酸化压裂返排液处理技术

2024年9月3日行业资讯 3930

酸化措施增产效果显著，但酸化后返排液处理却成为困扰各大油田的难题。返排液水相处理后可排放或回注，油相处理后进入集输流程。本文将返排液处理分为油相处理和水相处理两部分，分别对其进行论述。对常用的返排液处理方法及过流原因分析进行了归纳，并对其发展方向进行了展望。

酸化返排液处理技术

酸化返排液处理后的水相一般要求回注或者外排。对于需要回注的水，常用的处理方法有机械除油、过滤、絮凝沉降、气浮和水力旋流等。一般的高渗油田采用上述的二至三种方法结合使用即可满足回注要求 [3] 。对于需要外排的水，则需要考虑更多的因素。返排液中含有未与地层完全反应的酸液，并含有大量细菌，直接排放会造成严重污染。对于外排的水，常用生化处理和化学沉降联合使用。

国外处理技术

国外酸化返排液处理技术已经较为成熟，通过对药剂和设备的改进，可以将酸化返排液水相含油量降低至10 mL/L，处理后的水相各项水质监测指标都较低水平。

1) 酸化返排液—水力旋流器—过滤汽提塔(一级)—石灰软化—过滤装置(二级)—阳离子交换设备。该流程使用水力旋流器将水相含油率初步降低，后面的石灰软化可将水相的矿化度大大降低。

2) 原油酸化返排液—API油水分离器—CPI油水分离器—IGF气浮。该工艺处理流程简单且较为经济，处理后可达到回注标准，在国内外应用广泛。但该技术不适用于稠油酸化返排液或乳化复杂的油样。

3) 酸化返排液—加破乳剂—气浮一生化处理—沉降。该工艺相对于传统处理技术有较大改进。

4) 油水分离器—絮凝—气浮—GAC-FBR—电渗析。该工艺为新型工艺，适用于要求排放标准严格的返排液。处理后含油量可达10 mg/L。

国内处理技术

国内常用的处理方法与国外有较大不同。絮凝后沉降较为经济实用，也可除去部分悬浮杂质；Fe/C微电解和H₂O₂/Fe²⁺催化氧化可用于分解难降解杂质；生化方法可用于除去水中细菌；活性炭吸附处理量大且处理周期短。

1) 絮凝沉降

返排液中含有大量悬浮物及微小油污，使用过滤等物理方法很难将其去除，而絮凝则是解决该类问题较为有效的方法。微小的乳化油和悬浮物通过扩散层的排斥作用在水中保持稳定悬浮，加入絮凝剂后，悬浮物表面电荷逐渐被中和，排斥力随之减小，悬浮物会聚集成为较大颗粒从而下沉或上浮。除中和作用，絮凝剂的作用机理还有架桥作用、使异种电荷物质桥联和使同种电荷物质桥联。

2) 氧化及催化氧化

返排液水相中除了悬浮物以外，还存在部分难降解有机物，对于这些有机物，一般选用氧化技术处理。氧化是利用氧化剂在水中形成的活性羟基自由基来分解那些难降解的有机物，使其分解为CO₂、水等无毒无害物质，从而达到排放标准。秦芳玲等在处理安塞油田的酸化返排液时使用H₂O₂氧化—絮凝—中和技术，有效地降低了返排液中Fe³⁺含量，处理后的水中悬浮物可达10 mg/L，含油量可达13.78 mg/L。赵攀等在处理某油田返排液时对Fenton试剂、NaClO、H₂O₂、KMnO₄几种氧化剂处理后的水样浊度、色度及COD去除率进行对比，发现Fenton试剂的COD去除率最高。pH对氧化剂的氧化效率影响较大，所以使用氧化工艺前应将pH调节至最佳值。

3) Fe/C微电解

该技术在上世纪80年代由国外传入中国，经过30余年的研究和发展，在我国多个领域已经大规模应用，有很好的应用前景。微电解以金属材料的电化学腐蚀为基本原理，将铁屑、碳粒等物质放进电解质溶液中，通过其构成的微小原电池来形成还原、电场、吸附、混凝聚沉、气浮等作用。该技术在pH为4的条件下处理20~25 min，COD去除率可达47%左右。

4) 活性炭吸附

活性炭技术于上世纪50年代在我国起步，于80年代迅速发展。活性炭比表面积极大，微观杂质在返排液中不停地做布朗运动，在此过程中会与活性炭微孔隙发生碰撞，在范德华力的作用下粘附在孔隙上。此外，活性炭的吸附作用还因为其表面化学性质。其表面有丰富的化学官能团，杂原子和化合物。在活化过程中，不同类型的表面络合物使活性炭表现出不同的吸附性质。对于通过过滤和氧化难以去除的油污与悬浮杂质，可使用活性炭将其吸附。相关研究表明：pH为4左右时，活性炭加量4~5 g/L时吸附30 min，COD去除率为39%左右。

以上为国内返排液水相处理常用的方法，一般选择其中几种方法结合使用。