撬裝式壓裂返排液處理回注技術(shù)在永寧油田初步應(yīng)用效果淺析摘要：永寧油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部，屬于典型的低壓、低產(chǎn)、特低滲油田。壓裂工藝成為該油田開發(fā)的主要技術(shù)手段，但隨著油田開發(fā)規(guī)模不斷擴大，壓裂作業(yè)量、壓裂液及返排液量也隨之增加，特別是壓裂后返排至地面的廢液，由于其具有粘度高、化學(xué)成分復(fù)雜、難降解等特點，給油田生產(chǎn)和環(huán)境保護造成很大壓力。為此，油田通過開展壓裂返排液處理先導(dǎo)性試驗，使處理后水質(zhì)完全滿足注水水質(zhì)標準要求并注入目的層，不僅節(jié)約了大量地表水資源，同時減少了油區(qū)環(huán)境污染。本文對撬裝式壓裂返排液處理回注技術(shù)在永寧油田初步應(yīng)用情況進行了分析和總結(jié)，為該技術(shù)在油田后續(xù)進一步推廣具有一定的指導(dǎo)和促進作用。關(guān)鍵詞：壓裂返排液

處理

回注

試驗

據(jù)上年油田開發(fā)數(shù)據(jù)顯示，永寧油田上年共鉆新井470口，其中常規(guī)井415口，水平井55口，且全部實施了壓裂作業(yè)，其中常規(guī)壓裂425口，水平井體積壓裂45口，全年共計使用壓裂液31.85×104m3，壓裂后返排液約13.89×104m3。由于全年作業(yè)量不均勻，壓裂返排液在6～9月份產(chǎn)生量較大，其它月份產(chǎn)生量相對較小，最高返排量約570m3/d。目前該油田壓裂返排液主要通過車輛從井場將廢液拉運至集中處理站點處理后，回注至安定組以下非產(chǎn)層。但由于該方法一是處理后的水質(zhì)相對較差，長期以往會對回注地層造成堵塞，從而使注入難度加大，同時還會產(chǎn)生一定的污染；二是由于這些處理站點位置相對固定，而作業(yè)井場又多為邊緣、偏遠新發(fā)現(xiàn)區(qū)域，返排液的運輸距離遠、費用高，直接增加了油田的生產(chǎn)運營成本。因此，無論從環(huán)境保護還是生產(chǎn)運營方面考慮，如何處理和合理利用壓裂返排液都成為各大油田亟待解決的問題之一。一、永寧油田壓裂返排液特征分析目前，永寧油田壓裂液多采用胍膠壓裂液和清潔壓裂液兩種。通過對其返排至地面的廢液進行相關(guān)化驗分析，認為該油田壓裂返排液有如下幾個特征：高懸浮物、高礦化度特征：由于壓裂返排液是一種復(fù)雜的多相分散體系，水質(zhì)成分多樣化，既有壓裂液中的有機和無機添加劑，也含有從地層水中帶回的鈣、鎂、鐵及其他離子，同時還含有粘土顆粒、巖屑、原油、陶粒砂/石英砂等污染物，使其懸浮物含量和礦化度值均很高。高黏度、難降解特征：由于在壓裂作業(yè)過程中，為使壓裂液具有強攜砂、低濾失、易破膠、低傷害等特點，往往一種壓裂液中的添加劑多達十幾種，比如：稠化劑、殺菌劑、破膠劑、PH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、粘土穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、溫度穩(wěn)定劑、轉(zhuǎn)向劑、降濾劑、交聯(lián)劑等，組成極為復(fù)雜，而主要添加劑穩(wěn)定性能又高，且不易降解，因此使其返排液具有較高黏度、成份復(fù)雜、不易降解等特點，成為其處理難度的重點所在。處理量具有分散和不穩(wěn)定性：由于壓裂作業(yè)位置的不確定性，加之每年的作業(yè)量和施工時間的不確定性，同時每口作業(yè)井返排液量的波動范圍又較大，所有這些因素均給處理工藝的選擇與設(shè)置帶來較大的困難。二、壓裂返排液處理技術(shù)原理及工藝流程目前國內(nèi)外油氣田壓裂返排液處理常用的處理方法有：物理法、化學(xué)法、生物法。也可以根據(jù)壓裂返排液的水質(zhì)特點，采用以上單一、兩者或三者相結(jié)合的工藝進行處理。該項目目前采用國內(nèi)外常用的物理化學(xué)法，通過添加一定的化學(xué)藥劑，使處理后的壓裂液返排液水質(zhì)達到油田注水水質(zhì)要求。物理化學(xué)法處理技術(shù)原理：物理化學(xué)處理法是指當把一定量的化學(xué)藥劑加入廢水中待反應(yīng)一段時間后，廢水中的有機污染物會在藥劑的作用下發(fā)生分解或者絮凝沉淀，使之從廢水中去除，從而降低了廢水的CODcr值。其主要手段為絮凝+沉降+精細處理技術(shù)，并結(jié)合目前市場上所售的快速處理劑和精細處理劑，實現(xiàn)15分鐘快速沉降，5分鐘精細處理。而其精細涂膜過濾器技術(shù)原理主要是通過過濾器內(nèi)一定數(shù)量的微米級濾膜，在投加一定的濾料進入后，廢水通過增壓泵打入，經(jīng)過吸附在濾膜上濾料和濾膜過濾后，去除懸浮物和大部分膠體。濾料在處理一定水量后自動排出，同時設(shè)備重新自動涂料再生。返排液處理工藝流程：壓裂返排液由罐車從作業(yè)井場運至本處理站后，先進入帶有攪拌器的儲罐內(nèi)，再加入藥劑進行破膠、PH調(diào)節(jié)、絮凝、混凝、攪拌反應(yīng)后進入斜板沉淀器沉淀，通過泥、水分離，上部清液通過提升泵進入氣浮池進行原油、懸浮物去除，同時加入其它藥劑降低去除部分鈣離子、鎂離子、鐵離子，然后進入中間水箱、通過增壓泵進入精細涂膜過濾器過濾，下部沉淀部分進入固液分離，分離后固體另行處理，上部清液收集后進入清水箱回用。整個處理過程實現(xiàn)自動控制和自控聯(lián)鎖，能夠準確把握每個節(jié)點的動態(tài)數(shù)據(jù)，從而重發(fā)保證處理出水水質(zhì)。圖1：撬裝式壓裂返排液處理工藝流程排污回收流程：水罐溢流排污、撬裝設(shè)備地漏排污、壓裂液處理裝置污油管線均接入站內(nèi)新建污水污油箱；污油定期由油罐車拉至附近聯(lián)合站處理；壓裂返排液處理裝置反洗排污、排渣、排泥均由壓裂液處理設(shè)備壓成泥餅排出，液體回至壓裂液處理前段再處理，泥餅放至固定存放處，由建設(shè)單位集中進行無害化處理。為降低返排液處理成本，特別是降低返排液運輸成本，本次先導(dǎo)性試驗采用了撬裝式可移動處理設(shè)備，以滿足每年重點壓裂作業(yè)區(qū)域返排液處理需要。本設(shè)備由壓裂返排液預(yù)處理撬和壓裂返排液精細處理撬、加藥系統(tǒng)等三個撬塊組成，可搭配組合，也可以串聯(lián)組合，具有集成度高、可移動性強、后續(xù)升級方便等特點，以滿足不同的壓裂體系要求和處理要求。三、現(xiàn)場初步應(yīng)用情況結(jié)合本年度壓裂作業(yè)重點分布區(qū)域，為使返排液運輸距離相對較短，同時使處理后水量有效回注目的層，該撬裝式返排液處理站點首次先導(dǎo)性試驗地點選在了大陽灣聯(lián)合站，處理合格后的水通過灣聯(lián)合站注入本區(qū)域注水開發(fā)目的層。設(shè)備處理能力25m3/h，每天工作按20h計算，則日處理能力為500m3。鑒于該設(shè)備應(yīng)用時間較短，且目前油田壓裂作業(yè)量也相對較少，而來液量波動又較大，因此設(shè)備從投運至今45天內(nèi)，累計處理返排液量6935.7m3，排渣量612.3m3，有效回注利用率91.2%。累計填加各類藥劑27.2t。具體運行情況見下表1：表1：永寧油田撬裝式壓裂返排液先導(dǎo)性試驗運行情況統(tǒng)計表處理原液（m3）排渣（t）回注利用率（%）加藥量（t）水處理壓濾機配方藥劑破膠劑破乳劑絮凝劑助凝劑PH調(diào)節(jié)劑膜1#劑2#劑6935.7612.391.264.30.1831.822經(jīng)該設(shè)備處理后水質(zhì)基本可滿足《延長油田注水水質(zhì)標準（2011）》要求，具體處理前后幾項主要指標化驗情況見下表2：表2：永寧油田撬裝式壓裂返排液處理前后水質(zhì)主要指標化驗對比表標準分級及注入層平均空氣滲透率

1×10-3m2懸浮物含量mg/L懸浮物顆粒直徑中值m含油量

mg/L總鐵量mg/LpH溶解氧mg/L延長油田注水水質(zhì)標準（2011）Ⅰ級≤1.0≤2≤2≤3≤0.56.5～7.5≤0.05（油層水）≤0.5（清水）Ⅱ級1.0～10≤3≤2≤5Ⅲ級10～50≤5≤3≤8壓裂返排液處理前146.77.678.12780.8處理后0.41.3300.26.50.8四、效益評價

（一）經(jīng)濟效益鑒于本項目目前尚處于先導(dǎo)性試驗階段，投運時間較短，且運行尚不穩(wěn)定，因此目前處理成本相對較高，眾所周知，處理成本與處理量有直接的關(guān)系，只有處理量達到一定程度時，處理成本才能降到最低。根據(jù)本項目前期可行性論證，預(yù)計平穩(wěn)運行后，處理成本可控制在15元/m3左右，若本項目全面推廣實施后，年處理量按13.89×104m3計算，預(yù)計年成本為208.35萬元。若該項目全面運行后則可節(jié)約以下幾個方面的費用支出：節(jié)約非目的層回注水處理費：按本油田目前采出水平均處理成本7.5元/m3計算，可減少12.5×104m3/年采出水處理費用93.75萬元。節(jié)約返排液運輸費：鑒于前期返排液處理均由罐車運至固定的回注站點進行集中處理，因此相對于擴邊開發(fā)的作業(yè)現(xiàn)場則距固定站點位置相對較遠，而本項目采取撬裝式可移動處理設(shè)備后，可根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場及就近注水站點布置，使返排液運輸距離縮短，初步按平均可縮短15公里，運輸費用平均按35元/噸計算，則年可節(jié)約運輸費用約416.7萬元。節(jié)約水資源費：按上年返排液量13.89×104m3，有效利用率按90%計算，年可節(jié)約地表水約12.5×104m3，年節(jié)約水資源費5萬元；（二）環(huán)保和社會效益壓裂液處理后回注，節(jié)約大量的地表水資源，避免地下水位下降過快，減輕油田開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響；通過有效處理油田作業(yè)廢液，保障了油田壓裂、酸化等井下作業(yè)的有序進行，利于油田正常生產(chǎn)。綜上所述，本項目處理方式較之前處理方式相比較，經(jīng)濟效益明顯，但該項目的實施所產(chǎn)生的社會效益遠遠大于其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。五、認識和建議因地制宜，盡量結(jié)合油田開發(fā)重點作業(yè)區(qū)域及回注注水站點位置，合理布置處理站點，從而進一步降低原液及處理后水量運輸成本。準確預(yù)測返排液量，適當時候可將前期存儲原液罐容放大，增加靜沉和自然降解時間，而處理設(shè)備能力在合理范圍內(nèi)盡量選小，以保證設(shè)備的連續(xù)、平穩(wěn)運行，可使藥劑、濾料發(fā)揮最大作用，降低加藥成本。鑒于該技術(shù)處理效果較好，且處理后水質(zhì)基本可滿足本油田注入水水質(zhì)標準要求，同時具有可移動性，機