● 摘要
随着油气田的开采规模越来越大，以及难开采低渗透油藏储量探明比例的逐渐增大，使得压裂作业工艺在全世界得到迅速发展和广泛应用，成为油气增产的主要措施之一。然而，在压裂作业过程中会产生大量的压裂返排液，由于压裂返排液含有稠化剂胍胶、杀菌剂、交联剂等多种添加剂而具有粘度大、稳定性高、难以降解、可生化性差等特点，致使在国内外一直未能找到处理压裂返排液的经济有效的方法。 本文对压裂返排液的产生过程、水质特征、处理工艺现状及前景进行了详细的论述及分析，并以大港油田某油井的压裂返排液作为水样，通过对比NaClO氧化法和O3氧化法、Fenton催化氧化法和US-Fenton催化氧化法的处理效果，确定了“混凝沉降—次氯酸钠氧化—超声芬顿（US-Fenton）催化氧化”的处理工艺，使出水COD等监测指标达到国家污水综合排放标准（二级）。 对混凝、次氯酸钠氧化、US-Fenton催化氧化三种方法分别进行了正交实验，确定了上述各工艺对压裂返排液的最佳处理条件以及对应影响因素的主次关系。混凝沉降的最佳反应条件为：聚合氯化铝、聚丙烯酰胺投加量分别为0.5 g/L、15 mg/L，pH值为6.8；次氯酸钠的最佳反应条件为：投加量为80 mL/L，pH值为6，反应时间为60 min；US-Fenton催化氧化反应的最佳条件为：Fe2+浓度为200 mg/L，H2O2投加量2.5 mL/L，pH值为3，超声功率为400 W，超声时间为20 min。在各工艺最佳反应条件下，COD值去除率达到96.7%，从3775 mg/L降到126 mg/L，达到国家污水综合排放标准（二级），BOD、含油量、色度等均达到国家污水综合排放标准（二级）。 初步核算水处理药剂成本为66元/m3，低于文献报道成本40%。经过混凝和US-Fenton处理后，压裂返排液的可生化性分别提高100%和115%。本研究确定的“混凝沉淀—NaClO氧化—US-Fenton催化氧化”工艺，为目前油田压裂返排液的处理，提供了一种简单、经济又有效的处理方法，具有一定的应用推广价值。