中石油西南油气田分公司安研院杨杰：压裂返排液高效回用处理技术研究与应用

本文系统分析了四川地区不同页岩气压裂返排液的水质情况，明确了返排液中超出回用水质标准的关键指标，通过室内实验系统研究不同工艺对压裂返排液的处理效果，提出了能适应不同水质返排液的回用处理技术，并在现场开展应用。

研究结果表明，返排液经软化-混凝-絮凝-杀菌处理后出水达到回用水质标准，其最优条件为：升高pH至10，混凝剂投加量（Y1）满足Y1=0.46X1+39（X1为混凝前悬浮物浓度），絮凝剂投加量（Y2）满足Y2=0.0041X2- 0.9（X2为絮凝前悬浮物浓度），杀菌剂投加量、杀菌pH和时间分别为200 mg/L、6和30 min。根据最优条件制造了能自动加药的回用处理装置，该装置自动加药流程为：

（1）软化单元。在软化池进口分别安装硬度、pH探头并通过中控系统分别连接Na ₂ CO ₃ 、NaOH加药箱，中控系统中设定Na ₂ CO ₃ 投加量为硬度探头监测值，设定pH为实验最优值。

（2）混凝单元。在混凝池进口安装悬浮物探头并通过中控系统连接混凝剂加药箱，中控系统中设定加药量为实验最优加药量。

（3）絮凝单元。在絮凝池进口安装悬浮物探头并通过中控系统连接絮凝剂加药箱，中控系统中设定加药量为实验最优加药量。

（4）杀菌单元。在进口安装pH探头并通过中控系统连接HCl及杀菌剂加药箱，中控系统设定pH及杀菌剂投加量为实验最优值。手动加药为通过操作人员凭经验人为调节药剂投加量。

装置应用结果表明，自动加药处理出水水质比手动加药的出水水质更优且能达到回用水质标准，其药剂费比手动加药低35%，自动加药处理出水配成的滑溜水性能优于原水及手动加药处理出水配成的滑溜水性能，且能达到滑溜水性能要求。

 

本文系统分析了四川地区不同页岩气压裂返排液的水质情况，明确了返排液中超出回用水质标准的关键指标，通过室内实验系统研究不同工艺对压裂返排液的处理效果，提出了能适应不同水质返排液的回用处理技术，并在现场开展应用。

研究结果表明，返排液经软化-混凝-絮凝-杀菌处理后出水达到回用水质标准，其最优条件为：升高 pH 至10，混凝剂投加量（Y1）满足 Y1=0.46X1+39（X1为混凝前悬浮物浓度），絮凝剂投加量（Y2）满足 Y2=0.0041X2- 0.9（X2为絮凝前悬浮物浓度），杀菌剂投加量、杀菌 pH 和时间分别为 200 mg/L、6 和 30 min。根据最优条件制造了能自动加药的回用处理装置。应用结果表明，自动加药处理出水水质比手动加药的出水水质更优且能达到回用水质标准，其药剂费比手动加药低 35%，自动加药处理出水配成的滑溜水性能优于原水及手动加药处理出水配成的滑溜水性能，且能达到滑溜水性能要求。

目前返排液处理实验研究成果应用性不强，因为在现场，不同气井及返排时间返排液水质差别较大，若将某种返排液实验最优参数直接用于现场返排液回用处理，将存在问题。为此，笔者通过室内实验系统研究最优工艺组合及不同水质返排液与水处理药剂的最优加药量关系，提出了四川返排液高效回用处理技术，并在现场考察其应用效果。

目前，返排液回用处理技术的研究思路大多是先分析某种返排液水质，再针对该返排液的某些指标（如悬浮物等）进行化学加药处理实验研究，最终提出该种返排液的回用处理技术及最优加药参数（包括药剂种类、投加量等）。

但是，在压裂现场，不同页岩气井及返排时间的返排液水质差别较大，若将某种返排液的实验最优参数（药剂种类及投加量等）直接用于现场返排液回用处理，则会存在较大问题，即各目标油气田实验研究成果推广应用性不强。

针对上述问题，本文通过系统分析四川盆地页岩气压裂返排液水质特征，首次明确了四川盆地页岩气压裂返排液在总硬度、细菌、结垢趋势、配伍性上均超出回用水质标准，部分压裂返排液总铁超出回用水质标准。

通过室内实验系统研究不同工艺对压裂返排液的处理效果，明确了与软化-混凝，软化-混凝-絮凝相比，软化-混凝-絮凝-杀菌处理效果最佳，经该技术处理后出水水质达到回用水质标准，其最优工艺条件为：投加NaOH升高pH至10，混凝剂投加量（Y1）满足Y1=0.46X1+39，絮凝剂投加量（Y2）满足Y2=0.0041X2-0.9，杀菌剂投加量、pH、杀菌时间分别为 200 mg/L、6、30min。

根据实验最优工艺条件制造的回用处理装置应用结果表明，自动加药处理出水水质优于手动处理出水，且能稳定达到回用水质标准，自动加药药剂成本比手动的低35%。自动加药处理出水配成的滑溜水性能优于手动的，且能达到滑溜水技术指标要求。

第一作者及通讯作者：杨杰（1987-），博士，高工。

（ 来源 ：《工业水处理 》 2022年第9期 ）