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过一硫酸盐/高铁酸盐体系处理页岩气压裂返排液实验研究

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水处理技术 2024年第5期50卷 35-40页

作者：王雪梅熊颖陈鹏飞袁波刘文士胡万金西南石油大学化学化工学院四川成都610500 中国石油西南油气田分公司天然气研究院四川成都610051 中国石油安全环保技术研究院有限公司北京102206

针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究过一硫酸盐(PMS)/高铁酸盐(Fe(VI))体系氧化其中有机物的可行性。对比了活化PMS的不同方式及不同氧化工艺;设计了L_(16)(4~4)正交实验优化氧化反应参数;考察了该体系在氧化的同时达到的混凝和软... 详细信息

针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究过一硫酸盐(PMS)/高铁酸盐(Fe(VI))体系氧化其中有机物的可行性。对比了活化PMS的不同方式及不同氧化工艺;设计了L_(16)(4~4)正交实验优化氧化反应参数;考察了该体系在氧化的同时达到的混凝和软化效果。结果表明,PMS/Fe(VI)体系在最佳反应条件下(即PMS的浓度为1 800 mg/L,Fe(VI)浓度为1 200 mg/L,pH为5,反应温度为35℃时)TOC的去除率为46.4%,其中各因素的贡献值分别是19.34%、51.31%、15.38%、13.68%。在高效矿化有机物的同时能去除返排液中99.5%的总悬浮固体(TSS)和95.2%的Ba^(2+)。研究结果可为页岩气压裂返排液预处理工艺单元的设计和运行提供参考。

关键词：过一硫酸盐高铁酸盐页岩气压裂返排液正交实验混凝软化

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钻井滤液中硫酸根去除方法研究

油气田环境保护 2024年第1期34卷 30-35,40页

作者：王鑫张忠亮金容旭王雪梅熊军刘文士西南石油大学化学化工学院中海油田服务股份有限公司中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院

钻井滤液中硫酸根(SO_(4)^(2-))浓度高、复配钻井液性能差是海上钻井滤液循环利用面临的主要难题之一。文章以钻井滤液为研究对象,分别探究了钙盐沉淀法和钙矾石沉淀法对SO_(4)^(2-)去除的影响,提出了钙盐-钙矾石沉淀法去除SO_(4)^(2-)... 详细信息

钻井滤液中硫酸根(SO_(4)^(2-))浓度高、复配钻井液性能差是海上钻井滤液循环利用面临的主要难题之一。文章以钻井滤液为研究对象,分别探究了钙盐沉淀法和钙矾石沉淀法对SO_(4)^(2-)去除的影响,提出了钙盐-钙矾石沉淀法去除SO_(4)^(2-)的技术。结果表明:钙盐沉淀法或钙矾石沉淀法处理后,钻井滤液中的SO_(4)^(2-)和Ca^(2+)浓度无法满足钻井滤液回用要求(SO_(4)^(2-)≤4000 mg/L;Ca^(2+)≤500 mg/L);钙盐-钙矾石沉淀法处理后钻井滤液中SO_(4)^(2-)和Ca^(2+)浓度可分别降至2218 mg/L和465 mg/L,满足钻井滤液回用要求。反应条件为:钙盐沉淀法中投加12000 mg/L的CaCl_(2)溶液,钙矾石沉淀法中,Al/S摩尔比(IAS)和Ca/S摩尔比(ICS)分别为1.25和2.5。研究结果可为钻井滤液中SO_(4)^(2-)处理工艺单元的设计和运行提供参考。

关键词：钻井滤液钙盐钙矾石 SO_(4)^(2-) 去除

不同聚乙烯醇纤维掺量对油基岩屑热解残渣水稳基层的性能影响

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天然气工业 2023年第5期43卷 47-55页

作者：刘文士熊兴洋刘春艳马良侯永斌李晓铃西南石油大学化学化工学院中国石油西南油气田公司中国石油浙江油田公司四川省固体废物与化学品管理中心

油气勘探开采过程中不可避免地会产生油基岩屑,油基岩屑热解残渣的科学处理和高效利用是制约油气绿色高效开发的一个难点。为了解决油基岩屑热解脱油残渣(以下简称残渣)堆积及潜在环境风险问题,充分资源化利用残渣,基于残渣制备井场公... 详细信息

油气勘探开采过程中不可避免地会产生油基岩屑,油基岩屑热解残渣的科学处理和高效利用是制约油气绿色高效开发的一个难点。为了解决油基岩屑热解脱油残渣(以下简称残渣)堆积及潜在环境风险问题,充分资源化利用残渣,基于残渣制备井场公路路面基层可行性研究基础上,分析了不同残渣掺量下水泥稳定碎石基层(以下简称基层)力学与耐久性能,研究了不同聚乙烯醇(以下简称PVA)纤维掺量对基层性能优化情况,并探究了基层强度形成机理。研究结果表明:①残渣中重金属含量和多环芳烃含量均未超过国家相关标准限值,且残渣具有替代基层中细集料的潜能;②残渣掺量的增加对基层无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冻融性能均具有一定的负效应,残渣掺量高于30%时基层强度不能满足国家相关标准;③PVA纤维的适量添加对基层力学与耐久性能均具有增强作用,掺入0.15%PVA纤维时,可提升残渣掺量至40%;④基层主要矿物为钙钒石、氢氧化钙、石英和重晶石,其在体系内共同作用赋予基层基本强度,同时PVA纤维具有“增强加韧”作用,进一步提高了基层性能;⑤基层中重金属和多环芳烃的致癌风险值和非致癌物危害商分别低于10-6和1,环境风险在可接受水平内。结论认为,研究结果为残渣的资源化利用提供了技术参考,必将助力油基钻井液更广泛地使用,将保障更多油气的高效勘探和开发。

关键词：油基钻井液无害化处理油基岩屑脱油残渣聚乙烯醇纤维井场内部资源化水泥稳定基层

页岩气压裂返排液外排处理技术研究现状及展望

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工业水处理 2022年第5期42卷 34-40页

作者：李静陈天欣周微赵靓刘文士中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院四川成都610041 页岩气评价与开采四川省重点实验室四川成都610041 西南石油大学四川成都610500

考察了国内外不同页岩气区块中压裂返排液的水质特征,并对比了川南两个区块压裂返排液有机物的组成类别,对各国压裂返排液开展达标排放的政策要求进行了详细分析。针对川南地区开展的压裂返排液处理外排实践进行了重点介绍。四川作为国... 详细信息

考察了国内外不同页岩气区块中压裂返排液的水质特征,并对比了川南两个区块压裂返排液有机物的组成类别,对各国压裂返排液开展达标排放的政策要求进行了详细分析。针对川南地区开展的压裂返排液处理外排实践进行了重点介绍。四川作为国内页岩气的重要产区,基于水环境质量标准制定了页岩气压裂返排液达标排放的水质要求。由此分析了国内外页岩气压裂返排液处理外排的技术研究和应用进展,并梳理出达标处理工艺中所涉及到的关键技术,明确了技术路线和优化方向,以期为同领域的研究和应用提供参考。

关键词：页岩气压裂返排液处理外排反渗透 MVR蒸发高级氧化

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页岩气压裂返排液的碱活化过硫酸钠氧化技术

石油与天然气化工 2023年第4期52卷 116-121页

作者：刘钰熊军熊颖肖笑吕春刘文士西南石油大学化学化工学院中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院中国石油西南油气田公司天然气研究院

目的针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究了碱活化过硫酸钠(NaOH/PS)氧化有机物的可行性。方法进行了过硫酸钠(PS)投加量、初始pH值、PS投加方式的单因素实验,进行了总有机碳(TOC)去除率动力学方程的拟合,开展了NaOH/PS体系反应机理... 详细信息

目的针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究了碱活化过硫酸钠(NaOH/PS)氧化有机物的可行性。方法进行了过硫酸钠(PS)投加量、初始pH值、PS投加方式的单因素实验,进行了总有机碳(TOC)去除率动力学方程的拟合,开展了NaOH/PS体系反应机理的分析。结果NaOH/PS氧化页岩气压裂返排液最佳反应条件为PS质量浓度1500 mg/L,初始pH值为12,PS分4次投加,TOC去除率符合准二级反应动力学。通过EPR及淬灭实验,发现NaOH/PS氧化体系中的活性物质为SO_(4)^(-)·和OH·。结论研究结果可为页岩气压裂返排液中有机物去除装置的设计和运行提供参考。

关键词：过硫酸钠页岩气压裂返排液碱活化羟基自由基硫酸根自由基

川南页岩气压裂返排液典型有机污染物筛选研究

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环境污染与防治 2023年第1期45卷 81-85页

作者：肖笑刘文士刘钰刘春艳饶维吴雁西南石油大学化学化工学院四川成都610500 中国石油西南油气田公司四川成都610056 四川省环境工程评估中心四川成都610015

针对页岩气压裂返排液中复杂的有机污染物组成情况,研究了压裂返排液典型有机污染物的筛选机制,为压裂返排液处理外排的氧化阶段工艺选择提供依据。采用综合评分法对四川盆地南部长宁地区页岩气压裂返排液的典型有机污染物进行打分,建... 详细信息

针对页岩气压裂返排液中复杂的有机污染物组成情况,研究了压裂返排液典型有机污染物的筛选机制,为压裂返排液处理外排的氧化阶段工艺选择提供依据。采用综合评分法对四川盆地南部长宁地区页岩气压裂返排液的典型有机污染物进行打分,建立包含毒性效应、生态效应和环境浓度效应3因素的评分机制,引入生物富集因子,辛醇水分配系数和大鼠经口半数致死剂量等参数,计算得出各有机污染物的综合评分,通过聚类分析,筛选出典型有机污染物。结果表明:压裂返排液中筛选出的典型有机污染物包括4-硝基苯酚、苯胺和邻苯二甲酸二丁酯。

关键词：典型有机污染物页岩气压裂返排液综合评分法

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油基岩屑脱油残渣特性分析及制备免烧砖技术

化工环保 2022年第4期42卷 453-458页

作者：王波刘文士李茂川张忠亮金容旭熊邦泰西南石油大学化学化工学院四川成都610500 中海油田服务股份有限公司天津065201

以海上油基岩屑脱油残渣为基本原料制备免烧砖。对脱油残渣进行了表征,考察了脱油残渣掺加量对免烧砖性能的影响,并对免烧砖浸出液污染物进行了分析。实验结果表明:脱油残渣的元素组成以Si、Al、Fe、Ca和Ba为主,矿物组成以石英(SiO_(2)... 详细信息

以海上油基岩屑脱油残渣为基本原料制备免烧砖。对脱油残渣进行了表征,考察了脱油残渣掺加量对免烧砖性能的影响,并对免烧砖浸出液污染物进行了分析。实验结果表明:脱油残渣的元素组成以Si、Al、Fe、Ca和Ba为主,矿物组成以石英(SiO_(2))、高岭土(Al_(2)O_(3)·2SiO_(2)·2H_(2)O)和重晶石(BaSO_(4))为主,粒径为1.58~50.63μm;在脱油残渣、水泥、细集料、粗集料、石膏和聚乙烯醇的质量分数分别为20.0%,20.0%,47.5%,8.0%,4.0%,0.5%,水固(质量)比为14%的条件下,制得的免烧砖的抗压强度为15.69 MPa,吸水率为10.44%,软化系数为0.83,抗冻性能良好,建材性能满足《非烧结垃圾尾矿砖》(JC/T 422—2007)中MU15强度等级。脱油残渣作为掺加原料制备免烧砖,可以替代部分细集料,解决了油基岩屑脱油残渣上岸后的末端处置问题。

关键词：油基岩屑脱油残渣免烧砖资源化利用物理性能

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海上水基钻井岩屑制备硅酸盐水泥试验研究

石油与天然气化工 2022年第1期51卷 92-97页

作者：张忠亮陈俊生耿铁石大磊金容旭刘文士王波中海油田服务股份有限公司西南石油大学化学化工学院

目的针对海上水基钻井岩屑回收上岸的末端处置难题,采用水基钻井岩屑作为原料开展了制备水泥熟料的可行性研究。方法考察了不同煅烧温度对水泥熟料性能的影响,并确定了最佳制备工艺。结果在最佳制备工艺条件下(KH=0.92、SM=2.18、IM=1.6... 详细信息

目的针对海上水基钻井岩屑回收上岸的末端处置难题,采用水基钻井岩屑作为原料开展了制备水泥熟料的可行性研究。方法考察了不同煅烧温度对水泥熟料性能的影响,并确定了最佳制备工艺。结果在最佳制备工艺条件下(KH=0.92、SM=2.18、IM=1.61,950℃保温30 min,煅烧温度1400℃,保温40 min),水泥熟料性能满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》要求(f-CaO<1%,0.8μm筛余量为0.76%,初凝时间168 min,终凝时间282 min,28天抗压强度45.86 MPa),重金属浸出含量低于GB 30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》限值。结论内掺水基钻井岩屑不仅降低了水泥熟料的烧成温度,而且未改变水泥熟料的主要矿物相,从而为海上油气田水基钻井岩屑回收上岸后的资源化处置提供参考。

关键词：海上水基钻井岩屑水泥熟料煅烧温度浸出毒性

川南页岩气压裂返排液^(226)Ra放射性影响评估与研究

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环境影响评价 2022年第2期44卷 44-48,53页

作者：孙灵如饶维刘文士西南石油大学化学化工学院四川成都610500 四川省环境工程评估中心四川成都610041

黑色页岩层中所含^(226)Ra随返排液排出,是页岩气开发的环境风险之一。基于川南压裂返排液水质及放射性水平的调查研究,建立了^(226)Ra放射性浓度与TDS的关系。同时,结合压裂返排液的处理过程,分析了压裂返排液^(226)Ra的归趋,并对处理... 详细信息

黑色页岩层中所含^(226)Ra随返排液排出,是页岩气开发的环境风险之一。基于川南压裂返排液水质及放射性水平的调查研究,建立了^(226)Ra放射性浓度与TDS的关系。同时,结合压裂返排液的处理过程,分析了压裂返排液^(226)Ra的归趋,并对处理过程产生的污泥进行了放射性评价。结果表明,^(226)Ra含量处于四川省江河水和泉水正常背景值范围内;^(226)Ra在软化过程中与Ba^(2+)通过共沉淀机制转移至污泥,但污泥内外照射指数均低于限值,且浓度值远低于天然放射性核素免管浓度值,可免于核辐射防护监管;软化处理可显著降低页岩气压裂返排液的总α、总β放射性水平,避免页岩气压裂返排液给环境带来的风险。

关键词：页岩气压裂返排液 ^(226)Ra放射性软化处理共沉淀