油气田压裂返排液治理技术分析

2022-09-11

油气田开发技术是决定油气开发效率的重要因素, 为了提高石油及天然气的生产效率, 则应合理选择开发技术。压裂技术是水井增注及增产的重要措施, 在勘探及开发油气田的过程中均需要使用压裂技术。但在使用压裂技术时会产生大量返排液, 本文结合实践经验对油气田压裂返排液治理的相关问题进行了探讨, 旨在改进油气田生产工艺。

一、压裂返排液的特征

压裂返排液具有黏度大及浓度高的特征, 如无法及时处理将会对油气田的正常生产造成影响, 如导致压裂砂滤装置工作效率不断降低、更换周期缩短, 过滤装置内部隔膜被下沉污泥损坏等。治理返排液的主要目的在于降低黏度与浓度, 从而保证压裂施工的顺利进行。为了有效处理返排液, 则应了解其组成成分[1]。返排液中的主要成分包括杀菌剂、黏土稳定剂、破乳剂、助排剂、硼砂、硫酸铵、胍胶等, 由于含有大量有机物、悬浮物, 在处理时通常会面临许多难题, 如化学处理药剂难以在返排液中扩散, 反应体系难以在短时间内建立完成, 传质效果不明显等, 为了改善处理效果, 则通常需要采用特殊的治理技术。

二、油气田压裂返排液治理技术分析

1. 氧化治理技术

氧化法是常见的返排液处理技术, 目前在油气田中常用的氧化治理技术为AOPs技术, AOPs技术能够有效治理存在大量难以降解有机物的返排液。AOPs技术中所使用的催化试剂为Fenton, Fenton试剂中的活性成分主要为氧化剂H2O2、催化剂Fe+2, 氧化剂、催化剂与返排液中的有机物发生氧化降解反应后可得到小分子有机物。相对于大分子有机物而言, 小分子有机物的毒性较低[2]。另一方面, 采用氧化法处理后还可以有效降低返排液中COD的含量。

2. 生物治理技术

油气田压裂返排液的生物治理技术指的是, 利用微生物所具有的代谢功能转化废液中的溶解形态或胶体形态物质, 使有害有机物变为危害性较小或无危害性的稳定物质。在治理返排液时通常需要采用细胞质个体大且易凝聚的微生物, 以便能够有效吸附有机物质, 使返排液中的有机物质沉淀或上浮, 从而有效净化废水[3]。生物治理技术具有工艺简单、成本低及针对性强的特点, 已经在我国部分油气田中得到了推广应用。了解返排液中各污染物的成分后决定采用生物治理技术, 治理过程中使用的菌株来源于牛肉膏蛋白胨, 菌株包括纯化EB1及EB2。对菌株进行驯化后直接投入到返排液中, 接种成功后及时摇床振荡、过滤。振荡时间为48h, 接种量为10%, 治理返排液的温度为25℃, EB1与EB2的混合比为1:1, 经治理后该油气田返排液的矿化度达到了7632.84mg/L, COD的含量降低至203.57mg/L, 达到了治理要求。

3. 絮凝沉降治理技术

絮凝沉降技术指的是在返排液中加入絮凝剂、助凝剂, 使废液杂质及悬浮颗粒发生沉降, 并由此分离沉降固体与液体的返排液治理工艺。由于絮凝剂难以在高黏度的返排液中实现有效扩散, 因此在利用絮凝沉降技术的过程中通常需要结合氧化治理技术, 以便减少絮凝剂的添加量, 降低返排液治理成本及改善治理效果[4]。例如, 某油气田中返排液为酸化废水, 在治理返排液时应用了氧化、中和及絮凝沉淀治理技术, 氧化剂为H2O2, 中和剂为Na OH, 氧化剂的质量分数均为30%, 絮凝剂为PAM (聚丙烯酰胺) 、PAC (聚合氯化铝) , 絮凝剂均为阳离子型, 分子质量为1500万。加入H2O2后返排液中生成大量气泡、絮体上浮, 沉淀物为红褐色, 透光率达到了98.5%, 总铁含量为0.401mg/L;加入PAC后, 絮体变松散, 沉降速度较快, 透光率为97.3%;加入PAM后絮体变得密实, 沉降速度较快, 测得总铁含量为0.43mg/L, 透光率为93.9%。经处理后原返排液腐蚀速率降低至0.004mm/a, PH值为7.0, 油含量降为12.57mg/L, 与返排液治理标准相符。

结束语

综上所述, 治理压裂返排液对于油气田生产工作的正常开展有非常重要的意义。为了有效治理返排液, 则应根据油气田压裂工艺的实际情况选择合理的治理技术, 包括絮凝沉降治理技术、生物治理技术及氧化治理技术等。此外, 要考虑各类处理技术的优点与缺点, 尽量在节约成本的基础上提高返排液的处理效率。

摘要：压裂是油气田中的一个重要生产步骤, 为了改进压裂效果及提高油气田的开采效率、石油及天然气的生产质量, 则应注重采用有效的工艺技术对返排液进行治理。本文分析了压裂返排液的特征, 包括黏度大及浓度高等, 同时对常见的油气田压裂返排液治理技术进行了探讨, 包括氧化治理技术、生物治理技术及絮凝沉降治理技术。

关键词：返排液,油气田,治理,压裂,技术