[发明专利]一种页岩气压裂采出水处理方法

说明书

本发明公开了一种页岩气压裂采出水处理方法，涉及页岩气压裂采出水处理技术领域。处理方法步骤如下：1）对整个页岩气开采过程的压裂返排液和产出水进行性质数据分析；2）根据数据分析的结果对页岩气压裂后采出水采用臭氧/电絮凝组合工艺进行预处理；3）对页岩气压裂后采出水预处理后，进行步进化学沉淀，其沉淀剂采用氧化物与硫酸组合；4）沉淀后得到含高浓度NaCl的无机盐水，并进行蒸发浓缩结晶后达到国家污水排放标准。本发明处理后的污水达到国家污水排放标准；从而达到了节能减排、变废为宝的目的，实现了资源综合利用。

技术领域

本发明涉及页岩气压裂采出水处理技术领域。

背景技术

近年来世界各国对能源需求量的与日俱增，促进了非常规能源天然气勘探开发的力度，其中，页岩气是发展最迅速的天然气来源，已经成为全球能源开发的新亮点。目前，页岩气开采多采用长井段水平井、分段射孔和滑溜水体积压裂技术。其采出水具有如下特点：

1）组分复杂。压裂返排液的组分取决于以下因素：压裂液配液水质、压裂液化学组成、储层地质化学组成、地层水水质以及返排液在地下和返排至地面的放置时间等。作为普遍使用的压裂液，水基压裂液含有交联剂、破乳剂、降阻剂、pH控制剂、杀菌剂等15种添加剂。除添加剂外，水基压裂液还含有一定量的烃类化合物、油脂、重金属、微生物、总溶解固体（TDS）等。压裂返排液具有较高的TDS和高含盐量，并含有少量的重金属、油脂和放射性物质，且各组分的浓度范围分布较广。

2）黏度大、乳化程度高。压裂返排液具有高黏度、乳化严重的特点，导致其处理难度远超油田污水。由于压裂所用的复合型压裂液是放喷液和油井采出液的混合物，因而使得压裂返排液乌黑、黏稠且有刺激性气味。

3）处理难度大。压裂返排液中众多添加剂的使用使其具有较高的COD，BOD,TDS，TSS，故处理难度大。若直接外排，易对周围的环境造成严重污染。

压裂返排污水残渣含量和重金属离子含量数值都偏高，可能是水中泥沙、有色离子含量较大，污水中含有大量的悬浮物，矿化度极高，如果这样的水由于滤失作用进入地层会严重影响土壤的碱金属平衡，对人和牲畜造成很大危害。压裂返排污水中含有大量的油类和重金属离子，成分复杂，对水质污染很大，大大增加了处理难度。

研究表明，大部分页岩气压裂后采出水具有高化学需氧量（COD）、高生化需氧量（BOD）、高悬浮物（TSS）、高矿化度（TDS）、难生物降解和成分复杂等特点。但现有的技术在处理结果、能耗、经济效益等方面都还具有一定的缺陷，对其中无机盐的综合利用也少有研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种页岩气压裂采出水处理方法，该方法采出水用步进化学沉淀法除其中的Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等离子，研究不同沉淀剂、不同PH等对该过程的影响，并回收硫酸钡；得到含高浓度NaCl的无机盐水后，进行蒸发浓缩结晶，处理后的污水达到国家污水排放标准；从而达到了节能减排、变废为宝的目的，实现了资源综合利用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种页岩气压裂采出水处理方法，处理方法步骤如下：

1）对整个页岩气开采过程的压裂返排液和产出水进行性质数据分析；

2）根据数据分析的结果对页岩气压裂后采出水采用臭氧/电絮凝组合工艺进行预处理；

3）对页岩气压裂后采出水预处理后，进行步进化学沉淀，其沉淀剂采用氧化物与硫酸组合；

4）沉淀后得到含高浓度NaCl的无机盐水，并进行蒸发浓缩结晶后达到国家污水排放标准。

进一步优化的技术方案为所述步骤1）中采用火焰原子吸收光度法测定金属离子的含量，重铬酸钾法测定COD，碘量法测定BOD；同时将不同时段采出水性质进行对比分析得出相应的数据结果。