熊 颖, 宋 彬, 唐永帆, 周厚安

(1.中国石油西南油气田分公司天然气研究院, 成都 610213； 2.页岩气评价与开采四川省重点实验室, 成都 610213)

川南页岩气开发采用大规模水力压裂模式,所需的压裂液用量大,单井的压裂液用量达5×104m3/井。按照第一年平均返排率20%～30%计算,单井每年产生的压裂返排液量将达1×104～1.5×104m3(第一年),且随着后续生产的持续,剩余的压裂液还将持续返排出来。由于页岩气压裂返排液的液量巨大,且反复回收再利用,使得返排液中含有大量的无机盐、悬浮物、细菌以及少量的高分子聚合物或降解物等,化学耗氧量(chemical oxygen demand, COD)和生化耗氧量(biochemical oxygen demand, BOD)较高,水量和水质变化大,安全环保风险高[1-6]。目前,国内外对于页岩气压裂返排液的处置方式主要是回用。对于页岩气开发初期的区块,有大量回用接替井,返排液回用可同时解决了压裂现场用水缺乏和返排液处理难题。但对于页岩气开发中后期的区块,回用接替井较少,大量返排液无法回用,需要进行外排处理。国内外对于页岩气压裂返排液外排处理研究主要集中在反渗透脱盐和结晶蒸发两方面,复合其他工艺进行综合处理[7-10]。Pinedale Anticline页岩气田[10]采用膜生物反应器等进行预处理后再利用反渗透膜对返排液进行反渗透处理,使返排液中的有机成分降至检测限以下,总溶解性固体含量(total dissolved solids, TDS)降至100 mg/L以下,已有超过15.9×104m3的处理水外排。Chang等[11]采用正渗透法处理页岩气压裂返排液,处理后的水质满足灌溉要求。Woodford页岩气田[12]采用臭氧和超声波氧化返排液中重金属和有机物,然后经电絮凝除去悬浮物,再通过反渗透脱盐成清水(75%的返排液可处理成TDS小于500 mg/L的清水)。……