页岩气开采的环境影响分析

页岩气开发热潮席卷全球,页岩气开采过程是否会导致严重环境污染引起众多政府部门、专家学者和环保人士的争议,尤其是水力压裂法在页岩气开采中的应用。本文针对页岩气开采工艺技术,结合美国页岩气开采现状分析页岩气开采可能造成的环境污染,主要有：（1）大量消耗水资源;（2）污染地下水层：（3）甲烷泄漏;（4）引发地震。此外,就我国而言,还面临因地理环境限制和环境立法不足更易造成环境污染的可能。在页岩气勘探开发进程中,我们应重视页岩气开采的环境污染评估,争取以技术进步和相关环境立法来克服环境隐患。     

致密砂岩油藏水平井压裂返排液处理工艺研究

针对非常规油藏压裂返排液中化学药剂成分较多、黏度高、稳定性强等特点,采用氧化-混凝-过滤工艺处理压裂返排液,结果表明：在氧化剂加量为5 mL/L、催化剂加量为2 g/L、pH值为5、反应2h后,再将出水pH值调至9,加入P1混凝剂2 g/L,有机絮凝剂2 mL/L,搅拌均匀后固液分离,出水的主要污染指标悬浮物降为1.9 mg/L,含油量为0.4 mg/L.     

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。     

地面水力压裂对井下煤层瓦斯抽采影响分析

为了研究高河煤矿地面压裂钻井作业对井下煤层瓦斯抽采效果的影响,以3#煤层E2307工作面为主要考察对象,对水力压裂前后煤层渗透率、抽采瓦斯浓度和纯量进行统计分析。研究结果表明:地面压裂钻井水力压裂后煤层反演渗透率提高了13倍以上;压裂后瓦斯浓度最大增幅为122%,最小增幅为34%,平均增幅为71%,同样,瓦斯纯量也有大幅度的提高。研究认为高河煤矿地面水力压裂作业对其高瓦斯含量、低渗透性煤层具有良好的应用前景,对同类煤矿及煤层提高瓦斯抽采效率,预防井下瓦斯动力灾害具有积极的借鉴意义。     

新型三维电化学氧化体系处理压裂返排液

采用不锈钢作阴极、镀钌铱的钛板作阳极、铁碳材料作粒子电极,构建新型三维电化学氧化体系,处理压裂返排液,并通过响应曲面法考察COD去除率和除油率的影响因素。实验结果表明:回归方程的相关系数及校正相关系数均大于0.9,回归方程的线性关系显著;返排液COD去除率和除油率影响因素的大小顺序均为电流电解时间粒子填充比,其中关键因素是电流,电解时间和粒子填充比之间的交互作用具有较大影响;在电解时间为31.8 min、电流为4.4 A、粒子填充比为61.2%的条件下,COD从606.4 mg/L降至68.5 mg/L,含油量从153.7 mg/L降至9.1 mg/L,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的一级标准。     

电絮凝-过硫酸盐氧化协同工艺处理页岩气压裂返排废水

采用电絮凝-过硫酸盐氧化协同工艺处理页岩气压裂返排废水,通过电解过程产生的Fe2+活化过硫酸盐产生强氧化性的硫酸根自由基氧化废水中的有机物,同时Fe2+被氧化成Fe3+进而水解起到絮凝作用。实验结果表明,在电解时间25 min、电流密度41.7 m A/cm~2、电极间距4 cm、搅拌转速100 r/min、废水pH 7.0、过硫酸盐添加量0.006 mol/L的条件下,COD去除率达94.5%,出水BOD_5/COD从0.13增至0.56,电导率从104 mS/m降至71 mS/m,矿化度从16 704 mg/L降至4 065 mg/L,不可滤残渣含量从554 mg/L降至59 mg/L。电絮凝-过硫酸盐氧化协同处理的效果明显优于单独电絮凝和硫酸亚铁活化过硫酸盐氧化工艺,循环伏安测试结果表明其原因是硫酸根自由基的产生,同时溶液的导电性增强,强化了絮凝效果。     

页岩气压裂返排液破胶剂筛选

页岩气压裂返排液在进行深度处理前需要破胶预处理。实验选用次氯酸钠(NaClO)、过氧化氢(H_2O_2)、聚合氯化铝(PAC)三种药剂作为破胶剂。研究表明,NaClO在投加量为5g/L,pH值为7,搅拌时间为20min的最优条件下,压裂返排液COD_(Cr)、浊度、SS、黏度、多糖浓度均下降;以浊度和多糖为评价指标时,浊度下降88.6%,多糖浓度下降85.4%,取得了很好的破胶效果。页岩气压裂返排液破胶剂筛选研究,为后续有效处理返排液提供了必要的条件。     

油田压裂返排液的电化学处理

为探究电絮凝和电化学氧化法处理油田压裂返排液的机理,采用响应面法拟合了反应过程,考察了电化学反应动力学、活性物质以及电极板的形貌和成分的变化。结果表明,电絮凝和电化学氧化法的响应面模型相关性显著,精确度和可信度均在合理范围内,在最优实验条件下其对应的COD去除率分别可达88.2%和100.0%;压裂返排液经电絮凝和电化学氧化处理后去除COD的动力学分别适用于零级和一级动力学模型,反应速率常数分别为4.49 mg·(L·min)^-1和0.005 4 min^-1;电絮凝和电化学氧化处理压裂返排液起主要作用的活性物质分别是OH·和O₂·^-;电絮凝反应后,阳极和阴极表面分别附有碳酸钙和絮体有机物,电化学氧化反应后,阳极和阴极表面分别覆盖着致密的有机污染物和钙镁碳酸盐。     

页岩气压裂返排液处理技术的研究进展

页岩气是一种重要的天然气资源,在其水力压裂开采过程中加入了多种有机添加剂,产生了大量具有高黏度、高COD、高含盐量特性的压裂返排液,常规处理技术难以实现其达标排放或回用。分析了页岩气压裂返排液的组分和特点,归纳总结了成熟的传统处理技术和新型处理技术的特点,提出了优化压裂返排液处理工艺、加强环境信息公开、研发节能环保的新型页岩气压裂技术的未来发展方向,为页岩气压裂返排液无害化、资源化处理技术的研发提供了思路和参考。     

油气田开发水资源高效利用探

在油气田开发过程中,尤其是干旱缺水地区,处理好生产用水与产出废水之间的关系是油气田企业可持续发展的重要问题。油气田开发水资源高效利用的最终目的是减少淡水的消耗量,主要体现在新鲜水的合理使用及产出废水的回收再利用两个方面。提出应以产出废水为生产水源,研发适合其水质特征的工作液体系,实现产出废水"免处理"再利用;建立油气田开发水管理体系,根据水的不同用途,科学调配新鲜水和产出废水,实现水资源的高效利用。