页岩气压裂返排液处理新技术综述

本文综述了页岩气压裂返排液的国内外处理现状,着重分析了国外正在应用的三种新技术,分别是MVR蒸馏技术、电絮凝技术以及臭氧催化氧化技术。这些技术均可有效解决不同污染物组份的压裂返排液污染问题,节约处理成本,保护生态环境,代表了未来该领域的主要发展方向。     

页岩气压裂返排液重复利用技术

针对页岩气水平井开发水力多段压裂作业产生的返排液数量多,添加剂、悬浮物含量高的环保技术难题,以再利用为目标,严格控制引入干扰离子,保留有效成分,去除有害成分,开发了压裂返排液复合混凝-过滤-吸附净化处理及配液工艺。将该工艺在涪陵页岩气示范区焦页2号和57号等23个平台进行了推广应用,累计处理压裂返排液7万余m3,重复利用率大于93.5%;配制的降阻水压裂液性能满足压裂作业要求,实现了节能减排和页岩气的绿色开发。     

某页岩气井压裂返排液处理工程实例

页岩气在开采的过程中,常常会采用水力压裂的技术来提高页岩气井的产气量。采用水力压裂技术进行作业后,会有大量的废液需要返排至地面,因此形成了页岩气的压裂返排液。页岩气的压裂返排液具有有污染物的类别多、悬浮物及有机物的浓度高等特点,因此其处理的难度大,如未经处理排放至环境,将会造成环境污染。通过实例阐述了“预处理—光催化氧化—混凝沉淀—砂滤”组合工艺在页岩气压裂返排液处理回用中的应用。实际运行结果表明,该工艺出水满足回用要求。     

页岩气压裂返排液电渗析脱盐处理技术研究

页岩气压裂返排液具有高盐、高COD的污染特征,其TDS约为3.2×10⁴～4.0×10⁴mg/L。采用GC-MS对压裂返排液进行分析,结果表明,其有机污染物包括烷烃、环烷烃、醇类、卤代烃,以及少量酮类、酚类、酯类等。烷烃是页岩气压裂压返液的主要污染成分。采用电渗析技术对页岩气压裂返排液进行处理,研究操作电压、极水质量分数等因素对脱盐率、电导率及COD去除率的影响。实验结果表明,电渗析处理过程中,随着操作电压的增加(5～20 V范围内),压裂返排液的脱盐率和COD去除率随之升高;电压为20 V时,TDS和COD的去除率分别达到99.94%、79.99%。在不同操作电压下,前40 min脱盐速率较快,60 min后脱盐速率降低,随后趋于平缓。极水质量分数为0.5%～0.75%时,压裂返排液的脱盐率、COD去除率随极水质量分数的增加而提高。此后进一步提高极水质量分数,TDS和COD的去除率均有所降低。电渗析过程中离子价态对各离子的去除率有一定影响。阴离子SO₄^2-、Cl^-的去除率分别...     

陶瓷膜处理页岩气压裂返排液防垢污染研究

对某页岩气井压裂返排液结垢趋势进行了分析,并探讨了采用陶瓷膜处理压裂返排液过程中温度、pH、跨膜压差、料液循环量以及过滤时间对膜污染的影响。研究结果表明,压裂返排液的碳酸钙结垢趋势最显著,控制料液pH为5~6,温度在40℃以内可减缓结垢过程。当跨膜压差为0.12 MPa,料液循环量为30 L/min,清洗周期为4 h时,可有效降低膜结垢污染。     

压裂返排液预氧化-混凝-臭氧深度氧化复合处理工艺实验研究

压裂返排液中由于含有大量有机添加剂,成分复杂,COD高,处理难度大.作者以莱石化公司污水处理站的水基压裂液为研究对象,在对其水质特征进行分析的基础上,提出了预氧化-混凝-臭氧深度氧化复合处理工艺.实验结果表明经预氧化-混凝后的压裂返排液高锰酸盐指数去除率达82.3%,再利用臭氧深度氧化,三步复合工艺高锰酸盐指数去除率达...     

页岩气压裂返排液回用外排技术研究

分析了四川长宁–威远区块与重庆涪陵区块页岩气压裂返排液组分,并对返排液回用外排技术进行了探讨。压裂返排液具有化学需氧量高,总溶解性固体含量高,总悬浮物含量高等"三高"特点且成分复杂,采用回用技术可实现水资源重复利用,外排技术则需要多种方案的优化组合。     

页岩气压裂返排液回用处理技术研究与应用

在页岩气的开发过程中,对页岩气压裂返排液进行无害化处理具有一定的难度。主要分析了页岩气压裂排液中影响回用的主要成分,根据实验对比研究了影响压裂排液回用的主要原因,同时也介绍了页岩气压裂返排液回用所用的处理技术和利用这种处理技术组成的装置应用。     

Optimal reuse of flowback wastewater in hydraulic fracturing including seasonal and environmental constraints

This article presents a mathematical programing formulation for the optimal management of flowback water in shale gas wells. The formulation accounts for the time‐based generation of the flowback water, the options for treatment, storage, reuse, and disposal. The economic and environmental objectives are considered. The economic objective function is aimed at determining the minimum cost for the fresh water, treatment, storage, disposals, and transportation. The environmental objectives account for the fresh water usage and wastewater discharge. To carry out the water integration, a reuse network including treatment is proposed. Additionally, the model considers seasonal fluctuations in the fresh water availability. A given scheduling for the completion phases of the wells is required to implement the methodology. Finally, an example problem is presented to show the applicability of the proposed methodology. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 1634–1645, 2016     

Purification of flowback fluids after hydraulic fracturing of Polish gas shales by hybrid methods

ABSTRACT

Hydraulic fracturing is a process that is used for the stimulation of impermeable rocks in order to release the trapped natural gas. Flowback fluid contains many different chemical ingredients used in the fracturing process; it also holds compounds leached from the bedrock. The production of a large amount of toxic fluids leads to the necessity of purification for recycling to reduce environmental impact. In this paper, the results of studies on the purification of flowback fluids by the combination of various processes such as filtration, advanced oxidation, and ion exchange are presented. The technological scheme of the treatment is proposed.     

氧化絮凝-三维电极法处理页岩气返排液

采用以二氧化钛为粒子电极,铝板为阳极,钛板为阴极形成的三维电化学体系对经氧化絮凝预处理的页岩气返排液进行深度处理。通过单因素实验得到最佳频率、占空比及二氧化钛投加量。依据响应面分析结果预测的最佳工艺条件:pH=7.33,电流为58.01 m A,处理时间为39.44 min。在最佳工艺条件下,模型预测COD去除率为92.3%,与实际值误差为1.4%。采用氧化絮凝-三维电极法处理页岩气返排液,出水可达到排放标准要求。     

页岩气开采返排废水有机污染物研究进展与展望

伴随着页岩气的开发,与之相关的环境问题受到广泛关注,其中返排废水由于水量大、高盐、成分复杂及潜在的环境风险成为关注的焦点。本文对国外报道的页岩气开采返排废水中有机污染物的来源、组成、生物降解性及有机污染水平和生态环境风险进行了总结,表明其环境风险值得关注。指出由于返排废水水质易受压裂液配方和页岩层性质等因素影响而差异明显,我国需要加快对页岩气开采返排废水有机污染物的全面调查和评估,科学认识其潜在生态环境风险。基于对返排废水中有机污染物的可生物降解组分及其生物转化、对微生物的潜在抑制作用等的调查和实验结果的分析,提出研究开发针对返排废水有机污染物去除的强化生物处理技术具有现实需求和技术可行性。     

涪陵页岩气田开发建设水污染防控探索与实践

页岩气作为新兴、绿色、清洁能源,近年来在全球范围内得到越来越多的关注。从目前国内外页岩气开发情况来看,除开发工艺技术难度大以外,其开发过程中的水污染防控和工业废水的处理也是影响页岩气产业发展的当务之急。如何实现经济高效处理页岩气污水和实现水循环利用,对页岩气的长远发展和当地环境保护有着举足轻重的意义。结合中国石化涪陵页岩气田环境保护,特别是水污染防控工作实践,从页岩气开采工艺过程出发,对水污染防控措施、污水处理工艺和污水的减量循环利用进行了探讨和研究。     

Geochemical phenomena between Utica-Point Pleasant shale and hydraulic fracturing fluid

This study evaluated geochemistry between the Utica-Point Pleasant shale and reservoir/hydraulic fracturing fluid mixtures under simulated reservoir conditions in a batch reactor system. Analytical techniques were utilized to monitor fluid composition with time along with pre- and post-trial shale microscopy and phase identification analyses. Formation of iron-based precipitate was evident through results from fluid and material analyses. Ferrous iron was the predominant iron form found in the aqueous phase, with oxidation to ferric iron and subsequent precipitate formation. Geochemical modeling further supported ferric iron was the favorable phase for precipitation.     

基于环境风险评价的页岩气水务管理框架及其模块分析

随着全球页岩气勘探开发的快速推进,页岩气开发的诸多环境问题也逐渐凸显,缺乏相应的环境评价和管理方法,尤其是在水务管理方面。提出了基于环境风险评价的页岩气水务管理框架;从钻井、水力压裂、采出水处理等3个阶段系统阐述和分析了页岩气水务管理中存在的风险源项,包括其污染通道和种类;结合环境风险评价方法的优缺点评估和应用前景,推荐采用故障树/事故树分析、概率风险评价法以及基于概率理论统计和模糊集的综合法进行页岩气水务管理风险评价。     

页岩气水基钻井液技术分析

页岩地层易水化膨胀,加之我国页岩气储层地廣结构复杂,井下事故频发,目前我国页岩气钻井多采用抑制性好、润滑性强的油基钻井液。但是由于油基钻井液成本高,污染大,而且油基钻井液条件下浅层气井固井难度大,使用油基钻井液钻井,二个界面存在油泥,水泥胶结质量难保证;加之与油基钻井液配套设施不成熟,因此迫切需要研发一种适用于页岩气水平井作业的强抑制高性能低污染的水基钻井液。