页岩气压裂返排液对环境的影响及思考

页岩气开发对水资源的大量消耗和压裂返排液处置困难引起了广泛关注。文章分析了滑溜水压裂液、混合压裂液、纤维压裂液、高速通道压裂液、二氧化碳压裂液、液化石油气压裂液6种页岩气压裂液的特点及对环境的影响。介绍了压裂液返排技术,主要有深井灌注、现场或中心建厂处理后重新利用、返排液处理后外排,进而结合我国页岩气开发的形势提出压裂返排液处理技术研究思路、研究方向和建议。     

页岩气开采对环境的影响及规避方法探讨

目前我国页岩气的开发正处于初级阶段,很多生产关键技术尚不成熟,页岩气开发过程中的废压裂液、甲烷漏失、水资源污染等都将会带来一系列环境问题。针对页岩气带来的环境问题,在对开采区域地质情况充分认识的基础上,通过采用先进的钻完井技术,控制压裂液和甲烷的漏失,减少对地层的破坏和水资源的污染;加强对返排废液处理技术的研究力度,优化处理结果;落实针对页岩气开发与环境保护的法律法规等,规避页岩气开采对环境的影响。在借鉴国外开采经验的同时,建议研发适合我国页岩气储层特点的开采技术,改进已有工艺,创新技术和理论。     

页岩气开发面临的环保挑战及建议

我国的页岩气勘探开发处于起步阶段,还未建立完善的环保政策,大规模开发将面临诸多环保挑战。我国页岩气主要分布在四川、重庆等南方地区,结合该区域地少人多、地质灾害多发等特点,文章从页岩气压裂作业所需水资源、大量压裂返排液和地层水无害化处理、勘探开发过程中噪声污染以及开发用地与耕地之间的矛盾等方面探讨了页岩气开发面临的主要环境风险,并提出了页岩气开发的环保对策建议。     

压裂返排液处理规模效应经济分析

压裂技术的副产物压裂返排液的处理处置逐渐成为页岩气开发过程中关键的环保瓶颈,面对压裂返排液高昂的处理费用和川渝页岩气开采区复杂的地形,目前国内并未建立完整压裂返排液集中处理厂。选择压裂返排液处理主要应用的工艺单元,通过文献查阅和数据调研,初步建立了压裂返排液处理的规模经济模型,从经济效率的角度,对返排液集中处理规模提出了合理建议:应在现场试验中进一步验证返排液处理装置的经济效率。     

页岩气开采污染治理技术比选分析

文章梳理了页岩气开发中广泛采用的污染治理技术,特别针对油基钻井废弃物和压裂返排液处理技术开展研究分析,结合国内生产实际情况,介绍各项技术的优劣。通过一线科技专家评分,在油基钻井废弃物资源化利用与无害化处理技术中热脱附法得到最高评价,压裂返排液一、二级处理技术中化学絮凝法得分最高,压裂返排液三级处理技术中反渗透技术得分最高,得分最高的技术在国内外油基钻井废弃物处理及压裂返排液处理应用中十分普及,评分情况与实际应用情况相符,反映了评分系统的准确性。该研究对我国页岩气开发污染治理技术甄选和研发具有借鉴参考价值。     

我国页岩气开发环境保护面临的形势及对策

页岩气作为一种重要的非常规新能源,已成为我国油气"十三五"规划的重点目标之一。文章借鉴美国、加拿大和欧洲多国的页岩气开发经验和教训,指出页岩气开发过程存在的生态破坏、水污染、甲烷泄漏、噪声污染、固体污染等潜在环境风险。压裂取水对区域生态环境和水资源的影响、压裂返排液对地下水环境的潜在影响、危险废物废弃油基泥浆和油基钻屑的环境风险等对我国页岩气可持续发展提出严峻考验。为此,我国相关部门正在加快相关环保技术研究、环保法律法规和标准规范的制定、实施战略环境影响评价等工作,逐步加强对页岩气开发过程的环境监管,完善全过程监管体制。     

陆相页岩气压裂返排液循环利用技术概述

针对陆相页岩气压裂返排液的性质特点,提出了"氧化降黏—絮凝沉降—固液分离—多级过滤"四步法处理工艺,处理后的水含油量和铁离子含量约1 mg/L、悬浮物含量约10 mg/L,并且考虑到陕北水资源缺乏,将处理后水循环利用.重新配置页岩气压裂液,其性能符合要求.能够满足现场压裂施工要求。     

临兴致密砂岩气压裂返排液再利用技术

针对临兴区块致密砂岩气井压裂返排液的性能特点,结合压裂返排液中的有害指标,制定了压裂返排液复配压裂液的水质标准,形成了一套压裂返排液经适度处理后复配压裂液的低成本处理模式。结果表明:临兴区块压裂液配置水指标应满足pH值7～10、矿化度60 000mg/L、钙离子浓度600mg/L、镁离子浓度900mg/L、硼离子浓度10mg/L;经过破胶、pH值调整、絮凝和过滤工艺处理后的压裂返排液的主要有害指标COD、钙离子、镁离子、硼离子浓度大幅度下降,满足临兴区块压裂液配置水指标要求;根据处理工艺研制的压裂返排液处理装置在临兴区块LX-*1井和LX-*2井成功完成现场实验,复配压裂液满足压裂液现场施工要求。     

NHC环保型清洁压裂液性能评价及现场应用

为解决常规压裂返液不易回收利用的问题,制备了一种NHC压裂液。NHC压裂液稠化剂为一种低分子多糖表面活性剂,具有多糖自交联及表面活性剂卷曲、缠绕的双重作用。当稠化剂BHC-2用量为0.4%～0.8%时,NHC压裂液耐温抗剪切能力在70～90℃,在其返排液中加入0.3%～0.7%BHC-2后,可再次形成压裂液。现场试验表明：在清水中加入0.4%BHC-2所形成的压裂液在施工过程中压力较平稳,在返排液中加入0.3%BHC-2时即可形成交联液,实现携砂压裂。NHC压裂液配液及回收工艺较简捷,在长庆华池油田某井压裂施工7段,回收返排液1 435 m³,返排液回收利率为95.67%,较好的利用了返排中的有效成分,减少了水资源的浪费,具有良好的环保效应。后期数据分析表明：使用NHC压裂液改造后储层产油量比胍胶压裂液提高7.55%以上,表明该压裂液对储层伤害较小,有利于维持储层的原始动态平衡。     

页岩气开发中水力压裂的环境影响及对策

水力压裂是提高页岩气产量的关键技术之一,其在促进页岩气发展的同时可能带来一些环境影响。文章分别从设计和施工两方面介绍了水力压裂技术,分析了其在耗费水资源、污染地表水和地下水、引发地质灾害等方面可能产生的不利环境影响,并针对存在的问题从水资源利用、返排液排放以及压裂过程等方面提出对策和建议。     

中美页岩气水力压裂返排液环境影响与治理

对比分析中美页岩气水力压裂返排液,发现两者均具有产生量大、成分复杂、难生物降解、高COD、高TSS、高TDS等特点,若压裂返排液进入到地表水及土壤中,可能造成不利影响,甚至对人类健康造成影响。目前常用的处理压裂返排液的技术有深井回注法、处理后回用法及处理后排放法。我国页岩气水力压裂返排液处理技术尚不成熟,部分地区仍沿用石油行业处理采出水的方法;部分页岩气田以借鉴国外压裂返排液处理技术为主,结合自身返排液情况制定处理流程;返排液回收后重新用于水力压裂的水处理技术还不成熟,应积极开展压裂返排液处理技术的研究。     

页岩气压裂返排液处理技术探讨

介绍了页岩气压裂返排液的主要成分及常用处理方法,探讨了国外返排液处理新技术,提出了返排液处理发展方向。返排液处理常用技术主要有自然蒸发、冻融、过滤、臭氧氧化、化学絮凝、电絮凝、反渗透和蒸馏等,而新技术主要是各种处理工艺的组合应用,以氧化、絮凝为主。返排液处理技术的发展应朝着各种工艺复合应用,物理处理为主,化学处理为辅的方向进行,开发电絮凝和高级氧化等新技术,研制撬装处理设备,使处理工艺模块化,并对有用成分进行合理回收再利用,降低处理成本,为页岩气开发提供技术支撑。     

页岩油压裂返排液处理技术进展

随着页岩油地质特点的差异化与压裂液体系的变革,亟需低成本、高效的返排液回用处理技术。文章基于不同压裂液体系的油田返排液,对比分析了常规与非常规返排液的特征,明确严重影响页岩油返排液回用处理的关键污染特性是黏度大、悬浮物、油含量高。针对关键技术难题,分别探究了氧化破胶技术与混絮凝剂的研究进展,发现任何单一处理剂均难以解决其破胶、脱稳与分离难题,需要研发并优化复合功能型药剂,确保页岩油压裂返排液高效资源化处理,支撑页岩油规模化绿色开发。     

Fenton试剂在返排压裂液处理中的应用

油气田压裂作业后的返排残余压裂液黏度、有机物含量以及浊度都较高,对油田企业周围的生态环境,尤其是农作物及地表水造成严重污染。经过破胶—絮凝处理后,COD仍然较高。文章以胜利油田水基胍胶返排压裂液为研究对象,针对破胶—絮凝处理后的上清液,采用Fenton试剂深度氧化处理,处理后压裂液COD去除率可达99.3%,满足GB 8978-1996《污水综合排放标准》二级排放标准。     

压裂返排液处理及循环利用技术研究与应用

以胍胶体系的压裂返排液为研究对象,分析了其水质特征和循环利用影响因素,并研究其返排过程及参数,形成了循环利用技术关键指标体系。同时开展了压裂返排液高效处理及循环利用技术研究和工程示范,现场试验结果表明,经氧化工艺处理后的胍胶压裂返排液的pH值7～7.5,悬浮物10 mg/L左右,石油类浓度14～30 mg/L,总铁含量0.2～0.9 mg/L,硼离子浓度2～10 mg/L,符合再次配制压裂液循环利用要求。该技术处理工艺简单、成本低,可有效降低施工现场的清水需求量,进而降低生产成本,提高生产效率,实现了压裂返排液处理回用的目的,有效利用油田外排污水,同时解决了压裂返排液的污染排放问题。     

改性PVDF中空纤维膜处理压裂返排液研究

针对中空纤维膜应用于水力压裂返排液处理时存在的膜污染严重、通量衰减快、影响处理效率等问题,研究了PVDF固含量、凝固浴温度等因素对PVDF膜性能的影响,通过非溶剂致相分离法制备了PVDF中空纤维膜,并采用表面接枝技术,对PVDF中空纤维膜进行了表面亲水化改性。压裂返排液吸附实验结果表明,表面接枝降低了PVDF的接触角,提高了膜的亲水性。与未接枝改性的PVDF膜相比,亲水改性后的PVDF膜表面吸附的压裂返排液更少。将亲水性中空纤维膜用于页岩气水力压裂返排液的过滤处理,应用结果表明其对压裂返排液中的总铁、SS、浊度、细菌去除率达到90%以上,长时间运行后的通量保持率高,有较好的抗膜污染性。     

低浓度胍胶压裂返排液进集输系统技术研究与应用

针对低浓度胍胶压裂返排液黏度较高、处理困难的问题,在大量的现场调研和室内实验的基础上,形成了破稳降黏、电位和pH值调节、预处理、进集输系统的低浓度胍胶压裂液处理思路,筛选了破稳降黏剂、氧化-还原电位调节剂、pH值调节剂和预处理剂等5种压裂返排液处理剂,经过室内实验和现场实验,实现了处理后的压裂返排液直接进集输系统的目的。     

页岩气开发水力压裂水循环对水环境的潜在影响

在对美国环保署公布的主要研究成果进行梳理的基础上,从页岩气开发过程中的水力压裂水循环角度,对取水、配制压裂液、压裂液注入、生产水处理、压裂废水的处置和循环利用等各环节可能对地表水和/或地下水环境造成的影响进行分析。同时,结合我国页岩气开发的水力压裂水循环现状,主要从强化对水力压裂水循环的环境监管、健全水环境监管法规体系方面提出关于水环境保护的对策与建议。     

页岩气开发场地地下水污染风险评价研究进展

页岩气勘探开发场地的潜在污染风险不同于普通场地,而针对页岩气开发全过程的场地土壤地下水污染风险评价研究较为薄弱。文章综述了污染场地风险评价的理论与方法,介绍了岩溶介质地下水及溶 质运移模拟的研究进展,指出由于页岩气开发场地的复杂性,基于污染物在土壤地下水系统迁移的过程模拟法（考虑岩溶通道）较适用于页岩气开发全过程污染风险评价,强调应加强页岩气开发不同生产阶段土壤、地下水 污染监测,拓展风险评价指标筛选的理论与方法。同时,应强化岩溶通道及裂隙相关参数的获取,并开展土壤-地下水耦合评价及页岩气开发全过程（勘探—钻井—压裂返排—生产）风险评价,为页岩气绿色开发提供理论指导。     

改性聚偏氟乙烯中空纤维膜处理压裂返排液研究

针对中空纤维膜应用于水力压裂返排液处理时存在膜污染严重、通量衰减快、影响处理效率等问题,研究了PVDF(聚偏氟乙烯)固含量、凝固浴温度等因素对PVDF膜性能的影响,通过非溶剂致相分离法制备PVDF中空纤维膜,并采用表面接枝技术,对PVDF中空纤维膜进行了表面亲水化改性。压裂返排液吸附实验结果表明,表面接枝降低了PVDF的接触角,提高了膜的亲水性。将亲水性中空纤维膜用于页岩气水力压裂返排液的过滤处理,应用结果表明其对压裂返排液中的总铁、SS、浊度、细菌去除率达到90%以上,长时间运行后的通量保持率高,有较好的抗膜污染性。