水力压裂是一种广泛用于提升页岩气等非常规气田产量的关键技术,该技术通常是在开采过程中通过水力压裂的方法破坏页岩层的结构,从而提升储气层的渗透率。因此,为了更好地满足压裂作业的要求,压裂液往往会添加增稠剂、交联剂、降阻剂、阻垢剂和生物杀灭剂等各种添加剂,从而使压裂液具有良好的携砂性和稳定性、滤失小、残渣低、摩阻低、配伍性好、易返排等优良性能。基于压裂液的复杂性以及伴随地层中物质的返排,在油气开采过程中产生的压裂返排液成分复杂,具有高有机物、高悬浮物、高矿化度和高黏度等特点,这导致压裂返排液的处理难度极大。如果压裂返排液不经处理而直接外排,将对水系统和生态环境造成严重污染。
目前,对压裂返排液的处置方式一般为深井回注、处理后回用配液、深度处理后达标外排等。大部分油气田产生的压裂返排液无法直接利用,当压裂返排液处理达到回注要求后,采用深井回注是一种方便快捷的处置方式,从而降低处理成本。此外,配制压裂液需要大量的清水,对压裂返排液进行处理后复配压裂液会减少水资源的浪费和提升经济效益。随着中国“双碳”战略的提出,石化行业面临着巨大的碳排放压力,对压裂返排液进行深度处理,从而达到清水回用和实现资源化利用,将有利于降低碳排放的压力,助力“双碳”目标的实现。笔者将通过对压裂返排液的处理和再利用技术的相关研究进行分析和论述,对压裂返排液处理的未来发展趋势进行展望,为压裂返排液的深度处理和再利用提供技术理论支撑。
1、压裂返排液的处理方法
1.1 压裂返排液的预处理
压裂返排液的预处理是针对后续深度处理而言,主要用于初步去除返排液中的悬浮固体和胶体,并降低液体的黏度、浊度和色度等,为后续的深度处理提供便利条件。常见的预处理方法主要包括絮凝(电絮凝)、吸附、过滤和气浮等。
王志新采用气携式涡流絮凝反应器处理涪陵页岩气压裂返排液,在pH=11的条件下,压裂返排液的进液量和反应器进气量均控制为2L/h,破胶剂(K2FeO4)、混凝剂聚合氯化铝(PAC)、絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)的投加量分别为120.0、15.0、2.5mg/L时,对COD和总有机碳(TOC)的去除率可以分别达到27.4%和35.45%。王兵等采用“混凝-吸附”的方法对页岩气压裂返排液进行预处理。研究表明,向返排液中先后投加吸附剂(硅藻土)和混凝剂(PAC)能够有效降低COD(57%)和浊度(87%),降低了后续处理难度,“混凝-吸附”联用能去除大部分烷烃类、醇类、邻苯二甲酸二丁酯和卤代烃等有机物。何焕杰等采用“复合混凝-过滤-吸附净化”的处理工艺对涪陵页岩气压裂返排液进行处理。现场实验结果表明,处理后压裂返排液悬浮物质量浓度降至4.3mg/L,总硬度降至212mg/L,压裂返排液的重复利用率高达93.5%。QiyingJIANG等采用基于陶瓷膜微滤和离子交换的工艺处理来自Marcellus的页岩气压裂返排液。结果表明,所有的悬浮固体和大于99%的总溶解固体(TDS)从返排液中成功去除,达到了地表排放标准。FanxinKONG等研究了“混凝-超滤(UF)”的处理工艺在页岩气压裂返排液循环再利用中的应用。随着PAC投加量的增加,TOC逐渐降低,在PAC投加量为1500mg/L时,渗透液的TOC和浊度分别达到16.02mg/L和3.03NTU。研究表明,混凝主要去除分子质量>20ku的有机物,UF可以去除部分分子质量更小的有机物。经过絮凝处理后,UF膜的污染显著降低,且可以通过反冲洗去除膜中污染物。孟宣宇等采用电絮凝技术处理页岩气压裂返排液,在最佳的电絮凝工艺条件下,返排液的COD和浊度的去除率分别达到92.8%和97.8%,均高于化学絮凝的处理结果,同时电絮凝处理也具有更低的产泥量。此外,还有研究表明,与化学絮凝相比,在COD去除效果相当的前提下,电絮凝处理的返排液浊度更低、成本更低。庞焕岩等考察了“调质-气浮-磁分离”的工艺路线对大庆油田压裂返排液的处理效果。现场实验结果表明,经过调质、气浮和絮凝后磁分离处理,压裂返排液的悬浮物和含油量均降低到20mg/L以下。
1.2 压裂返排液的高级氧化处理
高级氧化技术主要用于处理COD浓度高、难降解物质多的压裂返排液。高级氧化法是通过产生的羟基自由基(·OH)与难降解有机物反应,将有机物分解为无害的小分子物质,从而降低压裂返排液的COD。目前常见的高级氧化技术包括Fenton氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法和臭氧催化氧化法等。
1.2.1 Fenton氧化法
Fenton法首先由化学家H.J.H.FENTON发现,其本质是Fe2+与H2O2之间的链反应生成具有强氧化能力的·OH,·OH具有仅次于F2的氧化电位,可以将水中难降解有机物氧化为无机态的小分子。石升委以Fenton试剂氧化处理陕北页岩气压裂返排液。实验结果表明,经过Fenton催化氧化处理后,返排液的黏度能够从18.1mPa·s降至小于2mPa·s,再经过絮凝沉降和纳滤(NF)处理后,压裂返排液达到了回配压裂液的水质指标,最终形成“催化氧化-絮凝沉降-NF”的页岩气压裂返排液回用工艺。刘波潮等采用超声辅助Fenton氧化的方法氧化降解长庆油田的压裂返排液。研究结果表明,Fenton反应体系在超声辅助的作用下,通过空化气泡的产生和溃灭来产生局部高温、高压,以此增加反应物活性,水分子也会在超声作用下产生部分·OH增强氧化反应,此外,超声也有利于·OH在水样中的均匀分散,加快有机污染物的降解。经适宜的工艺处理后,压裂返排液COD、色度、浊度、黏度和矿化度的去除率分别可以达到77.8%、99%、99.7%、43%和85.3%,有利于后续的进一步处理。
目前,电-Fenton法是Fenton氧化法系列中得到广泛应用的一种方法,它能对压裂返排液中难降解的有机物进行更有效的氧化降解。电-Fenton技术是通过将电化学和Fenton技术相结合发展而来。该技术是通过将溶解在溶液中的氧气在阴极表面发生还原反应生成H2O2,Fe2+与H2O2发生Fenton反应生成·OH以氧化降解有机物。此外,Fenton反应产生的Fe3+在阴极表面被还原生成Fe2+,保证了Fenton反应的循环进行。N.BAKARAKITURAN等采用电-Fenton法处理土耳其东南部的页岩气开采废液,在最佳的工艺条件下,COD、色度和总酚的去除率分别可以达到87.35%、89.15%和91.75%。杨浩等采用电-Fenton氧化法对油田的采油废水进行处理。研究结果表明,电-Fenton氧化法比Fenton氧化法具有更高的COD去除率,在最佳处理条件下,电-Fenton可以使油田采油废水COD的去除率达到80%以上。林雯杰等采用电-Fenton氧化法对压裂返排液的絮凝出水进行了深度的处理,确定了电-Fenton氧化的影响因素优先顺序:H2O2量>pH>电压>反应时间。在适宜的处理条件下,电-Fenton氧化法的COD去除率达到62.5%,与Fenton氧化法相比,电-Fenton氧化法在药剂投加量更少的情况下获得了更高的COD去除率。
1.2.2 电化学氧化法
电化学氧化的原理是有机物中具有电化学活性的官能团在电场的作用下发生改变,从而改变有机物的化学性质,实现有机物的氧化降解。电化学氧化通常分为直接电解氧化和间接电解氧化两种方式。直接电解氧化是通过阳极的直接氧化将有机污染物氧化降解;间接电解氧化是选择适当的高价金属离子氧化有机物,反应后的低价离子在电解池的阳极室中被再次氧化成高价离子循环使用。
赵瑞玉等对压裂返排液的电催化氧化降黏的影响因素和降黏机理开展研究。研究发现,随着处理时间、处理温度、电流密度和Cl浓度的增加,压裂返排液的黏度降低率均出现增加的现象。电催化氧化降黏机理主要包括有机物在阳极表面的直接氧化和间接氧化。间接氧化是通过电化学过程中产生的·OH,以及Cl在阳极表面生成的Cl2进一步在水中产生的HClO和ClO共同实现的。樊玉新等采用电化学氧化的方法处理经电絮凝预处理后的压裂返排液,经过电化学氧化处理后,最终压裂返排液的COD、油、氨氮和悬浮物的去除率分别达到92.2%、94.5%、91.4%和91.8%,处理后的压裂返排液达到排放标准。王燕等以不锈钢作为阴极、镀钌铱的钛板作为阳极、铁碳材料作为粒子电极,成功构建了新型三维电化学氧化体系用于处理压裂返排液。研究结果表明,对压裂返排液中COD和油去除效果的影响因素均为电流>电解时间>粒子填充比,处理后的压裂返排液COD去除率和除油率分别能够达到88.7%和94.1%,达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级排放标准。
1.2.3 光催化氧化法
光催化氧化通常是指在紫外光或者可见光的作用下,光催化剂吸收光源的能量产生电子和空穴,从而将有机物氧化降解的过程。典型的紫外光催化氧化过程如下:在紫外光的照射下,纳米晶型二氧化钛半导体光催化剂会被激发形成电子-空穴对,带正电荷的空穴与水分子反应产生·OH和H+,而电子与溶解氧反应产生的超氧离子会进一步与水分子反应生成OH和过氧化物自由基,过氧化物自由基与H+结合形成·OH和OH-,OH会被空穴氧化为·OH,最终有机污染物在·OH的作用下氧化降解。光催化氧化技术通常用来氧化降解水中有机污染物、还原高价金属离子和杀菌消毒等。李兴旺等分别以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为钛源和硅源,采用溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2复合气凝胶。在高压汞灯和紫外灯照射下,所制备的复合气凝胶对含油污水的光催化降解率可达95%。王鑫等采用溶胶-凝胶技术在膨胀珍珠岩载体上制备出硼、氮共掺杂的漂浮型TiO2光催化剂,并利用可见光开展了柴油光催化降解研究。结果表明,由于硼、氮的掺杂,显著提高了复合催化剂的可见光催化活性。得益于膨胀珍珠岩载体的作用,该催化剂漂浮在污水表面,增加了与石油类污染物的接触,有利于催化氧化分解反应的进行,柴油的总降解率接近50%,其中对C11以下的短链有机分子的降解效果更加明显。光催化氧化技术在压裂返排液的处理方面具有很大的应用潜力,不同光催化剂的处理效果得到了研究者的广泛关注。刘琪使用5种石墨相氮化碳基光催化剂对涪陵地区的页岩气压裂返排液进行光催化降解,研究结果表明,引入氮缺陷能一定程度提升石墨相氮化碳光催化剂对压裂返排液的净化效果,氧化铁、氧化钼和钼酸铋的引入进一步提升了氮缺陷石墨相氮化碳材料的光催化性能,提升了对有机物的降解率和杀菌能力,压裂返排液处理后可以达标外排或回用。石??采用自合成的改性卤化氧铋基光催化剂处理油田压裂返排液,所制备的3种光催化剂均能够有效降低压裂返排液的色度、悬浮物含量、黏度、油含量和COD,处理后的压裂返排液呈现澄清状态。
1.2.4 臭氧催化氧化法
臭氧氧化的基本原理是基于O3较高的氧化还原电位,直接选择性地氧化有机物,或者通过O3产生的具有高氧化活性的·OH氧化降解有机物。熊颖等分别采用臭氧氧化、超声氧化和“臭氧+超声”联用氧化处理页岩气压裂返排液。研究结果表明:“臭氧+超声”联用对COD的去除效果最为明显,在超声作用下O3气泡能够破碎成微气泡,提高O3在水中的溶解速度,增加了O3对有机物的氧化降解速率。此外,超声空化效应产生局部高温、高压,促进O3分解产生·OH,从而迅速氧化降解有机物。在最佳处理条件下,COD的去除率可以达到68.17%。张一欣等采用一种活性炭三维电极耦合臭氧的反应体系处理胜利油田的压裂返排液。该体系在活性炭吸附、电化学氧化和臭氧氧化等反应机制的耦合作用下,对有机污染物表现出优异的氧化降解效果。在最佳反应条件下,COD的去除率可达到78%,降解效果远高于单独三维电极和臭氧氧化,且在多个周期运行后COD的去除率能够保持在60%以上。PingxinLIU等采用磁性尖晶石铁氧体为催化剂,通过“催化剂+O3”的方法处理页岩气采出水,与单独的O3处理相比,“催化剂+O3”的方法对COD的去除率明显提高,处理后采出水的BOD5/COD由0.1增至0.3,增加了其生物降解性,同时采出水的生物毒性显著降低。许剑等采用“超声强化+臭氧氧化”的方法处理经过预处理后的页岩气压裂返排液,处理后出水的COD为94mg/L,满足GB8978—1996的一级排放标准。为了更加直观地了解高级氧化技术,根据上述文献报道,不同高级氧化技术的·OH生成机理和对有机物的去除情况如表1所示。

1.3 压裂返排液的生物处理法
生物处理法是一种通过微生物处理污水的技术手段,微生物通过自身的新陈代谢可以将压裂返排液中难降解的有机物转化为无害物质,实现有机污染物的氧化降解。目前,用于压裂返排液的主要生物处理法包括活性污泥法、生物膜法、膜生物反应器法和好氧颗粒污泥法等。何红梅等将经过“混凝-Fe/C微电解-活性炭吸附”的方法预处理后的大港油田压裂返排液进行生化处理。经过15d的生化处理后,COD降至94mg/L,石油类、色度、挥发酚和悬浮物含量等均达到GB8978—1996的一级排放标准。王婷婷采用EB复合菌种高效降解压裂返排液中的高分子和有机污染物。研究结果表明,EB复合菌种对pH为6~9和矿化度为3000~20000mg/L的不同压裂返排液具有广泛的适应性,对这些压裂返排液COD的去除效果相当。Y.LESTER等研究了活性污泥法对高含量TDS的压裂返排液的处理性能。研究表明,在1500mg/L的TDS下瓜胶能够有效降解,处理10h后COD的去除率达到90%以上,当TDS增加到45000mg/L后,处理31h后COD的去除率仅为60%。经过生物处理、絮凝沉淀和过滤流程可以有效降解瓜胶,降低悬浮物含量和浊度,提升后续超滤膜的分离效率。MeiHE等研究了活性污泥与3种微生物制剂和10种植物的不同组合对压裂返排液和采出水的处理效果。结果表明,活性污泥比微生物制剂的处理效率更高,水滴草对提升活性污泥的处理性能的效果最佳。PengTANG等通过臭氧氧化和铁酸盐氧化预处理的方法提升后续曝气生物滤池(BAF)对页岩气废液有机污染物的去除性能。结果表明,单独的BAF法对溶解有机碳(DOC)的去除率为80.9%,经过“臭氧氧化+BAF”和“铁酸盐氧化+BAF”处理后,页岩气废液的DOC去除率分别增加到83.2%和82.8%。
1.4 压裂返排液的脱盐技术
为了使页岩气压裂返排液中无机离子的含量达到国家排放标准,对其进行脱盐是必不可少的。常用脱盐技术主要包括膜分离技术、电渗析技术和蒸汽机械再压缩(MVR)技术等。FanxinKONG等将NF膜和低压RO膜技术用于页岩气压裂返排液的脱盐和深度处理,结果表明,NF膜对Na+和Cl的去除率分别可以达到81.2%和83.3%,低压RO膜对Na+和Cl的去除率分别可以达到88.1%和87.3%。膜对水中Fe3+、Ca2+和Ba2+等的去除率均可达到90%以上。CanGUO等用UF和RO联合工艺处理威远页岩气压裂返排液和采出水,经过RO膜处理后,TDS、COD、Cl的质量浓度分别从原液的18900、530、11000mg/L降低至192、7.5、97mg/L,满足我国地表水排放和农业灌溉的要求。XuemeiLI等采用正渗透与真空膜蒸馏相结合的混合系统处理页岩气钻井回流液,在混合系统处理过程中,水通过正渗透膜渗透到抽提溶液池中,膜蒸馏工艺用于抽提液的回收和产出水的净化,该混合系统可以实现近90%的水回收率,再生水的质量与瓶装饮用水相当。整个系统中,正渗透起到预处理的作用,去除大部分可以使膜蒸馏膜污染或结垢的污染物,使膜蒸馏生产出高质量的回收水。F.MACEDONIO等采用直接接触膜蒸馏技术处理压裂采出水。在膜蒸馏工艺之前,首先采用微滤和活性炭过滤的方法进行预处理以分离油、去除悬浮固体和H2S。经膜蒸馏处理后,采出水的总脱盐率大于99%,总脱碳率大于90%。崔为杰采用电渗析技术对威远地区压裂返排液进行浓缩脱盐处理,通过电渗析处理后压裂返排液的总体脱盐率达到74%。张傲等采用电渗析技术处理页岩气压裂返排液,在脱盐性能方面,电渗析对SO42-和Cl的去除率分别达到99.3%和96.6%;对Ca2+、Mg2+、Na+和K+的去除率分别达到99.8%、99.7%、96.9%和99.3%。T.D.HAYES等以MVR蒸发脱盐为核心工艺对页岩气压裂返排液进行了现场处理实验。在60d的运行过程中,MVR单元的蒸馏水回收率平均为72.5%,TDS的去除率达到99%以上,Fe3+、Mg2+、Ca2+和Ba2+去除率均超过99%,处理后的水能够重新用于水力压裂作业。为了更加直观地介绍不同的脱盐技术,笔者对不同脱盐技术的作用机制和脱盐效果进行了对比分析,结果如表2所示。

2、压裂返排液的联合处理方法
由于压裂返排液的组成复杂,具有高COD、高悬浮物和高盐度的“三高”特点,单一的处理工艺只能针对压裂返排液中的某一种污染组分进行高效降解,处理具有一定的局限性,不能满足压裂返排液的深度处理要求。因此开展不同工艺联合处理的研究,加强对压裂返排液的深度处理得到了研究人员的广泛关注。
于梦露通过“氧化破胶-(电-Fenton)-絮凝”联合工艺处理压裂返排液,经过联合工艺处理后,返排液中的COD由4200mg/L下降至225mg/L,COD去除率达到94.6%。
陈长凤采用“絮凝-Fenton氧化-吸附-催化臭氧氧化-光催化”的联合工艺处理青海油田现场压裂返排液,在最佳的实验条件下,COD、TOC、Ca2+、Mg2+和Ba2+浓度分别降低了94.4%、87%、97.2%、97%和94.7%,铁总离子质量浓度降低至1mg/L,石油组分和硫酸盐还原菌被完全去除,处理后的水质达到回配压裂液的要求。
HaiqingCHANG等采用“混凝-UF-NF”的组合工艺来处理页岩气压裂返排液和采出水。“混凝-UF”预处理组合能够有效去除返排液中的固体颗粒和有机化合物,减少了后续处理过程中对NF膜的污染,最终出水的浊度、COD、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、SO42-的去除率分别达到99.9%、94.2%、72.8%、86.3%、82.8%、80.1%和91.7%。
S.M.RILEY等采用“BAF-UFNF”的联合工艺处理油气田采出水和压裂返排液。结果表明,随着采出水中天然存在微生物的接种,形成的生物膜能够有效去除油气废液中的有机物,大部分的有机物被BAF去除,UF主要去除浊度,NF进一步去除有机物和无机化合物,浊度、COD、DOC和TDS的去除率最终能够达到99.9%、99.5%、99.8%和91%。
王柳斌采用“除油-沉降-杀菌”联合工艺处理新疆油田压裂返排液,处理后水质达到复配压裂液的要求。此外,采用“氧化破胶-混凝沉降-过滤”工艺处理的压裂返排液水质达到了油田回注标准,有效提高了压裂返排液的循环利用率。
马宏国等采用“臭氧催化氧化/高铁酸盐氧化-双碱法软化-NF膜-RO膜”的联合工艺处理页岩气压裂返排液。研究结果表明,臭氧催化氧化和高铁酸盐氧化对TOC的降解率分别达到60%和70%,氢氧化钠和碳酸钠的双碱软化对Ca2+、Mg2+的去除率分别可以达到90.5%和77.8%,NF工艺对SO42-的截留率达到95%,一级和二级RO膜的脱盐率分别达到99%和95%左右,最终的产水达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中地表水Ⅲ类水域标准。
陈明燕采用“预氧化-混凝-二氧化氯催化氧化-活性炭吸附”的联合工艺处理大牛地气田的压裂返排液。处理后水的COD由原水的6520mg/L降低至97mg/L,达到GB8978—1996的一级排放标准。
A.D.HORN等首先采用“超声+臭氧氧化”的高级氧化工艺氧化美国Woodford页岩气田的压裂返排液中的重金属和有机物,随后联合RO技术实现清水外排。经过高级氧化工艺和RO工艺的联合处理,75%的压裂返排液可以转变为TDS质量浓度小于500mg/L的清洁水,剩下25%的清洁浓盐水可以按需求作进一步处理。
王顺武等采用“微电解Fenton氧化-絮凝”的组合工艺处理油田压裂废水。经过最佳工艺条件处理后,压裂废水中的COD由3116mg/L降低至681.3mg/L,COD去除率达78.1%,出水水质满足《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T5329—2012)的现场回注标准。
张太亮等采用“破胶混凝-磁分离-电化学催化氧化”组合工艺处理压裂返排液。研究结果表明,在最佳处理工艺下处理后的压裂返排液其COD、悬浮物、油分别从原返排液的4865.2、2425.3、61.5mg/L降低至85.3、17.5、3.12mg/L。
罗臻等采用“电絮凝电化学氧化”的联合处理工艺装置在页岩气开采平台现场处理压裂返排液。实验结果表明,该联合处理工艺对压裂返排液的水质波动具有良好的抗冲击能力,处理后的压裂返排液中悬浮物、硬度和COD均能稳定在100mg/L以下,处理结果满足回用和后续脱盐处理的要求。
K.SARDARI等采用“电絮凝-正渗透膜”的组合方法处理页岩气压裂采出水。通过电絮凝的预处理后,总悬浮固体、TOC和浊度分别可以从原液的639.1mg/L、154.7mg/L、117.1NTU降低到24.8mg/L、27.5mg/L、2.34NTU,这减少了对后续工艺中正渗透膜的污染,有效提高了水回收率。
马振鹏等采用“水质调节-絮凝-O3氧化”组合工艺对延长油田的压裂返排液进行处理,并使用处理后的返排液配制滑溜水压裂液。经联合工艺处理后的返排液总铁质量浓度降低至0.35mg/L,黏度为1.28mPa·s,悬浮物质量浓度为2.5mg/L,含油量降至无法检出,细菌含量显著降低。经过对比,采用处理后的压裂返排液配制的滑溜水压裂液与自来水配制的滑溜水压裂液的各项性能相近,符合《压裂用滑溜水体系》(DB61/T575—2013)的标准要求。
在压裂返排液处理的实际工程案例中也往往采用不同工艺联合处理的方法。下面仅以国内几个实际工程为例进行简单介绍。大庆某油田采用“化学氧化-沉降-气浮-过滤”的联合工艺处理压裂返排液用于回注,处理后的水质满足回注要求。涪陵某页岩气压裂返排液采用“预处理-膜浓缩-蒸发结晶”的方法处理压裂返排液,处理后的水质可以实现达标外排。川西某气田采用“预处理-RO-MVR蒸发”的方法处理压裂返排液,处理后的水质可以满足循环回用。
3、结论与展望
当今,水力压裂技术被广泛应用于提升油气田产量,压裂液的使用必然产生大量成分复杂、矿化度高、污染严重、处理难度大的压裂返排液。目前对压裂返排液的处理方法多样化,不同的处理方法对应去除、降解的污染物种类不同。预处理方法主要用于降低固体悬浮物、胶体、黏度和浊度等,这对后续的深度处理是不可或缺的必要手段。高级氧化法主要通过·OH氧化将返排液中难降解的有机污染物降解为无害的小分子物质,达到降低COD的作用。生物处理技术处理压裂返排液具有一定的局限性。面对矿化度极高、可生化性差(BOD5/COD<0.3)的返排液,生物处理技术往往满足不了处理要求。脱盐技术是处理高盐度压裂返排液的优先选择,也是处理后水能最终达标排放的基本保证。因此,单一的处理手段具有一定的局限性,随着国家对节能减排和环保要求的提升,笔者认为未来压裂返排液的深度处理方向和趋势应该聚焦在以下几个方面:
1)在压裂液的配制过程中,减少有毒有害添加剂的使用,加强新型环保压裂液体系的研发,从源头减少压裂返排液对环境的污染;
2)加强对压裂返排液物化性质的分析,根据不同压裂返排液的物理、化学性质,设计有针对性的处理方案;
3)开发处理效果更加显著的联合处理工艺,降低处理成本,提升处理质量;
4)开展人工智能辅助自动化在线检测预警机制的研发,根据水质波动的反馈,及时准确地调整工艺系统的运行状况,降低人工成本和操作误差率;
5)开展压裂返排液的高价值组分提取等资源化利用研究,研发高效、低成本、一体化的撬块化处理装置,实现压裂返排液在开采平台的及时处理,减少回注深井和现场集输系统的建设和运行成本。(来源:中石化中原石油工程设计有限公司)



