頁(yè)巖氣壓裂返排液水質(zhì)分析及再利用方法研究

徐寬?cǎi)R來(lái)功（.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 43008；

2.中石化中原石油工程有限公司井下特種作業(yè)公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

頁(yè)巖氣壓裂返排液水質(zhì)分析及再利用方法研究

徐寬1馬來(lái)功（21.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430108；

2.中石化中原石油工程有限公司井下特種作業(yè)公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

目前頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)，水資源消耗量大，同時(shí)產(chǎn)生大量返排液（25%～45%），返排液除含有壓裂液中的化學(xué)添加劑成分外，還含有烴類(lèi)化合物、懸浮物、細(xì)菌、重金屬和TDS等。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外處理技術(shù)，跟蹤了國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣處理工藝發(fā)展動(dòng)態(tài)，優(yōu)化形成返排水回注、回用、外排三套模塊化處理工藝，處理能力≥20m3/h，處理后指標(biāo)達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，回用技術(shù)在重慶涪陵頁(yè)巖氣示范區(qū)進(jìn)行了技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。

1 頁(yè)巖氣壓裂返排液水質(zhì)

目前頁(yè)巖氣壓裂液主要有滑溜水及膠液，其主要成分為稠化劑、減阻劑、防膨劑、表面活性劑、破膠劑等。對(duì)國(guó)內(nèi)部分頁(yè)巖氣井及中原油田非常規(guī)壓裂井返排液采樣并進(jìn)行水質(zhì)分析，其基本特點(diǎn)為：濁度高、礦化度高、固相含量高、細(xì)菌含量高。頁(yè)巖氣壓裂液中水含量達(dá)90%，固含量9%，化學(xué)添加劑1%。

表1 頁(yè)巖氣壓裂返排液水質(zhì)分析表

2 各種組分對(duì)壓裂液性能影響

2.1 細(xì)菌及固相懸浮物

SRB、TGB、FB等細(xì)菌在儲(chǔ)層條件下生成H2S，腐蝕井下管具、污染地層。同時(shí)，細(xì)菌的存在會(huì)引起植物膠的降解，進(jìn)而影響壓裂液性能。懸浮物等機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)層后同樣會(huì)降低儲(chǔ)層滲透率，影響產(chǎn)能。

2.2 各種離子對(duì)植物膠壓裂液影響

依據(jù)壓裂返排液4#中所含離子及其濃度，用去離子水配制模擬水，并用模擬水配制壓裂液，然后對(duì)壓裂液性能進(jìn)行測(cè)試（減阻水配方按0.1%減阻劑進(jìn)行配置，膠液按0.4%胍膠+0.04% NaOH進(jìn)行配置）。通過(guò)評(píng)價(jià)壓裂液的性能來(lái)研究不同離子的影響規(guī)律，確定影響壓裂液性能的離子及其濃度，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 影響減阻水性能離子及濃度

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)水中鈣鎂離子濃度≤500mg/L、硼離子濃度≤1 mg/L、鐵離子濃度≤20 mg/L及氯離子濃度≤20000 mg/L時(shí)，對(duì)植物膠壓裂液性能影響較小；當(dāng)水中鈣離子濃度≤500mg/L、鎂離子濃度≤300 mg/L、鐵離子濃度≤10 mg/L、鋁離子濃度≤5 mg/L及鈉離子濃度≤5000 mg/L時(shí)，對(duì)減阻水性能影響較小。

3 處理工藝技術(shù)研究

根據(jù)返排液水質(zhì)分別采用幾種水處理工藝及其組合工藝對(duì)其進(jìn)行探索性處理（減阻水配方按0.1%減阻劑進(jìn)行配置，膠液按0.4%胍膠+0.04%NaOH進(jìn)行配置），優(yōu)選頁(yè)巖氣壓裂返排液凈化處理最佳工藝，結(jié)果可知返排液經(jīng)復(fù)合混凝-過(guò)濾即可滿足配制減阻水的性能要求，經(jīng)復(fù)合混凝-過(guò)濾-吸附可滿足配制膠液的性能要求。

配制的壓裂液性能達(dá)到工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，在重慶涪陵頁(yè)巖氣焦頁(yè)X-HF平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)處理回用返排液1500m3,全部配制壓裂液，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

徐寬（1988-），長(zhǎng)江大學(xué)石油與天然氣工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生（2014-），從事鉆井液、壓裂液的應(yīng)用研究；

馬來(lái)功（1978-），中石化中原石油工程井下特種作業(yè)公司，高級(jí)工程師。