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煤层气返排水配制压裂液用稠化剂的研制及应用

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煤炭科学技术 2017年第6期45卷 90-94页

作者：管保山刘玉婷梁利王玲中国石油勘探开发研究院廊坊分院河北廊坊065007 中国石油油气藏改造重点实验室河北廊坊065007 中国石油川庆钻探有限公司钻采工程技术研究院四川成都610051

为实现煤层气井开采过程中压裂返排水的重复利用——配制压裂液,设计合成了含苯环的双子表面活性剂GM,考察了GM质量浓度对体系黏度、耐温耐剪切性能及杀菌性能的影响。试验结果表明:当GM质量分数达到2%时,黏度可达114 m Pa·s,形成的交... 详细信息

为实现煤层气井开采过程中压裂返排水的重复利用——配制压裂液,设计合成了含苯环的双子表面活性剂GM,考察了GM质量浓度对体系黏度、耐温耐剪切性能及杀菌性能的影响。试验结果表明:当GM质量分数达到2%时,黏度可达114 m Pa·s,形成的交联冻胶在剪切速率49 s-1条件下剪切500 s,黏度维持在80 m Pa·s不变,当GM质量分数为0.05%时,杀菌率达到98%以上。GM与其他添加剂配伍性良好,冻胶破胶彻底,对储层伤害小。

关键词：煤层气返排水表面活性剂压裂液

电催化联合AGS-SBR处理页岩气返排水实验研究

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电催化联合AGS-SBR处理页岩气返排水实验研究

作者：陈潮重庆大学

学位级别：硕士

页岩气开发是我国重大能源战略,近年规模化开发进展迅速,但水力压裂带来的潜在水资源和水环境问题已逐渐突显并引起关注。页岩气返排水具有高盐、有机物成分复杂、潜在风险物质多、水质变异性大等特点,处理难度大,且产生量大,是页岩气... 详细信息

页岩气开发是我国重大能源战略,近年规模化开发进展迅速,但水力压裂带来的潜在水资源和水环境问题已逐渐突显并引起关注。页岩气返排水具有高盐、有机物成分复杂、潜在风险物质多、水质变异性大等特点,处理难度大,且产生量大,是页岩气目前持续规模开发急需解决的关键问题之一。论文面向返排水中的有机污染物、以电催化降解和转化其中复杂难降解有机物进而促进返排水的生物处理为理论基点、以电催化联合生物处理技术开发为潜在技术目标,开展电催化法处理页岩气返排水的反应参数的响应曲面优化实验,识别影响电催化对返排水中有机物去除和可生物降解性改善的效果及其影响因素和规律;开展电催化处理具有不同污染物浓度的返排水实验,调查通过电催化处理页岩气返排水的效果对水质本身变化的适应性;开展电催化预处理与好氧颗粒污泥序批式反应器(AGS-SBR)联合处理返排水的批实验和工艺实验,查明电催化预处理对处理页岩气返排水的好氧颗粒污泥的影响,验证联合工艺的处理效果。研究得到的主要结果和结论包括:(1)以电极板间距、电压、反应时间三个因素作为变量,B/C值和COD去除率同时作为筛选条件进行响应曲面优化实验,结果显示:板间距对电催化改善返排水的B/C值的效果的影响最为显著,电压对电催化去除返排水COD的效果的影响最为显著。针对实验返排水,电催化处理最优化条件为:板间距2.5 cm,电压12.5 V,反应时间60 min,在此条件下COD去除率为38.2%,B/C值由原水的0.27提升至0.64。(2)对电催化处理前后返排水的有机物进行对比分析发现,电催化作用使返排水中有机物组分发生明显变化,多环芳香烃类物质、酚类化合物及长链脂肪烃减少,这些组成的变化可能是电催化改善返排水B/C值的原因。(3)电催化处理水质显著不同的多个返排水水样的实验结果显示:全部水样的盐度及有机物均有去除、大部分水样可生物降解性均能改善,电催化处理效果对返排水具有较宽的水质适应性。但是,COD去除率、BOD和B/C值的增长与TDS和Cl浓度呈现负相关,TDS,尤其是Cl浓度越高,越不利于返排水中有机物的去除和B/C值的提升。(4)利用处理模拟返排水的成熟好氧颗粒污泥处理电催化预处理后的返排水的批实验显示,好氧颗粒污泥对有机物存在初期吸附,有机物在4小时之内快速降解,12小时降解达到稳定;经电催化预处理,好氧颗粒污泥对返排水的COD去除率升高了185.70%。在批实验的192 h长时间内,电催化处理前后的页岩气返排水对好氧颗粒污泥的沉降速度影响较小,两组污泥的沉降速度无显著差异。批实验之后好氧颗粒污泥的粒径发生变化,均呈现粒径减小的趋势。但处理后的返排水能更好维持好氧颗粒污泥粒径,保持粒径稳定。(5)采取梯度替代的方式将处理模拟返排水的AGS-SBR反应器进水逐步过渡为COD浓度为800 mg/L的实际返排水,COD去除率由80%持续下降到为20%左右;使用电催化对实际返排水首先进行预处理后进入AGS-SBR反应器,COD去除率为50%左右,出水COD为265 mg/L。实验结果表明,电催化对返排水有机物的去除和可生物降解性改善作用,能够作为预处理以降低后续好氧颗粒污泥系统的进水有机物负荷和强化生物去除效果,电催化-好氧颗粒污泥联合工艺处理页岩气返排水具有良好的技术潜力。

关键词：页岩气返排水电催化可生物降解性好氧颗粒污泥

页岩气开采返排水污染特性与AGS-SBR处理实验研究

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页岩气开采返排水污染特性与AGS-SBR处理实验研究

作者：邱哲重庆大学

学位级别：硕士

伴随着页岩气的开发,与之相关的环境问题受到广泛关注,其中返排水由于水量大、高盐、成分复杂及潜在的环境风险成为关注的焦点。本文首先对重庆地区页岩气开采返排水中的有机组分和无机组分进行了分析,了解页岩气开采返排水的污染特性,... 详细信息

伴随着页岩气的开发,与之相关的环境问题受到广泛关注,其中返排水由于水量大、高盐、成分复杂及潜在的环境风险成为关注的焦点。本文首先对重庆地区页岩气开采返排水中的有机组分和无机组分进行了分析,了解页岩气开采返排水的污染特性,识别返排水中的关键有机污染物;其次通过呼吸测量的方式评估了返排水对活性污泥微生物的抑制作用,识别可能的抑制因子;最后利用实验室运行良好的AGS-SBR反应器研究季铵盐对AGS-SBR系统的影响并利用该反应器处理真实返排水。主要得出以下结论:(1)重庆地区页岩气开采返排水水质接近中性,总体表现出高盐、高COD、化学物质成分及有机组分复杂等特征。返排水随时间、空间均表现出一定的不确定性,随时间变化较大的指标主要为Cr、Zn、石油类,随空间变化较大的指标主要为重金属。从废水处理角度,SS、TDS、COD、石油类、NH等是重点关注指标,从环境风险的角度还需关注Hg、Cr、Fe、Pb、Cl、Ba等指标。与美国地区相比,重庆地区返排水有机物、盐度、重金属含量均相对较低,返排水处理难度及环境风险相对较低。(2)返排水有机组分复杂,共识别出190种有机物,不同地区返排水中的有机物种类及含量均有所不同,但主要有机物均为烷烃类(C-C),占总有机物种类的54.2%。识别出的关键有机污染物有苯酚、三氯甲烷、邻苯二甲酸酯类(DMP、DBP、DEHP)、苯系物(1,2,4,5-四甲苯、2-乙基对二甲苯、1,2-二甲基-4-乙基苯、1,2-二甲基-3乙基苯)、多环芳烃(萘、1-甲基萘、2-甲基萘2,3-二甲基萘、1,3-二甲基萘、1,4-二甲基萘、1,7-二甲基萘)、2-甲硫基苯并噻唑、2,4-二叔丁基苯酚、杀菌剂(季铵盐类)、乙二醇单丁醚等。(3)页岩气返排水对活性污泥微生物有一定的抑制作用,对活性污泥异氧菌的半抑制体积浓度IC为52.96%(对应的TDS浓度为12352.39mg/L,氯离子浓度为7522.06mg/L,COD浓度为582.89mg/L),对活性污泥自养菌半抑制体积浓度为9.69%(对应的TDS浓度为5988.44mg/L,氯离子浓度为4223.41mg/L,COD浓度为25.57mg/L)。对活性污泥异氧菌的抑制作用受开发区域及储存时间的影响,主要的可能抑制因子为有机物,对活性污泥自氧菌的主要的可能抑制因子为氯离子,半抑制浓度3.76g/L。(4)短期内季铵盐对AGS-SBR系统有一定的抑制作用,但长期运行下影响不明显,AGS-SBR能很好地适应杀菌剂季铵盐的毒性冲击。长期运行时随季铵盐浓度的增加,SVI始终处于40mL/g以下,颗粒污泥沉降速度始终处于80m/h以上,出水TOC总体稳定在56.9mg/L。颗粒污泥始终保持良好的沉降性能并有轻微的促进作用,污泥形态无明显变化,胞外聚合物明显增加。(5)培养的颗粒污泥具有处理真实返排水的潜能且具有良好的有机物去除效果。返排水中BCOD占总有机物组分的18.22%,可生化性差,AGS-SBR对返排水中TOC的去除率为60%-80%,出水TOC维持在113mg/L左右,能被AGS-SBR去除的有机物达到74.42%,用模拟返排水驯化培养的颗粒污泥中的微生物群落结构与真实返排水运行下的颗粒污泥微生物群落结构具有相似性。

关键词：页岩气返排水污染特性有机污染物好氧颗粒污泥

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返排水配制压裂液用交联剂的研制及应用

石油化工应用 2019年第3期38卷 23-27,45页

作者：杨文轩管保山刘玉婷梁利刘萍中国科学院大学北京100190 中国科学院渗流流体力学研究所河北廊坊065007 中国石油勘探开发研究院北京100083

为实现油气井压裂施工过程中压裂返排水的重复利用,用多羟基氨基酸,三乙醇胺,α-羟基羧酸作为有机配体合成了一种有机硼锆交联剂,该交联剂可在弱碱性环境下用于返排液配液。考察了该交联剂对返排水基压裂液耐温耐剪切性能的影响。当胍... 详细信息

为实现油气井压裂施工过程中压裂返排水的重复利用,用多羟基氨基酸,三乙醇胺,α-羟基羧酸作为有机配体合成了一种有机硼锆交联剂,该交联剂可在弱碱性环境下用于返排液配液。考察了该交联剂对返排水基压裂液耐温耐剪切性能的影响。当胍胶溶液质量分数为0.6%,该有机硼锆交联剂交联比为100:0.6时,基液p H值控制在8左右,交联形成的交联冻胶在剪切速率100 s-1条件下剪切2 h,最后黏度保持在80 m Pa·s以上,并且该有机硼锆交联剂交联的返排水基冻胶破胶彻底,对储层伤害小。该交联剂在苏格里气田进行了现场应用,取得良好的压裂效果。

关键词：有机硼锆交联剂弱碱性返排水压裂液

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北美干旱地区页岩气压裂返排水处理技术

化工管理 2020年第13期 70-73页

作者：刘付臣袁波杨振周刘安琪黄降水赵曼玲中国石油休斯敦技术研究中心北京100028 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 中国石油集团安全环保技术研究院北京102200

返排水的循环利用是解决目前我国页岩气压裂开发水资源短缺问题的最有效解决方案,而经济有效的水处理技术以及方案是实现水资源循环利用的核心.文章总结了同样干旱缺水的美国西德州地区页岩气开发返排水处理的成功做法,包括Eagle Ford和... 详细信息

返排水的循环利用是解决目前我国页岩气压裂开发水资源短缺问题的最有效解决方案,而经济有效的水处理技术以及方案是实现水资源循环利用的核心.文章总结了同样干旱缺水的美国西德州地区页岩气开发返排水处理的成功做法,包括Eagle Ford和Permian Basin两个区块的水处理市场现状、普遍采用的技术和水处理方案以及技术发展趋势进行了分析.文章以实际应用为出发点,通过现场案例,重点介绍已经商业化的成熟返排水处理技术,包括先进氧化技术,热蒸发技术、化学沉淀分离技术、电絮凝技术等,对其技术效果和试用性分析进行了详细的分析.

关键词：返排水页岩气干旱水处理技术

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页岩气井开发过程中返排水处理方法

中国石油和化工标准与质量 2013年第4期33卷 154-154页

作者：侯俊杰尹飞王军委杨普国长城钻探工程公司测试公司北京10010

为满足全球能源需求,非传统页岩气开发走上迅速开发的轨道。然而在页岩气开发过程中所产生的污水的处理,是我们需要面对的重要问题。当页岩气井在压裂完成后,含有高浓度可溶性固体的污染水反出地面。这些反排水的可溶性固体浓度甚至达... 详细信息

为满足全球能源需求,非传统页岩气开发走上迅速开发的轨道。然而在页岩气开发过程中所产生的污水的处理,是我们需要面对的重要问题。当页岩气井在压裂完成后,含有高浓度可溶性固体的污染水反出地面。这些反排水的可溶性固体浓度甚至达到海水的5倍。这些污水处理所要的费用是我们面临的巨大挑战。如何处理好页岩气开发过程中水的污染问题成为高效经济的开发页岩气的关键。当前主要的处理方式是将反排液注入注水井中。然而在很多情况下,注水井不够或者没有条件。随着人们对淡水资源数量和质量的重视,越来越多新管理技术和科学技术将应用在页岩气的开发中。

关键词：页岩气返排水水资源重复使用环境问题

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美国页岩气返排废水处理技术探讨及启示

水处理技术 2018年第12期44卷 20-25页

作者：陈俊琛沙月华王东晖五行科技股份有限公司泰州江苏225510 五行科技股份有限公司上海分公司上海200233

介绍了美国页岩气返排废水处置方式,如深井回注、部分处理后内部回用、处理达标后外排;总结了其先进的返排废水处理新技术,包括臭氧催化氧化、超声波-臭氧氧化-电絮凝-反渗透、机械蒸汽再压缩、步进沉淀、移动电凝、生物降解-离子交换... 详细信息

介绍了美国页岩气返排废水处置方式,如深井回注、部分处理后内部回用、处理达标后外排;总结了其先进的返排废水处理新技术,包括臭氧催化氧化、超声波-臭氧氧化-电絮凝-反渗透、机械蒸汽再压缩、步进沉淀、移动电凝、生物降解-离子交换、纳米滤膜、智能海绵、热蒸馏-磁过滤等技术,为实现我国页岩气开发跨越式发展提供了技术支撑。结合我国实际情况及示范工程的现场经验,提出了环境监测及处理与开发同步实施、首选在井场内重复利用页岩气废水、自主研发多种处理方法并行的组合工艺、三级处理无法回用的废水后外排、回用已处理的其他途径废水等建议,以期使我国在大力开发页岩气的同时,可保护生态环境及降低处理成本。

关键词：页岩气返排水美国废水处理回用技术

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页岩气开采的水污染问题及其综合治理技术

科技导报 2014年第13期32卷 74-83页

作者：吴青芸郑猛胡云霞中国科学院烟台海岸带研究所、山东省海岸带环境工程技术研究中心烟台264003 中国科学院烟台海岸带研究所、中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003

页岩气作为一种清洁、低碳、高储量的非常规天然气能源,已成为全球油气资源勘探开发的新亮点。目前,页岩气最主要的开采方式是水力压裂技术,其开采过程需消耗大量淡水资源,并产生巨量高盐废液。如何经济高效处理页岩气废液和实现水循环... 详细信息

页岩气作为一种清洁、低碳、高储量的非常规天然气能源,已成为全球油气资源勘探开发的新亮点。目前,页岩气最主要的开采方式是水力压裂技术,其开采过程需消耗大量淡水资源,并产生巨量高盐废液。如何经济高效处理页岩气废液和实现水循环利用对页岩气的长足发展和环境保护有着举足轻重的意义。本文从页岩气开采的技术原理出发,分析了开采过程中产生的废水成分特点,讨论了可用于废水处理的技术,包括重复使用法、机械蒸汽压缩法、膜蒸馏法、反渗透法、正渗透法、电絮凝技术、臭氧催化氧化技术等,并评估了各种水处理技术的优势与不足,表明了多种技术杂化综合的水处理系统将成为页岩气开采废水处理方案。

关键词：页岩气水力压裂返排水水污染废水治理

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滑溜水压裂液体系中减阻剂的优选

石油天然气学报 2015年第9期37卷 53-55页

作者：张颖余维初吴军胡传炯丁飞银伟长江大学化学与环境工程学院湖北荆州434023 非常规油气湖北省协同创新中心湖北武汉430100 中原石油工程井下特种作业公司河南濮阳457001

滑溜水压裂液体系是针对页岩气开发而发展起来的一种新型压裂液体系，其中的最核心助剂是减阻剂，它可以有效地降低施工过程中的摩阻，提高压裂效率与页岩气井产能，降低储层改造的生产成本。针对目前页岩气井现场压裂施工工艺要求，对... 详细信息

滑溜水压裂液体系是针对页岩气开发而发展起来的一种新型压裂液体系，其中的最核心助剂是减阻剂，它可以有效地降低施工过程中的摩阻，提高压裂效率与页岩气井产能，降低储层改造的生产成本。针对目前页岩气井现场压裂施工工艺要求，对减阻剂分散性能、减阻性能、返排液重复利用性能、生物毒性等性能进行评价，优选出JHFR一2纳米复合液体减阻剂。该减阻剂具有黏度低、高效速溶、适用于返排液、无生物毒性、可以实现自动化泵入、降低工人的劳动强度、节约生产成本的优点。

关键词：滑溜水减阻剂高效速溶返排水无毒