浅谈压裂酸化返排液处理技术方法

张建国 ,张佳 ,张文琼 ,赵富民

（长庆油田公司第五采油厂 陕西西安）

摘要：酸化技术是一种利用酸液与近井或储层中矿物反应、提高渗透率、提高油气井产量

或增加注水井注入量的技术措施。酸化施工结束后，残酸液会排至地面继而形成酸化废

液。酸化废液pH低、成分复杂，对其处理后回注储层或外排对保护环境有重要意义。

关键词：压裂酸化，返排液，处理，技术

前言

酸化技术是提高储层中油、气渗流能力及增加油气井产量的重要措施之一。酸化过程是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合溶液，利用酸与地层或近井地带部分矿物的化学反应，溶蚀储层中孔隙或天然裂缝壁面岩石，增加孔隙和裂缝的导流能力，从而达到油气增产或注水井增注的目的。酸化作业完成后，残酸通过注入井返排至地面，形成酸化废液。为了提高对储层的改造效果，常将压裂与酸化过程相结合，在足以压开油气层形成裂缝或张开油层原有裂缝的压力下，对油气层酸压的一种工艺。酸化压裂液体系由增粘剂、盐酸、有机酸等主剂及缓蚀剂、铁稳定剂、杀菌剂等组成，致使返排出的酸化压裂废液具有污染物含量高、酸性及腐蚀性强等特点，未经处理外排对环境会产生严重污染。对其处理后回注或回配酸化压裂液是其重要出路。

1压裂酸化废液污染物的种类

污染物的种类主要有以下几种：第一，压裂酸化施工中产生的废液。其主要有压裂施工中压裂液的废液，施工过程中设备发生刺漏产生的冻胶，各种液体添加剂的残液，酸化施工中的残酸，施工后清洗罐体时产生的废水废液，尤其是用液量大的工程要求大罐数量多，产生的废液不可忽视；压裂后返排产生的废液，不同地区，不同井别的返排率在30%到85%，还有各种生活污水等；第二，压裂酸化过程中产生的固体废弃物。比如，破胶剂使用中产生的残渣；支撑剂使用过程中产生的残渣；各种化工料的包装袋。这些污染物处理不好，极易造成严重的环境污染；第三，因压裂酸化产生的气体污染源。其主要包括酸化作业中盐酸挥发产生的废气、泵车造成的尾气等；第四，其他污染源。比如，压裂酸化过程中的噪声污染；作业过程中人为产生的各种垃圾；特殊添加剂造成的污染。

2返排液主要危害分析

现阶段，压裂酸化技术是石油生产过程中普遍采用的增产技术，压裂液是该技术应用过程中的重要组成成分。在技术应用过程中，为了有效地实现悬浮、降低摩擦阻力以及输送支撑剂，往往需要压裂液的支持。而为了有效地满足需求，应添加不同性能的添加剂，对返排液进行处理，进而确保石油生产的顺利开展。因此在工艺要求下的压裂液含有大量的添加剂，其一氧化碳值较高，尤其是不易净化的有机添加剂，处理起来有一定的难度。

同时，为了有效地提高压裂措施的效果，压裂返排率须保持在50%以上。但返排液的组成比较复杂，包括高分子聚合物、原油与地下水等，每一个油田排出水的成分也各不相同，包括硫化物与悬浮物等多种物质。直接排放返排液，则可能对环境产生较大的影响，对农作物带来严重威胁，并且，返排液对地下水、地表水以及水生生物均会产生不良的影响。根据国家的相关标准，相关部门需要检测排出水的pH值、硫化物和悬浮物等。

3压裂酸化措施中的返排液处理技术

目前酸化废液的处理方法大多是用石灰中和至中性后就地储存或转运回注。使用中和法碱用量过大、产生的污泥量大，处理后废液中残余Fe2+含量仍然较高，达不到回注或回配酸化液的水质要求。由于酸化废液组成差异较大，处理工艺较为复杂且处理费用高，其处理与回用已成为油气田环境保护的重要内容之一。根据废水的来源特点制定有针对性的废水处理方案，可实现酸化压裂返排液的资源化利用，对于油气田开发与环境保护的可持续发展具有重要意义。

3.1化学法

在返排液处理过程中化学方法的应用主要体现在以下方面：第一，絮凝沉降法。依据返排液实际情况加入由有机、复合、微生物等构成的絮凝剂，并借助压缩双电层等辅助条件，实现微粒沉降目的，为固、液间的有效分离提供保障，满足返排液处理需求。同时，絮凝沉降法具有占地少、投资低等优势，因而油田产业在发展过程中应强化对其的合理应用，以达到高效处理效果；第二，中和法。通过加入碱性物质，进行中和反应，实现返排液中部分悬浮物的清除，从而消除他们的有害作用，可以调节酸性或碱性废水的pH值，但处理后硫化物、色度和耗氧量均显著增加。

3.2微电解组合技术

微电解技术是利用金属腐蚀原理，在返排液中形成一个铁碳原电池，进行氧化还原反应完成降解污染杂质的效果，主要的原料是废铁。微电解技术实际上是一种废物利用，其操作方法简单、易行。在难降解的返排液中进行应用获得了一定的成功。微电解技术中电极反应产物是具有高化学性的物质，原子态的氢和二价铁可以和返排水中的多种化学组分产生氧化、还原反应，进而使大分子进行分解，保证难降解的物质被转化为容易降解的物质。在实际应用中，电解法可以有效地脱除返排水中的COD。微电解技术具有投资少、操作简单，设备维护方便等优势，且处理效果较为理想。

3.3活性炭吸附

活性炭具备多孔结构特点，在返排液分离、提纯处理工序开展过程中将其应用于其中，能够有效地提升整体处理效果。活性炭表面多孔结构在一定程度上影响着整体吸附效果，因而在活性炭吸附方法应用过程中，相关技术人员应提高对此问题的重视程度。除此之外，官能团在一定程度上影响着活性炭吸附能力的体现，活性炭加量与处理效果存在正相关关系。在返排液处理过程中，强化对活性炭吸附方法的应用，能达到最佳的返排液处理效果。

3.4物理化学法

物理化学法通常包括气浮和吸附法。气浮是将空气以微小气泡形式注入水中，油粒粘附于气泡后密度小于水即上浮至水面，从水中分离出去。为了提高浮选效果，常投加浮选剂。浮选剂一方面具有破乳作用，使油水分离；另一方面还有起泡作用。吸附法主要是利用固体吸附剂（常用活性炭和膨胀石墨）去除废水中多种污染物。

4返排液处理技术的发展方向

现阶段，返排液处理技术主要有两种，一种是首先预处理，然后回注，一种是处理达标之后再排放。目前，我国的返排液处理技术虽然取得了一定的成就，但由于油田的实际生产情况复杂，其中仍存在一定的缺陷，比如，处理成本高等。因此，返排液处理技术的发展方向主要有以下几种：第一，添加剂的革新。为了有效地提高处理效率，开发新型、高效稳定的处理剂，保证不产生二次污染，相关技术人员需要研发高性能的添加剂，也就是具有强大的絮凝能力、沉降速度快、分层效果好的添加剂；第二，在实际的技术应用中提高处理的效果，综合利用各种处理技术，提高返排液的处理效果。通过这种处理方式，有效地降低返排液处理的药剂使用量，降低处理的成本；第三，源头控制污染，研发绿色压裂液。在技术研发过程中，相关技术人员需要研发低聚合、无聚合物的压裂液，逐渐向低残渣、无残渣的方向发展，这样能有效地从源头控制污染，确保返排液的可控性，有针对性地处理返排液。

5结束语

传统的压裂、酸化作业返排液处理技术逐渐呈现出效率低、成本高等问题，直接影响着整体处理效果，严重威胁生态环境。因此，为了实现清洁生产的目标，油田企业在可持续发展过程中，应注重将活性炭吸附、微电解、化学法等方式贯穿于返排液处理流程中，达到最佳的处理效果，实现处理成本投入的降低。

参考文献：

[1] 罗超.压裂酸化措施返排液处理技术[J].化学工程与装备.2022(02).57+60