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“水質調節-絮凝-O3氧化”工藝處理胍膠壓裂返排液及回用技術

文檔作者：馬振鵬1，李輝1，楊志剛1，余甜甜2，馬天奇1，張淑俠1 文檔來源： 1. 陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院 2. 北京市昌平區水務局污水治理中心		更新日期： 2026年08月08日	點擊數：
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上一篇：電分離油漿脫固工業側線試驗

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第36 卷第2 期
2019 年6 月25 日
油田化學
Oilfield Chemistry
Vol.36 No.2
25 June，2019
文章編號：1000-4092（2019）02-215-04
“水質調節-絮凝-O3氧化”工藝處理胍膠壓裂返排液
及回用技術*
馬振鵬1，李輝1，楊志剛1，余甜甜2，馬天奇1，張淑俠1
（1. 陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院，陜西西安710075；2. 北京市昌平區水務局污水治理中心，北京昌平102200）
摘要：基于對延長油田某油井的胍膠壓裂返排液的水質特性分析，采用“水質調節-絮凝-O3氧化”工藝對該壓裂返
排液進行處理，通過實驗探索各工藝參數對處理效果的影響，并考察了處理后返排液回配滑溜水壓裂液的性
能。先將壓裂返排液的pH 值調至9.0，然后加入800 mg/L 絮凝劑IF-A 和1.0 mg/L 助凝劑FA-B，再在通臭氧量
30 mL/min 處理500 mL返排液的情形下通氣處理40 min。處理后水質呈無色、清澈透明狀，SS 含量小于3.00
mg/L，Fe 離子含量0.5 mg/L以下，黏度降至1.28 mPa·s，細菌含量低。用處理液回配滑溜水壓裂液的各項性能與
用自來水配制的滑溜水壓裂液性能相近，符合DB.61/T 575—2013《壓裂用滑溜水體系》標準，滿足滑溜水壓裂液
配制用水要求。圖3表2 參11
關鍵詞：胍膠；壓裂返排液；絮凝；臭氧氧化；滑溜水壓裂液
中圖分類號：TE357.1+2 文獻標識碼：A DOI：10.19346/j.cnki.1000-4092.2019.02.005
* 收稿日期：2018-09-16；修回日期：2019-02-15。
作者簡介：馬振鵬（1986-），男，工程師，中國石油大學（北京），環境工程專業碩士（2014），主要從事油氣田環境保護方面相關研究，通訊
地址：710075西安市科技二路75號陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院，E-mail：jackma87@126.com。
低滲透油氣藏成為勘探開發最重要的領域之
一，資料表明，低滲透油藏已占當年油氣探明儲量
的四分之一以上，國內外的實踐證明水力壓裂是現
階段開采低滲透油氣藏無可取代的技術，對于油氣
田穩產、增產起到重要作用［1］。壓裂過程中需水量
巨大，據報道通常單井的壓裂需水量在幾千方至上
萬方，致使壓裂返排液產生量達數千方。通常壓裂
液由稠化劑、交聯劑、黏土穩定劑和助排劑等有機、
無機藥劑組成［2］。近段時間以來，胍膠體系壓裂液
因其具有較好的攜砂性能、濾失控制性能和流變控
制特性被廣泛用于壓裂增產，創造很好的增油增氣
效果。大量胍膠壓裂液的使用致使其返排液具有
產量大、污染物濃度高、成分復雜、乳化嚴重和體系
穩定等特點，相比常規油田生產污水處理難度大幅
增加［3］。因此針對胍膠體系壓裂返排液開發低成
本、高效率的處理后回用工藝，形成高效環保的壓
裂返排液回用處理技術，對于保護生態環境，節約
水資源具有重要意義［4-5］。本文采用“水質調節-絮
凝-O3氧化”工藝對壓裂液返排液進行處理，探索了
各工藝參數對處理效果的影響，考察了用處理后的
返排液回配滑溜水壓裂液的性能。
1 實驗部分
1.1 材料與儀器
硫酸亞鐵、鹽酸、氫氧化鈉、重鉻酸鉀、硝酸銀、
硫酸鐵、硫酸銀、氯化鉀，分析純，西安化學試劑
廠。減阻劑ZYHL-1，工業品，東營琢玉能源科技有
限責任公司；助排劑B-1003，工業品，廣東中聯邦精
細化工有限公司；殺菌劑RX-503，工業品，陜西日新
石油化工有限公司；絮凝劑IF-A、絮凝劑IF-F、絮凝
劑IF-S、助凝劑FA-B、助凝劑FA-Y、助凝劑FA-E，均
為本單位自主研發。快速細菌測試瓶，北京華興化
學試劑廠；腐蝕掛片，20#鋼，揚州科力環保設備有
限公司。
油田化學2019 年
ZNN-D6S型六速旋轉黏度計（北京路業通達科
技有限公司）；ICS5000 型離子色譜儀（美國戴安公
司）；ZR-6 型六聯混凝試驗攪拌器（上海標卓科學儀
器有限公司）；0300822J 便攜式濁度計（美國哈希公
司）；Microtrac S3500 型激光粒度儀（美國麥奇克有
限公司），SPECORD200 型紫外分光光度計（德國耶
拿公司）；CF-YG-20 型臭氧發生器（北京山美水美
環保高科技有限公司）。
1.2 實驗方法
胍膠壓裂返排液水質分析方法參照SY/
T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分
析方法》執行［6］；滑溜水壓裂液性能（包含pH值、表
觀黏度、表面張力、界面張力、配伍性、黏土防膨
率、降阻率、巖芯基質滲透率損害率等性能）按照
標準DB.61/T 575—2013《壓裂用滑溜水體系》［7］
進行測試。
取500 mL的返排液，加入NaOH 調節pH 值至
9，反應1 min，先加入絮凝劑并快速攪拌2 min，再加
入助凝劑慢速攪拌3 min 后靜置，測定上層清液中
懸浮物（SS）的含量，以確定絮凝劑與助凝劑最佳種
類與投加量，最后進行臭氧氧化處理，根據處理液
的黏度變化確定最佳處理時間。
2 結果與討論
以鄂爾多斯盆地某油井壓裂后胍膠體系壓裂
返排液為研究對象，開展水質特性分析，針對水質
特點研究開發了“水質調節-絮凝-O3氧化”三步法處
理工藝，用處理后的水回配滑溜水壓裂液，根據
DB.61/T 575—2013《壓裂用滑溜水體系》標準檢測
所配制滑溜水壓裂液的性能，以此來評價處理工藝
處理效果。
2.1 胍膠返排液水質特性分析
鑒于地質條件、壓裂液體系和施工工藝等條件
的差異，在壓裂施工現場不同的返排期，返排液的
組成和性質有較大的差異［8］。選取一口有代表性的
延長油田某壓裂作業油井，對其壓裂返排液進行水
質特性分析，結果如表1 所示。該油井胍膠壓裂返
排液的pH值在7.0數8.0 之間，不含硫化物，含油量
低，礦化度較高，腐蝕性較大；顯著特征是總鐵含量
高（30數40 mg/L），黏度高（1.8數2.1 mPa·s），懸浮物
含量高（100數130 mg/L），細菌含量高。
2.2 處理工藝
針對該返排液總鐵含量高、黏度高、懸浮物高
和細菌含量高的“四高”特點，開展了除鐵、降黏、降
懸浮物和細菌含量的研究工作。
2.2.1 水質調節+絮凝沉降處理
將體系的pH 值調至弱堿性，可強化體系的絮
凝和臭氧氧化效果。向3 份返排液樣品中加入堿
劑，分別調節pH 值為9.0、10.0、11.0，然后加入600
mg/L 絮凝劑IF-A 和0.5 mg/L 的助凝劑FA-Y，觀察
最佳處理效果。加入堿劑后，水樣由黑色逐漸變為
墨綠色，并伴隨有細小絮體生成，絮體沉降速度較
慢；加入絮凝劑IF-A 后，細小絮體迅速凝聚增大，但
絮體較松散，沉降速度較慢；加入助凝劑FA-Y后絮
體進一步凝聚成團，變得緊實，大部分絮體逐漸沉
降下來。當pH 值為9.0 時，絮體沉降速度最快，且
沉降較徹底，上層清液最澄清，故pH 值優選為9.0，
處理后鐵離子含量降至0.35 mg/L。
絮凝劑IF-A、IF-F 和IF-S 的用量對絮凝效果的
影響見圖1，壓裂返排液pH 值9.0，助凝劑FA-Y 加
量0.5 mg/L。由圖1 可知，3 種絮凝劑均對返排液中
的懸浮物（SS）有較明顯的去除效果，隨著絮凝劑濃
度的增大，SS 去除率也逐漸增大；當絮凝劑濃度繼
續增加時，對SS 的去除效果增加不明顯，甚至有所
降低。3 種絮凝劑中絮凝劑IF-A 的絮凝效果最為突
表1 延長油田某油井胍膠壓裂返排液的水質特性*
*1≤n＜10，SY/T5329—2012 指平均空氣滲透率≤0.01 μm2地層
的注水水質指標；**ND 表示未檢出。
項目
pH值
總鐵（/ mg·L-1）
黏度（/ mPa·s），20℃
硫化物含量（/ mg·L-1）
礦化度（/ mg·L-1）
懸浮物含量（/ mg·L-1）
懸浮物顆粒粒徑中值/μm
含油量（/ mg·L-1）
平均腐蝕率（/ mm·a-1）
細菌/ （個·mL-1）
SRB
TGB
FB
前期
7.27
39
2.05
ND**
8098
102
5.7
0
1.10
103
104
104
中期
7.19
41
1.98
ND**
8601
116
6.9
0.8
1.13
103
≥105
105
后期
7.30
35
1.89
ND**
8827
128
6.5
0.6
1.25
≥104
≥105
105
注水水質
指標*
/////
≤1.0
≤1.0
≤5.0
≤0.076
n×10
n×102
n×102
216
第36 卷第2 期馬振鵬，李輝，楊志剛等：“水質調節-絮凝-O3氧化”工藝處理胍膠壓裂返排液及回用技術
出，在加量為800 mg/L 時，SS 去除率最高，為93%，
綜合考慮SS 去除率與藥劑成本，確定選用絮凝劑
IF-A，加量為800 mg/L。
助凝劑的種類（FA-B、FA-Y 和FA-E）和加量對
絮凝效果的影響如圖2 所示，壓裂返排液pH值9.0，
絮凝劑IF-A 加量800 mg/L。隨著助凝劑濃度的增
高，SS去除率逐漸增大，加量在0.5 數2.0 mg/L的范
圍內，SS 去除率均可達到85%以上；當助凝劑FA-B
用量為1.0 mg/L 時，SS 含量降至2.50 mg/L，去除率
達到97.5%，濃度再增加時去除率沒有明顯的變
化。綜合考慮藥劑成本與去除率，確定選用助凝劑
FA-B，加量為1.0 mg/L。
2.2.2 O3氧化處理
O3作為一種環保高效的高級氧化技術，已經被
廣泛應用在水處理領域［9］。O3的氧化能力強，能將
大分子有機物氧化為小分子有機物，甚至可以將部
分氧化物氧化為CO2和水［10］。胍膠壓裂返排液含有
較高濃度的大分子有機物，導致其黏性較高，降低
返排液的黏性是主要處理目的之一［11］。
延長油田某油井胍膠壓裂返排液經過“水質調
節- 絮凝沉降”處理后，其黏度降至1.52 mPa·s
（20℃，剪切速率170 s-1），應用臭氧進一步處理后返
排液中的大分子有機物被氧化為較小分子的有機
物，可使返排液的黏度進一步降低。在通臭氧量30
mL/min 處理500 mL返排液的情形下，臭氧（O3）作
用不同時間后返排液的黏度變化如圖3 所示。由圖
3 可知，隨著通入O3時間的延長，胍膠壓裂返排液的
黏度也隨之顯著降低。當通入時間為40 min 時，返
排液的黏度降至1.28 mPa·s（20℃，剪切速率170
s-1），繼續延長通氣時間，返排液的黏度降低不明
顯。綜合考慮處理成本與處理效果，確定O3通氣量
為30 mL/min，通氣時間為40 min。
經過“水質調節-絮凝-O3氧化”處理后的返排液
中的總鐵含量降為0.35 mg/L、黏度（20℃，170 s-1）降
為1.28 mPa·s、懸浮物含量降為2.50 mg/L、含油量
為0，此外，臭氧在水中也體現了很好的殺菌作用，
細菌含量顯著降低，SRB 菌數降為101個/mL，TGB
菌數降為102個/mL，FB菌數降為101個/mL。
2.3 胍膠返排液的處理液回配滑溜水壓裂液的效果
參照標準DB.61/T 575—2013《壓裂用滑溜水體
系》，用處理后水配制滑溜水壓裂液，對其相關性能
指標進行評價。實驗配方為：清水+0.075%降阻劑
ZYHL-1+0.5%助排劑B-1003+1.0%KCl+0.1%殺菌
劑RX-503，結果見表2。由表2 可知，胍膠體系壓裂
返排液經“水質調節-絮凝-O3氧化”三步法處理后所
配制的滑溜水壓裂液的各項性能與自來水配制的
滑溜水壓裂液性能相近，且均達到DB.61/T 575—
2013《壓裂用滑溜水體系》標準，能夠滿足現場壓裂
液配制用水要求。
SS去除率/%
絮凝劑加量/（mg·L-1）
圖1 絮凝劑種類和加量對SS去除率的影響
圖2 助凝劑種類和加量對SS去除率的影響
圖3 胍膠壓裂返排液黏度隨O3作用時間變化
（20℃、170 s-1）
SS去除率/%
100
90
80
70
60
50
0 0.5 1.0 1.5 2.0
助凝劑加量/（mg·L-1）
黏度/（mPa·s）
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
O3作用時間/min
0 10 20 30 40 50 60
100
90
80
70
60
50
600 800 1000 1200 1400
IF-A
IF-F
IF-S
FA-B
FA-Y
FA-E
217
油田化學2019 年
3 結論
基于延長油田某油井胍膠壓裂返排液的水質
特性，采用“水質調節-絮凝-O3氧化”處理工藝，先向
將壓裂返排液的pH 值調至9.0，然后加入800 mg/L
絮凝劑IF-A 和1.0 mg/L 助凝劑FA-B，再在通臭氧
量30 mL/min 處理500 mL 返排液的情形下通氣處
理40 min，處理后水質較好，基本控制指標較為理
想。采用處理后的水配制滑溜水壓裂液的性能與
用自來水配制的滑溜水壓裂液相當，達到了DB.61/
T 575—2013《壓裂用滑溜水體系》的標準，實現了廢
水的再利用，未來將在現場應用開展探索。
參考文獻：
［1］ 陳明燕.大牛地氣田壓裂返排廢液催化氧化聯合處理實驗［J］.
天然氣工業，2012，32（3）：113-116.
［2］ 范紅良.國外頁巖氣壓裂返排液處理新技術綜述［J］. 資源節約
與環保，2016（4）：16-16.
［3］ 劉小建，JOHN C. 高級氧化技術在壓裂返排液深度處理中的應
用［J］. 油氣田環境保護，2014，24（6）：57-59.
［4］ 林孟雄，杜遠麗，陳坤，等. 復合催化氧化技術對油氣田壓裂返
排液的處理研究［J］. 環境科學與管理，2007，32（8）：115-118.
［5］ 高燕，趙建平，紀冬冬. 二級氧化-混凝法實現壓裂返排液重復
利用［J］. 水處理技術，2015（11）：115-118.
［6］ SY/T5329—2012，碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法
［S］. 北京：石油工業出版社，2012.
［7］ DB.61/T 575—2013，壓裂用滑溜水體系［S］. 陜西：陜西省質量
技術監督局，2013.
［8］ 謝起航，焦淑倩，閆夢洋，等. 頁巖氣返排水處理新工藝研究
［J］. 武漢理工大學學報，2015，37（6）：81-86.
［9］ 陳琳，劉國光，呂文英.臭氧氧化技術發展前瞻［J］. 環境科學與
技術. 2004，27（z1）：143-145.
［10］ 許劍，李文權. 頁巖氣壓裂返排液處理工藝試驗研究［J］. 石
油機械，2013，41（11）：110-114.
［11］ 冀忠倫，周立輝，趙敏，等. 臭氧催化氧化處理壓裂廢液的實
驗研究［J］. 環境工程，2011（s1）：117-119.
表2 處理液和自來水分別配制的滑溜水壓裂液性能對比
項目
pH值
表觀黏度（/ mPa·s）
表面張力（/ mN·m-1）
界面張力（/ mN·m-1）
配伍性
黏土防膨率/%
降阻率/%
巖芯基質滲透率損害率/%
處理后水配制滑溜水壓裂液
7.2
5.0
25.0
0.25
與地層水混合無沉淀或絮凝
各添加劑之間混合無沉淀
85.0
65.0
23.0
自來水配制滑溜水壓裂液
7.0數7.5
3.0數6.0
20.0數23.0
0.2數0.3
與地層水混合無沉淀或絮凝
各添加劑之間混合無沉淀
80.0數88.0
63.0數68.0
17.0數22.0
性能指標
7.0數7.5
≤10.0
≤28.0
≤1.0
與地層水混合無沉淀或絮凝
各添加劑之間混合無沉淀
≥80.0
≥50.0
≤30.0
Treatment and Reuse of Guar Gum Fracturing Flow-back Fluid Using the Technology of“Water Quality
Regulation-flocculation-ozone Oxidation”
MAZhenpeng1，LI Hui1，YANG Zhigang1，YU Tiantian2，MATianqi1，ZHANG Shuxia1
（1. Research Institute of Yanchang Petroleum（Group）CO.LTD，Xi’an，Shaanxi 710075，P R of China；2. Beijing Municipal Changping District Water
Affairs Bureau，Changping，Beijing 102200，P R of China）
Abstract: Based on the analysis of the water quality characteristics of the guar gum fracturing flow-back fluid（GGFFBF）from a
certain oil well in Yanchang oilfield，the process of water quality regulation-flocculation-O3 oxidation was carried out to treat the
GGFFBF and the treated GGFFBF was reused to prepare the slick water fracturing fluid. The effects of various process parameters
on the treatment effect were explored. The results showed that when adjusting the pH value of the 500 mL GGFFBF to 9.0 and
adding 800 mg/L flocculant IF-A and 1.0 mg/L coagulant FA-B，and then pumping O3 for 40 min at a speed of 30 mL/min，the
treated GGFFBF was colorless，clear and transparent，and the water quality was good. The SS content was less than 3.0 mg/L，the Fe
ion content was below 0.5 mg/L，the viscosity was reduced to 1.28 mPa·s，and the bacterial content was low. The slick water
fracturing fluid was prepared with the treated GGFFBF，and the performance of the slick water fracturing fluid was similar to that of
the slick water fracturing fluid prepared with tap water，according with DB.61/T 575—2013 standard. The treated GGFFBF met the
requirements for water preparation for slick water fracturing fluid.
Keywords: guar gum；fracturing flow-back fluid；flocculation；ozone oxidation；slippery water fracturing fluid
218

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