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。     

非常规气采出水回注环境风险的研究进展

采用水力压裂法开采非常规气时,成分复杂、高盐度的采出水需经简单处理后回注地层。此过程可能引发的环境风险逐渐受到各界关注。针对采出水回注的井位层位、回注水水质等环境风险,综述了室内高温高压静态反应釜实验、动态驱替实验、数值模拟、分析评价等方面的研究进展,在此基础上提出了该领域研究存在的问题和发展方向,为我国采出水回注环境影响研究提供借鉴。     

聚合硅酸铝铁絮凝剂处理油井压裂废水

制备了聚合硅酸铝铁絮凝剂,并用于处理油井压裂废水。制备聚合硅酸铝铁絮凝剂的优化实验条件为：聚硅酸活化pH1~2,活化温度25~30℃,活化时间2.0h。在此条件下制备的聚合硅酸铝铁絮凝剂对油井压裂废水浊度和COD的去除率分别可达到97％和58％。与聚合氯化铝铁絮凝剂相比,聚合硅酸铝铁絮凝剂在浊度及COD去除方面有着更佳的处理效果,并且处理后废水的总溶解性固体含量较低。     

油田压裂废液处理及回注实验

油田压裂废液具有高COD、高悬浮物等特点,处理达标难度大。以悬浮固体含量、悬浮固体颗粒粒径中值和含油量为指标,实验研究了混凝、微滤膜过滤技术参数,最佳条件为:絮凝剂投加量800～1 000mg/L,助凝剂投加量9～10mg/L,快速搅拌G值250～300s--1,慢速搅拌G值约50s--1,经50、10μm两级微滤膜过滤后悬浮固体含量、粒径中值、含油量满足SY/T 5329-2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》标准要求。该方法工艺简单,成本低,在一定程度上解决了压裂废液难处理的问题。     

煤层水力压裂合理参数分析与工程实践

煤层水力压裂技术是近年来应用于高瓦斯低透气性突出煤层的一种卸压增透消突技术,人们对水力压裂的卸压增透消突机理有了较充分的认识,现场工程应用的效果也较好,但有关煤层水力压裂参数是如何确定的系统分析却是很少。笔者在阐述水力压裂机理及压裂过程的基础上,系统地阐述高瓦斯低透气性突出煤层水力压裂所需的注水压力、流量、注水时间、注水速度、孔间距、封孔长度等技术参数以及煤体内在因素的影响作用;最后在义安矿FD003工作面进行了水力压裂试验研究和效果考察,得出适合义安矿的水力压裂合理注水参数。通过水力压裂,煤层瓦斯抽放量和抽放浓度得到大幅度提高,达到了卸压增透防突效果,同时起到了润湿煤体和降尘效果。     

穿层钻孔水力压裂强化抽采瓦斯消突技术应用研究

高瓦斯突出煤层预抽瓦斯消突是突出矿井煤巷掘进前的主要技术措施.由于我国煤矿煤层透气性低,原始煤层预抽瓦斯效果差,抽放时间长.为提高低透气性高瓦斯突出煤层的抽采瓦斯消突效果,在潘三煤矿1271(3)运顺进行了底板穿层钻孔水力压裂强化抽采瓦斯消突试验.介绍了穿层钻孔水力压裂抽采钻孔的布孔设计、压裂工艺及压裂增透抽采瓦斯消突效果.结果表明,水力压裂技术有效扩大了钻孔抽采瓦斯半径,提高了抽采瓦斯消突效果,解决了高突煤层煤巷掘进的突出威胁,提高了煤巷掘进速度.     

电渗析在压裂返排液废水处理中的应用研究

针对目前压裂返排液处理技术工艺复杂、能耗高、工艺处理成本高等问题,基于对压裂返排液水质的分析结果,首先利用电渗析试验验证电渗析系统作为MBR生化处理系统前置预处理的可行性,并通过试验验证压裂返排液的总悬浮物固体浓度（TDS）与废水COD去除率呈负相关关系,同时通过对照试验验证废水生化反应最佳设计条件,建立了电渗析与生物膜处理耦合的两步核心处理方法,可使返排液经处理后水质澄清透明,COD去除率显著提升,使运营成本较低的生化系统取代高级氧化处理工艺成为可能,对大规模工业化应用提供理论和实践基础。     

四川页岩气钻井及压裂作业边界噪声调查与分析

简要分析了四川页岩气勘探钻井现状,监测了单、双平台钻井作业和压裂作业边界噪声。监测结果表明:压裂作业边界昼间噪声平均值高于单、双平台钻井作业平均值约10 dB(A),噪声测量值的最低值和最高值相应高出4～6 dB(A),昼间噪声超标率高于钻井作业,说明压裂作业噪声对周边的影响远超过钻井作业;相对于单平台,双平台发声设备多,造成声叠加影响严重,高发声设备在同一方位声叠加更显著。通过噪声值对比,提出页岩气勘探钻井过程可考虑选取噪声更小的气代油或电代油动力设备、建立隔音设备、根据地形与噪声传播规律调整声源设备摆放位置等降噪措施。     

穿层钻孔煤巷条带水力压裂增透防突技术试验研究

针对突出煤层巷道掘进中瓦斯治理难题,打通一矿采用了穿层钻孔水力压裂增透防突技术。基于弹性理论和拉应力破坏准则,建立了穿层钻孔煤巷条带水力压裂起裂压力计算模型;在W2706S回风巷的底板瓦斯抽采巷中进行了压裂试验,考察了压裂前后瓦斯抽采效果。现场试验结果表明,压裂后掘进巷道瓦斯抽采量呈现先快速增加、后缓慢上升并保持稳定的变化规律;压裂后穿层钻孔单孔瓦斯抽采量、瓦斯抽采浓度分别是压裂前的1.24～5.61,1.4～2.27倍,W2706S回风巷平均每月的掘进速度增加了34.1%;掘进期间未出现超标现象,穿层钻孔煤巷条带水力压裂增透消突效果显著。     

井下射孔强化压裂裂缝导流机理研究

煤矿井下水力压裂中经常出现裂缝扩展无序、闭合快等现象,导致裂缝导流能力较差,无法实现瓦斯的高效抽采。针对此问题,提出采用水射流射孔强化裂缝导流能力的方法,即采用高压水射流在煤孔段垂直于钻孔轴向射孔。采用FLAC3D分析了射孔周边煤体应力分布,结果表明,射孔尖端处存在耳状塑性区。根据最大主应力的准则判断,塑性区的存在可促使裂缝在射孔尖端处起裂。采用RFPA2D-Flow分析了不同水平应力组合下的裂缝扩展特性,结果表明,裂缝在射孔尖端处起裂后,在塑性区内沿水平方向延伸,然后平行于最大水平主应力方向延伸。视压裂裂缝面为粗糙面,基于Y模型分析了裂缝面微凸体分布规律。采用Hertz接触理论研究了两缝面单个微凸体接触受力状态,得出压裂裂缝面微凸体受力与裂缝闭合量呈正指数关系。基于N-S方程分析了真实压裂裂缝内瓦斯渗流速度分布,得出了煤岩体裂缝中瓦斯流量与裂缝面高度成立方关系。对比分析得出,射孔煤体周边应力明显小于不射孔煤体周边应力。通过以上分析得出,射孔导向裂缝在煤层中有序扩展,降低了煤岩体有效应力,减小了压裂裂缝的闭合量,实现了瓦斯长时高效抽放。