benefits are obvious.Keywords: Guar gum fracturing fluid ；fracturing backflow fluid ；reuse ；chain extension agent ；crosslinker水力压裂是油气井增产的重要技术手段，压裂液完成携砂注入地层后，会随完井测试、生产而返出。
压裂返排液取水应用技术
压裂返排液取水应用技术作者：王玉麟来源：《环球市场》2017年第19期摘要：为了解决非常规储层压裂改造过程中水资源的大量消耗以及日益增多的废液污染问题，研究了压裂返排液经过化学处理后用于重新配制压裂液的新方法。
关键词：返排液；压裂酸化；处理技术1压裂返排液的基本概述1.1压裂返排液的性质压裂返排液的成分非常复杂，所包含的化学药剂分量大、种类多，主要有高分子聚合物、高浓度瓜胶、硫化物及 SRB 菌等，硫含量总计大约在 20mg/L，同时氯离子和以铁为主的相关重金属离子的含量也很高。
压裂返排液的乳化度比较高，黏度很大，静沉出水更加困难。
在常规含油污水的处理过程中悬浮物往往是最难达到标准的项目，非常规压裂返排液一般是灰黑色的，散发着明显的瓜胶变质和焦糊味，搅拌它则会有大量的泡沫产生。
总之，压裂返排液成分的复杂性以及性质的独特性都使得对其进行处理的难度加大。
1.2压裂返排液的特点与危害由于压裂返排液中含有许多化学添加剂，而且它在返排过程中还会把地层里的一些细菌、有机及无机化学物、放射性元素、重金属等携带出来，因而具有成分复杂、黏度大、污染种类多样、矿化度高、浓度高、稳定性高、COD 高等特点。
一旦压裂返排液未经处理就排放出去会严重危害周边的环境，使得地表水系被污染、土壤板结、土壤盐碱化等，引发一系列严重的生态环境问题。
1.3压裂返排液的主要处理方法近些年，国内外很多专家学者都对压裂返排液进行了大量的研究，当前常用的压裂返排液处理方法主要有化学法、物理法、物理化学法、生物法这四种。
（1）化学法。
化学法是把一定数量的某些化学药剂加入到返排液里，使其发生相关化学反应，进而在药剂的作用下使返排液当中的有机污染物发生沉淀或者分解，最终使返排液的COD 值得以降低。
较为常见的化学法有沉降法、絮凝法、中和法、微电解法及氧化还原法等。
（2）物理法。
压裂返排液中的悬浮污染物通常都是通过物理法进行处理的，常见的处理方法有过滤法、离心分离法、重力分离法等。
绿色清洁滑溜水重复利用技术在瓜尔胶返排液中的应用
第49卷第10期 当 代 化 工 Vol.49，No.102020年10月 Contemporary Chemical Industry October，2020收稿日期：2019-12-18作者简介：徐太平（1967-），男，博士学位，高级工程师，2002年毕业于合肥工业大学应用化学专业，研究方向：油田化学。
E -mail：xutaiping@gepetto 。
绿色清洁滑溜水重复利用技术 在瓜尔胶返排液中的应用徐太平，李栓（捷贝通石油技术集团股份有限公司，成都 610000)摘 要： 随着单井压裂规模的加大、压裂井次的增多，压裂返排液的重复利用需求逐渐增多。
通过引入速分散、耐矿化度单体，提高降阻剂SLW -1的溶解及耐盐性能，通过加入耐温稳定剂TS -2提高瓜尔胶返排液配置的滑溜水耐温性能。
当KCl 和CaCl 2质量分数为0%~10%时，SLW -1降阻率保持在75%。
在室温条件下，SLW -1的溶解时间约为15 s；当硼离子质量浓度为0~40 mg ·L -1时，降阻率维持在76%以上；当过氧化物质量浓度为0~60 mg ·L -1时，降阻率保持在76%~77%之间。
SLW -1及瓜尔胶返排液分别配置的滑溜水溶解速度均为 15 s，降阻率分别为76.5%、76.2%、76.0%；6 000 s -1剪切5 min，降阻率均为76%以上。
SLW -1返排水配置的滑溜水在150 ℃时，降阻率为76.2%；瓜尔胶返排液配置的滑溜水加入耐温稳定剂TS -2后，在150 ℃时体系降阻率可以保持在75%；加入TS -2后的瓜尔胶返排水配置的高黏液体在120 ℃剪切100 min，黏度保持在 100 mPa ·s 以上。
关 键 词：滑溜水；压裂返排液；水质分析；重复利用；尓瓜胶中图分类号：TE133 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）10-2203-05Application of Green Slick Water Reuse Technology in GuarGum Fracturing Flow-back FluidXU Tai-ping, LI Shuan（Gepetto Oil Technology Group Co., Ltd., Chengdu 610000, China ）Abstract : With the increase of fracturing operations, the reuse of fracturing recycling fluid has attracted attention widely. The solubility and salt resistance of reducer SLW-1 were improved by introducing fast dispersing and mineralization-resistant monomers. The temperature resistance of slick water with guar gum flow-backwater was improved by adding TS-2 as a temperature-resistant stabilizer. When the mass fraction of KCl and CaCl 2 was 0%~10%, the resistance reduction rate of SLW-1 remained at 75%. At room temperature, the dissolution time of SLW-1 was about 15 s.When boron ion concentration was 0~40 mg·L -1, the resistance reduction rate maintained above 76%. And when peroxide content was 0~60 mg·L -1, resistance reduction rate maintained between 76%~77%.The dissolution rates of SLW-1 and guar gum reflux solution were 15 s, the resistance reduction rates were 76.5%, 76.2% and 76.0%,respectively.And after shearing for 5 min, all three resistance reduction rates were more than 76.0%. The resistance reduction rate of SLW-1 with slick water flow-back water was 76.2% at 150 ℃. When TS-2 was added to the slick water with guar gum flow-back water, the resistance reduction rate of the system could be maintained at 75% at 150 ℃. When TS-2 was added to the high-viscosity liquid with guar gum flow-back water, the viscosity of the system could be maintained at 100 mPa·s after shearing in 100 min at 120 ℃. Key words : Slickwater; Flow-back water; Water analysis; Recycling; Guar gum随着我国环保要求的不断提高，天然气作为一种清洁能源得到越来越广泛的应用。
加砂压裂用滑溜水返排液重复利用技术
摘 要 非常规储层体积压裂施工液体用量大 ，返排液多 ，返排液中含有各种地层离子 、残余 添加剂 、悬浮物等 ，无害化处理难度较大 。 介绍了国外体积压裂返排液的处理方式 ，并结合四川盆 地的特点 ，形成了适合于四川盆地非常规储层体积压裂返排液回收利用处理流程 。 室内研究表明 ， 体积压裂返排液中的残余添加剂浓度较低 ，具有一定的矿化度 ，采用回收利用处理流程进行处理 后 ，其摩阻与清水配制的体积压裂液相当 。 现场应用也进一步表明 ，体积压裂返排液处理后配制的 液体摩阻性能与清水配制的相当 。 现场获得了良好的储层改造效果 ，节约了配液用水 ，减少了废弃 物排放 ，实现了节能减排 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ：ｖｏｌｕｍｅ‐ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ，ｆｌｏｗ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ，ｒｅｕｓｅ ，ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ
基金项目 ：中国石油天然气股份有限公司重大科技项目“非常规油气资源勘探开发技术研究”（２０１１Ａ － ４８０３） 。 作者简介 ：刘友权（１９７３ － ） ，男 ，１９９７ 年毕业于华中理工大学化学系精细化工专业 。 ２００７ 年西南石油大学工程硕士研究
表 ３ Ｗ２ 井体积压裂返排液残余添加剂浓度分析 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｉｎ
ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｏｗ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ｉｎ ｗｅｌｌ Ｗ２
项目
ｗ （助排剂 ）／％
ｗ （降阻剂 ）／％
四川非常规油气资源开发区块多处于丘陵地 带 ，水资源短缺 ，难以满足大规模体积压裂所需的水 源需求 。 同时 ，体积压裂后产生了大量返排液（返排 率一般为 ３０％ ） 。 返排液中 ＣＯＤ 值高 、色度高 、悬 浮物含量高 ，使得无害化处理难度大 、费用高 。 将返 排液回收再利用 ，不仅可以缓解体积压裂水资源短 缺的问题 ，同时还可以减少废液排放 ，实现非常规油 气田的环保 、节能开发 。
压裂返排液重复利用技术研究
压裂返排液重复利用技术研究摘要：近几年随着分公司勘探开发不断深入，压裂工作量逐年增加，返排液产生量巨大，据不完全统计2019年压裂井施工后产生返排液50000m³以上。
返排液前期主要以拉运至污水处理厂进行处理为主，单方处理成本220元，处理成本较高。
为全面贯彻落实中国石化“绿色企业行动计划”，同时缩减分公司生产经营成本，拟开展压裂返排液重复利用技术研究，研究重点针对各区块压裂返排液的组分特征分析、压裂返排液回用处理配方等方面开展，旨在建立压裂返排液重复利用水质标准，并开展返排液基压裂液配方优化，形成完善的返排液重复利用技术，降低返排液处理成本。
关键词：压裂返排液；重复利用技术1压裂返排液处理工艺调研目前国内对压裂返排液的处理主要采取回注、外排达标和固化处理等方法，2000年以来，随着国家对所有工业污染物的排放实施强制性的标准，对石油化工领域内环境保护要求越来越严格，在压裂返排液的回注、达标外排处理技术上探索了一些新方法，概括起来压裂返排液处理技术主要为絮凝沉降法、生物及生物化学法、高级氧化技术、微电解组合工艺微电解法等。
而由于水基压裂返排液有机添加剂种类繁多，降低COD的难度较大，未来水基压裂返排液处理技术发展趋势为：（1）研发高效的复合絮凝剂、氧化剂，混凝剂应具有絮凝能力强、沉降速度快、分层效果好、絮凝体体积小的优点，且在碱性和中性条件下均有同等效果；（2）设计并研制撬装式水基压裂返排液无害化和脱盐处理的一体化装置，进一步降低成本等；（3）研制可回收的压裂液体系也是压裂液返排回收利用技术的发展方向。
2压裂返排液重复利用技术2.1技术难点返排液处理技术难点有四个方面：①返排液处理的重点组分；②组分的处理程度；③组分的处理成本；④研选主处理药剂，优化形成处理配方。
2.2技术路线研究拟采用以下技术路线（图1）：图1压裂返排液重复利用技术研究路线2.3压裂返排液组分特征分析研究采用返排液取自SW16井、北213-2HF井、北213-1井，样品详细信息如下表1：表1 返排液样品汇总取样井压裂液配方：2.3.1北213-1、北213-2HF基液：0.45%一级胍胶＋1%KCl+0.2%高效杀菌剂+0.3%复合醇醚+0.33%液碱+0.5%粘土稳定剂+0.3%破乳剂；滑溜水：0.07%减阻剂+0.3%粘土稳定剂+0.1%增效助排剂；交联剂：中温交联剂，交联比为100： 0.35；破胶剂：胶囊破胶剂，0.02%-0.04%、追加过硫酸铵；活性水：1%KCl+0.5%粘土稳定剂。
石油工程技术 压裂返排液处理与重复利用技术
压裂返排液处理与重复利用技术1压裂返排液处理技术1.1达标外排为了有效防止生态环境及地下水污染，近几年国家能源局大力推进压裂返排液处理技术研究。
目前，我国压裂返排液外排的水质标准采用的是石油天然气行业标准SY/T5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》和国家标准GB8978—1996《污水综合排放标准》，主要水质指标包括pH值、色度、悬浮物、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、石油类及细菌含量。
处理工艺包括pH 调节、混凝沉淀、油水分离、杀菌及氧化处理等，最后通过清水稀释达到安全排放标准后再进行外排。
由于返排液的复杂性和稳定性，导致处理难度大，成本太高，而且现有的处理工艺都无法去除返排液中的高浓度盐类物质。
虽然各类标准都未对盐类物质作具体要求，但高浓度的盐水排入生态环境会造成许多不良影响。
另外，对于大多数缺水区域，对大量的返排液进行处理后外排也是对水资源的浪费，因此将返排液处理后外排并不是一个好的选择。
1.2处理后回注将压裂返排液经过处理达标后再回注地层，这不仅可以有效解决返排液的排放问题，还能弥补注水开发过程中对用水的需求。
处理后的返排液需达到石油天然气行业标准SY/T5329—2012《碎屑盐油藏注水水质推荐指标及分析方法》的要求方能进行回注，同时还要采取切实可行的措施，防止地层污染。
由于回注水仅对油含量、悬浮物含量及粒径有较严格要求，因此相对于返排液处理后外排，对其处理后再回注不仅可以节省大量水资源，同时也降低处理成本。
然而，由于返排液不仅悬浮物含量高，而且黏度大，性质稳定，必须对其进行氧化、絮凝及过滤等操作后方能达到回注要求，因此需要外运到回注站进行集中处理，而回注站的处理能力一般很难满足大规模返排液处理的要求，且成本高、地下水环境风险不明确。
另外，这种处理方式对返排液中大量残余的稠化剂也是一种浪费。
因此，对返排液进行处理后回注也并非是最佳选择。
1.3处理后重复配制压裂液随着非常规油气资源开采力度加大，压裂用水量和压裂废水急剧增加。
页岩气压裂返排液处理
页岩气压裂返排液处理页岩气压裂返排液处理方法研究1 研究目的及意义页岩气作为重要的非常规天然气资源，已成为全球油气资源勘探与开发的新亮点，但其特殊的钻采开发技术可能带来新的环境污染问题，尤其是在页岩气压裂作业过程中将产生大量压裂返排废水，这类废水中含有随着返排废水带出的地层地下水、废压裂液和钻屑等，具有高盐、高矿化度、高色度、含有毒有害物质、可生化性差和难处理的特点。
因此，研究页岩气压裂返排液处理技术，对于缓解开发区块的环境问题显得格外重要，同时对于保障页岩气的正常生产和可持续发展具有重要意义。
2 国内外现状中国石油西南油气田分公司已形成了加砂压裂用滑溜水返排液重复利用技术并在现场应用。
其基本处理回用流程为：返排液→物理分离→水质检测→水质调整→水质检测→压裂用水或与清水混合后作为压裂用水。
现场通过过滤、沉降去除机械杂质，补充添加剂来调整返排液性能，使其满足压裂施工要求，重复利用。
该处理方式相对简单，但对成分较复杂的返排液处理后需与清水稀释才能满足压裂用水要求。
2.1 常规压裂返排处理技术1）自然蒸发依靠日照对返排液进行自然蒸发，去除水分，剩余盐类和淤泥采用固化处理。
该方法处理能力小，处理周期长，受自然条件限制（温度和土地）。
美国西部部分州和中国部分沙漠地区少量的返排液采用了自然蒸发处理。
2）冻融冻融是将返排液冷冻至冰点以下结冰，盐因溶解度降低而析出，使冰的盐浓度降低，再将冰加热融化得到低浓度盐水，从而实现盐一水分离。
该方法受地理气候限制，需要足够的冰冻天气，未见工业化应用报道。
3）过滤过滤常被用于返排液预处理和返排液处理后固-液分离，去除机械杂质/悬浮物等，也能在过滤时将部分油(脂)除去，且通常配以活性炭吸附处理。
过滤效果受滤网/滤芯孔径限制，过滤效率受过滤后的水质要求限制。
对于一些孔径较小的过滤器，细菌的存在将产生豁液堵塞过滤器，清洗后也难以保持。
过滤处理返排液在国内外各大油气田均有应用，但通常与其它处理技术复合应用，除去返排液自身和处理过程中产生的机械杂质。
压裂返排液水处理再利用现状及进展
压裂返排液水处理再利用现状及进展近年来，压裂技术在页岩气、煤层气等非常规天然气勘探和开发中得到广泛应用，但压裂过程中产生的返排液水却成为了极大的难题。
返排液水中含有大量化学物质、微生物、重金属等对环境和人类健康有危害的成分，若不进行正确处理，将对环境造成不可挽回的破坏。
因此，水处理再利用已成为迫在眉睫的问题，同时也是各地勘探开发的“痛点”。
1. 压裂返排液水处理技术现状压裂返排液水主要包括地下水、压裂液、地层水等，其复杂组成对处理技术提出了严峻的挑战。
目前，压裂返排液水的处理技术主要包括物理法、化学法、生物法和复合法等。
（1）物理法处理：主要是利用膜分离、蒸发浓缩等技术将返排液水中的悬浮物、沉淀物、大分子有机物等进行分离和浓缩，分离后的液体符合排放标准。
但是其处理过程中低效、能量消耗大、废水浓缩或排放后需要进行二次处理等问题，限制了其应用。
（2）化学法处理：主要包括沉淀法、氧化还原法、离子交换法等，通过化学反应将液体中的有机、无机物分离出来。
但该方法在处理后的残渣不可避免地需要在安全处置，且消耗大量能源，如电、化学药品等。
（3）生物法处理：生物降解法是指利用微生物把有机物降解成CO2和水等无害物质的方法。
其工艺简单、成本低廉，从处理效果来看生物法可以达到对有机物的高效降解。
但是微生物降解过程受温度、pH值、含氧量等环境因素影响大，易受其他污染物影响，限制了其应用。
（4）复合法：将不同的技术手段结合起来，形成一套串联/并联、相互补充的处理工艺，可以最大化的发挥每一种处理方法的优势。
复合工艺可以根据实际情况，针对性地进行组合，使处理效果能够保证。
2. 压裂返排液水处理技术发展趋势（1）利用新型材料提高物理法处理效率：传统的物理法处理涉及过滤、沉淀和蒸发浓缩，在应对大量水处理时效率低下。
为此，研究人员提出了利用新型材料，针对不同情况，针对性提升物理法的净水效率，如改进过滤器、电解去离子、光催化技术等，这些方法能够在迅速去除压裂返排液中沉淀物、悬浮物的同时，消耗较少的能源，从而使整个处理过程更加清洁，有效降低了返排液水的污染物。
压裂返排液回收利用技术
压裂返排液回收利用技术
工程院开展了《压裂返排液回收利用技术》项目研究。
科研人员针对常规胍胶压裂液循环利用中存在的问题，采用化学方法对返排液进行处理，实现返排液中残余压裂液处理剂的重复利用，形成了工艺简单、成本低的压裂返排液循环利用工艺技术。
据工程技术研究院副院长潘竟军介绍，目前国内油田开展压裂返排液的循环利用技术研究，主要是返排液经过处理后用来配制滑溜水等非交联压裂液，或从根本上进行压裂液体系代替，比如采用聚合物体系代替胍胶压裂液，而针对常规胍胶压裂液返排液的循环利用技术研究很少，实现常规胍胶压裂液返排液低成本循环利用存在较大难度。
通过大量研究，课题小组使用研发的暂屏技术，不仅实现了利用返排液直接快速配制胍胶原液，还实现了交联时间可控。
该技术在国内首次实现了返排液中残余交联离子的循环利用，并可在一定程度上减少交联剂的用量。
压裂返排液循环再利用影响因素
压裂返排液循环再利用影响因素压裂技术是一种有效的石油钻采工艺，它使石油可以更容易地从地下开采出来。
在压裂作业中，水和泥浆被注入到岩石中，使岩石断裂并释放石油。
与此同时，由于压力和摩擦力等原因，也会产生大量的“返排液”，这是指在压裂过程中被排出去的混合物。
这些返排液通常包含化学物质和杂质，不能直接排到环境中去。
为了确保环境安全和节约资源，需要对返排液进行处理和循环再利用。
本文将探讨影响压裂返排液循环再利用的因素。
首先，影响压裂返排液再利用的因素之一是返排液的性质。
返排液通常是由多种物质混合而成的，包括水、化学药剂和杂质等。
这些成分的比例和含量可能会对返排液的再利用效果产生影响。
例如，如果返排液中的化学药剂含量太高，可能会降低再利用的效果。
而如果返排液中的杂质含量过高，则可能会堵塞再利用设备，使处理效率降低。
因此，需要对返排液进行化学成分分析和处理，以确保再利用的效果。
其次，影响压裂返排液再利用的因素之二是处理设备。
在返排液再利用过程中，需要使用各种设备进行处理，例如除砂器、化学剂加药装置、过滤器等。
这些设备的工作状态和效率可能会影响再利用的效果。
例如，如果过滤器的孔径太小或堵塞，可能会导致返排液无法顺利经过，影响处理效率。
因此，需要对处理设备进行定期检查和维护，保证其良好的工作状态。
第三，影响压裂返排液再利用的因素之三是治理环境。
在返排液再利用过程中，需要保证处理过程不会对环境造成污染。
例如，在返排液处理过程中，可能会产生一些废弃物，如果这些废弃物没有得到妥善处理，可能会对环境造成影响。
因此，需要在返排液再利用过程中加强环境监管，确保处理过程不会对环境造成污染。
第四，影响压裂返排液再利用的因素之四是适用场景。
不同的返排液成分和含量可能适用于不同的场景。
例如，如果返排液中的化学药剂含量过高，可能只能用于工业再利用，而不能用于农业灌溉。
因此，需要在返排液再利用前对其进行成分分析，并根据情况选择适用的场景。
压裂返排液回收再利用技术的研究与应用
（ １ ． Ｘｉ ’ ａ ｎ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ １ ８ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；
Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０１ ８ ． Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
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压裂返排液回用技术简介
压裂返排液重复利用处理技术简介一、前言在油田生产过程中，为了提高产量，需要对生产井采取各种措施，压裂是其中一种，压裂后又大量的液体排除地面，如果处理不当会对环境产生污染。
目前最主要的处理方法是处理后回注，这样处理会产生大量的固体废物，同样造成二次污染；由于国家对环保要求越来越严格，因此零排放，零污染应该是今后压裂返排液处理的方向。
根据这一的思路我们对压裂返排液做了大量的试验工作，由于返排液中含有对压裂液有用的组份，因此返排液重复利用配压裂液是最经济有效的方法，因此，试验重点是压裂返排液回用试验。
二、研究思路压裂液里边添加很多化学添加剂，加上地层水中部分有害离子，压裂返排液不能直接用来配压裂液。
必须通过物理或者化学的方法将对配制压裂液有害的组份除去、或者屏蔽掉，将有用的组份保留。
有害组份是影响配胶、交联的一些组份，比如高价离子、硼和细菌等，针对这些组份，我们做了大量的试验工作，研制除了一套行之有效的处理方法。
该技术可一次性除去对配胶有影响的组份，高价离子和硼。
通过大量实验成功研制出了可一次除去硼、高价离子的及悬浮物的药剂FT-01。
三、处理工艺该技术采用独特处理药剂，可在普通的污水处理工艺中应用，凡具有污水处理的场合就可以正常使用，不需要另添加其他额外处理设备，该技术一次加药搅拌即可除去钙、镁、硼等对配制压裂液有害成分，操作简单易行、运行可靠平稳，处理工艺流程如下：压裂返排液，加药搅拌，沉降分离，过滤，配液水。
处理工艺说明：返排液加入带有搅拌器的反应罐中，加药、调PH ，搅拌搅拌时间5-10分钟，静止沉降，上清液打入过滤罐过滤，下边沉淀部分进入固液分离，分后固体另处理，污水进入过滤罐过滤，过滤后清水调PH 值后即可作为压裂液配制水，进行压裂液配制。
压裂返排液室内处理实验照片：加药调PH 搅拌 压裂返排液沉降分离 过滤 配液水四、压裂液配制压裂返排液返排地面后，首先加药处理，处理后的返排液可以直接配压裂液，配制方式和清水配制完全一致，用该处理水配制出的压裂液完全达到清水配制压裂液各项性能。
环庆区块压裂返排液再利用技术研究
2020年06月环庆区块压裂返排液再利用技术研究念大海薛新茹(玉门油田钻采工程研究院，甘肃酒泉735200)摘要：通过对环庆区块压裂返排液水质特性分析，确定了“杀菌-絮凝-水质调节”的返排液预处理工艺，同时开展了处理后的返排液配滑溜水、胍胶压裂液的研究。
确定了配滑溜水、胍胶压裂液的工艺，配制的滑溜水、胍胶压裂液性能满足现场性能指标要求。
关键词：压裂返排液；杀菌；絮凝；滑溜水；胍胶环庆区块压裂返排液再利用研究，旨在将压裂返排液通过工艺预处理，使之可直接配制滑溜水、胍胶压裂液体系，实现回收利用，既降低压裂施工成本，又可以防止回注或直接排放导致的环境污染，对玉门油田而言，可取得良好的经济效益和社会效益。
1压裂返排液所含物质来源及再利用需解决问题分析1.1压裂返排液所含物质来源（1）滑溜水、胍胶压裂液配制过程中添加的胍胶、表面活性剂、降阻剂、交联剂、破胶剂等；（2）地层中一些可溶性矿物质，导致返排液矿化度相对较高；（3）少量原油、微粒及细菌等。
1.2压裂返排液再利用需研究解决问题（1）尽可能提高返排液利用率，减少废液处理排放量，有效降低生产成本。
（2）由于返排液中含有一定量的高分子有机物、活性剂、细菌、原油等，需要进行杀菌、絮凝、沉降等，预防返排液腐败，尽可能清除杂质。
（3）通过开展深入、全面的实验研究，消除或抑制返排液所含多种物质的影响，保障用返排液能够配制满足技术指标的滑溜水、胍胶压裂液体系。
2结果与讨论本次实验主要开展了基础物性参数测定，絮凝、沉降、杀菌、调整酸碱度等研究，确定了压裂返排液回收再利用工艺，可用于配制符合相关质量技术标准及施工要求的滑溜水压裂液、瓜尔胶压裂液体系，具有较好的经济效益和社会效益。
2.1水质特征分析全面测定了环庆区块压裂返排液的基础物性参数，检测结果见表1。
检测结果表明：（1）返排液中含有一定量的铁离子、活性物质。
（2）返排液矿化度较高、悬浮固体含量高。
（3）返排液铁细菌、腐生菌含量高。
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１８ ．８ １０ ．５ １２ ．２ １６ ．６ ２０ ．３ １２ ．２ ９ ．７
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７ ．０９
从表 ２ 可 知 ，Ｗ２ 井 体 积 压 裂 返 排 液 中 含 有 Ｃａ２ ＋ 、Ｍ ｇ２ ＋ ，Ｃｌ － 等 离 子 ，ｐＨ 值 呈 中 性 。 Ｃａ２ ＋ 、 Ｍ ｇ２ ＋ 等高价金属离子易降低降阻剂的降阻性能 ，甚 至产生沉淀 ；Ｃｌ － 浓度较低时一般不会对体积压裂 液的性能造成影响 ，但 Ｃｌ － 浓度较高时仍然会降低 降阻剂的降阻性能 ，并且对泵注设备 、管线 、井下管 柱造成一定腐蚀 。
Ｌｉｕ Ｙｏｕｑｕａｎ１ ，Ｃｈｅｎ Ｐｅｎｇｆｅｉ１ ，Ｗｕ Ｗｅｎｇａｎｇ１ ，Ｘｉｏｎｇ Ｙｉｎｇ１ ，Ｙａｎｇ Ｆｅｎｇ２ ，Ｚｈａｏ Ｗａｎｗｅｉ１ ，Ｚｈａｏ Ｈａｏ２ （１ ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏ ｆ Ｎ ａｔｕｒａｌ Ｇ ａｓ Ｔ ｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ ， ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｓｏｕｔｈｗ ｅｓｔ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇ ａｓｆ ｉｅｌｄ Ｃｏｍ ｐ ａｎｙ ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０２１３ ，Ｓｉｃｈｕａｎ ，Ｃｈｉｎａ ；
石 油 与 天 然 气 化 工
４９４
ＣＨＥＭ ＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｏ Ｆ ＯＩＬ ＆ ＧＡＳ ２０１３
从图 １ 可以看出 ，Ｗ２ 井体积压裂返排液的摩 阻较高 ，接近清水摩阻 ，进一步验证了返排液中残余 降阻剂的浓度很低 ，不能起到有效地降摩阻作用 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ：ｖｏｌｕｍｅ‐ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ，ｆｌｏｗ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ，ｒｅｕｓｅ ，ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ
基金项目 ：中国石油天然气股份有限公司重大科技项目“非常规油气资源勘探开发技术研究”（２０１１Ａ － ４８０３） 。 作者简介 ：刘友权（１９７３ － ） ，男 ，１９９７ 年毕业于华中理工大学化学系精细化工专业 。 ２００７ 年西南石油大学工程硕士研究
Ｈａｙｎｅｓｖｉｌｌｅ ＩＩ 级注入井 商业和非商业
－
Ｍ ａｒｃｅｌｌｕｓ
ＩＩ 级注入井 商业和非商业 处理和排放 市政污水处理设施 重复利用 就地重复利用
－ 主要处理方式 用于接下来的压裂
返排液处理后重复利用需通过物理分离 、化学 沉淀 、过滤等方式除去返排液中的悬浮固体 、杂质 ， 使其水质满足配液水质要求 ；返排液处理后排放除 了采用重复利用处理技术外 ，还需采用生物反应 、膜 分离 、反渗透 、离子交换 、蒸馏等技术 ，进一步除去返 排液中的溶解固体 、有机物等 ，以满足外排水质标 准 。 ［６‐９］
ｆｌｏｗ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ｉｎ ｗｅｌｌ Ｗ２
编 号
ρ（Ｃａ２ ＋ （ｍｇ · Ｌ
）／ ρ（Ｍ ｇ２ ＋ － １ ）（ｍｇ · Ｌ
）／ ρ（Ｃｌ － １ ）（ｍｇ ·
－ ）／ Ｌ －１
ρ（Ｆｅ３ ）（ｍｇ ·
＋
Ｌ
）／ －１ ）
ｐＨ
值
１ ＃ １１４ ．２ ２ ＃ １３７ ．０ ３ ＃ １４３ ．６ ４ ＃ １５９ ．６ ５ ＃ １６２ ．０ ６ ＃ ３０９ ．０ ７ ＃ ３１７ ．３
２ ． Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｇ ａｓ Ｄ ｉｓｔｒｉｃｔ ， ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇ ａｓｆｉｅｌｄ Ｃｏｍ ｐ ａｎｙ ， Ｌ ｕｚ ｈｏｕ ６４６００１ ，Ｓ ｉｃｈｕａｎ ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ ：Ｖｏｌｕｍｅ‐ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ ｎｅｅｄｓ ｍａｓｓｉｖｅ ｆｌｕｉｄ ａｎｄ ｂｒｉｎｇｓ ｐｌｅｎ ‐ ｔｙ ｏｆ ｆｌｏｗ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ｗ ｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｖａｒｉｅｄ ｉｏｎｓ ，ｒｅｓｉｄｕａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ，ｓｕｓｐｅｎｄｉｎｇ ｍａｔｔｅｒｓ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ ，ｓｏ ｈａｒｍｌｅｓｓ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ． Ｔ ｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｗ ａｙｓ ｏｆ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｆｌｏｗ ‐ ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ｆｒｏｍ ｖｏｌｕｍｅ‐ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｇａｓ ｗ ｅｌｌ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ ．Ｗｅ ｆｏｒｍｅｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｆｌｏｗ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ．Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｓｔｕｄｙ ｓｈｏｗ ｅｄ ｔｈａｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｗ ｅｒｅ ｌｏｗ ｉｎ ｆｌｏｗ ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ，ｂｕｔ ｈａｄ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｓａｌｔｓ ，ｔｈｅ ｄｒａｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｆｌｏｗ‐ｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ ｗ ａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｓ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕ‐ ｉｄ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｒｅｓｈｗ ａｔｅｒ ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｃａｍｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｉｎ ｆｉｅｌｄ ｔｒｉａｌ ，ｗ ｈｉｃｈ ｇａｉｎｅｄ ｅｆ‐ ｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ，ｓａｖｅｄ ｆｒｅｓｈｗ ａｔｅｒ ，ｒｅｄｕｃｅｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｏｆ ｗ ａｓｔｅ ｗ ａｔｅｒ ，ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ．
（１ ．中国石油西南油气田公司天然气研究院 ） （２ ．中国石油西南油气田公司蜀南气矿）
摘 要 非常规储层体积压裂施工液体用量大 ，返排液多 ，返排液中含有各种地层离子 、残余 添加剂 、悬浮物等 ，无害化处理难度较大 。 介绍了国外体积压裂返排液的处理方式 ，并结合四川盆 地的特点 ，形成了适合于四川盆地非常规储层体积压裂返排液回收利用处理流程 。 室内研究表明 ， 体积压裂返排液中的残余添加剂浓度较低 ，具有一定的矿化度 ，采用回收利用处理流程进行处理 后 ，其摩阻与清水配制的体积压裂液相当 。 现场应用也进一步表明 ，体积压裂返排液处理后配制的 液体摩阻性能与清水配制的相当 。 现场获得了良好的储层改造效果 ，节约了配液用水 ，减少了废弃 物排放 ，实现了节能减排 。
Ａｍｅｒｉｃａｎ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｂａｓｉｎ
页岩盆地 水管理政策 可用性
备注
ＩＩ 级注入井 商业和非商业 在 Ｂａｒｎｅｔｔ 处理 Ｂａｒｎｅｔｔ 重复利用 就地重复利用 用于接下来的压裂
ＩＩ 级注入井 非商业 水被运输到两口处理井 Ｆａｙｅｔｔｅｖｉｌｌｅ 重复利用 就地重复利用 用于接下来的压裂
关键词 体积压裂 返排液 重复利用 非常规储层 中图分类号 ：Ｔ Ｅ３５７ ．１ ＋ ２ 文献标志码 ：Ａ ＤＯＩ ：１０ ．３９６９ ／ｊ ．ｉｓｓｎ ．１００７‐３４２６ ．２０１３ ．０５ ．０１１
Ｒｅｕｓｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｌｉｃｋ ｗａｔｅｒ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｏｗｂａｃｋ ｆｌｕｉｄ
四川非常规油气资源开发区块多处于丘陵地 带 ，水资源短缺 ，难以满足大规模体积压裂所需的水 源需求 。 同时 ，体积压裂后产生了大量返排液（返排 率一般为 ３０％ ） 。 返排液中 ＣＯＤ 值高 、色度高 、悬 浮物含量高 ，使得无害化处理难度大 、费用高 。 将返 排液回收再利用 ，不仅可以缓解体积压裂水资源短 缺的问题 ，同时还可以减少废液排放 ，实现非常规油 气田的环保 、节能开发 。
处理后返排液 ＋ ０ ．１％ 助排剂
２９ ．０
６０ ．８７
处理后返排液 ＋ ０ ．２％ 助排剂
２７ ．６
７６ ．４５
清水 ＋ ０ ．２％ 助排剂
２６ ．９ຫໍສະໝຸດ ７８ ．３０针对四川盆地非常规储层特点 ，体积压裂返排 液首先采用物理分离方法除去机械杂质 、悬浮固体 和油等 ；其次对返排液水质进行检测 （ｐＨ 值 、残余 添加剂浓度等） ，并根据检测结果进行水质调整（ｐ Ｈ 值） ；再次 对 返 排 液 水 质 进 行 检 测 ，并 根 据 Ｃａ２ ＋ 、 Ｍ ｇ２ ＋ 、Ｃｌ － 、Ｆｅ３ ＋ 浓度来判断是否满足体积压裂用 水水质要求 。 满足水质要求的返排液直接用作压裂 用水 ，不能满足水质要求的返排液与清水混合 ，通过 稀释降低返排液中离子浓度 ，使其满足体积压裂用 水水质要求 。
初始加入液
０ ．２
０ ．１
返排液
０ ．０３ ～ ０ ．０４
０ ．０１ ～ ０ ．０２
从表 ３ 可知 ，Ｗ２ 井体积压裂返排液中助排剂 浓度和降阻剂浓度均较初始加入时有了显著降低 。 这主要是由于助排剂为表面活性剂 ，储层岩石对其 有较强的吸附性 ，表面活性剂分子在岩石表面定向 排列 ，增大了液体与岩石的接触角的同时 ，也使助排 剂被储层吸附而损失 ；而降阻剂为高分子物质 ，由于 剪切作用及储层环境中的温度降解作用 ，使得其逐 渐降解 。
２ 返排液再利用处理研究
２ ．１ 返排液分析 返排液处理首先要了解体积压裂返排液的水质
以及残余添加剂浓度等 。 表 ２ 、表 ３ 和图 １ 分别是 四川页岩气藏 Ｗ２ 井体积压裂返排液的水质情况 、 残余添加剂浓度情况和摩阻情况 。
表 ２ Ｗ２ 井体积压裂返排液水质分析 Ｔａｂｌｅ ２ Ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ
表 ３ Ｗ２ 井体积压裂返排液残余添加剂浓度分析 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｉｎ