我國當前在油田的開發過程中面臨著儲層改造、油氣田的劫探及開采的難題，其中增加油田產量的重要手段就包含壓裂技術。石油壓裂技術是指利用水的作用力，在油氣開采過程中，人為干預使地層造成裂縫，以改善油氣在地下的流動速度、流動方向和流動環境。油田壓裂技術，隨著科學技術和信息化技術的快速發展，為低滲透油田開發和增加單井油氣產量發揮了積極作用。

通過壓裂技術，能夠擴大油井供油半徑，提高儲層滲透率，降低油氣流入井底阻力。通過壓裂工藝技術能有效提供儲層裂縫滲流能力，采用壓裂技術開采油氣，對低孔低滲透和復雜斷塊油氣田是一種重要的技術措施，具有生產能力高、經濟效益強的特點。壓裂技術的應用，也會在開采油田中造成環境污染，壓裂返排液含有石油類、甲醛、瓜膠等污染物質，需做好處理工作。

本文將重點對于壓裂返排液的危害、壓裂返排液處理技術、以及壓裂返排液處理技術的創新發展做一個簡單分析，探討在油田增產中壓裂技術發揮的重要作用，以便不斷的改進壓裂技術，促進油田增產，滿足社會經濟發展的能源需求。

1、壓裂返排液的危害

1.1 土壤危害

在自然條件下，壓裂返排液污染物難以迅速講解，含有有機污染物多呈現堿性或酸性，少部分還具有毒性，盡管壓裂返排液滲透緩慢，短期內不會影響周圍環境，長期滲透下，產生污染會愈發嚴重，直接危害是周圍土壤會降低吸收鉀、氮、磷等礦物質能力，導致土壤喪失肥沃性。

1.2 難以處理

壓裂返排液所含物質較為復雜，可能含有油井鉆探時所用的膠體鉆井液，以凍膠狀態存在，也較高，造成壓裂返排液乳化程度較高，增加了處理廢液難度。其中，還存在種類較多的添加劑，也易造成環境污染，浪費資源，耗費經濟，提高處理難度。

1.3 成分復雜

壓裂返排液中還存在鐵細菌、付勝軍、硫酸鹽還原菌等在地層中生長繁殖，會堵塞、腐蝕油井設備、注水井、固安縣等，地層也會由于微生物被堵塞，降低地層滲透率。特別是壓裂液內添加諸多添加劑,導致壓裂返排液具有不易被降解、高COD、高特點，不經處理或不達標排放，則會污染地表水與地下水。

2、壓裂返排液處理技術

2.1 物理方法

2.1.1 懸浮法

該方法是在污水內添加相應物質，讓液體雜志可懸浮于水面，操作較為繁瑣復雜，工藝原理是利用氣壓性質，將污水中不易沉淀雜志，利用氣壓漂浮至污水表面，便于將污水上方漂浮雜志去除，能夠有效處理污水不溶雜質,卻無法去除其他污染物，使用較少。

2.1.2 過濾法

該方法是常見污水處理方式，主要是利用特殊膜結構，將污水中較大、較小的分子結構相互隔離，能夠去除污水污染物。在處理污水中，能夠提高處理效率，對于COD去除效率卻較低，無明顯效果。

2.1.3 絮凝法

該方法常用于高濃度廢水處理，通常混凝沉淀法可聚集液體懸浮顆粒雜質，使用方法簡單，無需特別裝備，經濟性較高卻會產生諸多沉淀物，盡管解決了污水懸浮物問題，卻也產生新問題，即怎樣處理沉淀物。但是，也有資料表明，污水使用混凝劑的效果，會隨著污水增加隨之降低，可去除石油類、懸浮物等，處理COD效果不樂觀。在壓裂返排液處理中，液體黏度較大，為達到良好混凝效果，需增加過量混凝劑，不僅會造成二次污染，還會延長處理周期，需要將過濾、絮凝法、吸附法工藝聯用，提高處理效果。

2.2 微生物法

微生物是生物處理方法，較為節能環保，處理難度卻較高，主要是利用生物達成凈水目標。以現有研究而言，壓裂反派也處理不是單一應用微生物法，需要將其和其他方法聯用，處理工藝如下:先開展預處理，增加廢水可生化性;而是培反應負荷，外部需投入碳源、氮源及所需生長因子，生成諸多綠膜，得到所需菌種，可利用菌種分解代謝功能，將有機污染物去除，具有投資少、保護生態環境的特點，卻存在處理周期長的問題。

2.3 化學方法

2.3.1 化學氧化法

壓裂返排液長期處理研究中心，發現使用化學氧化物將有機污染物氧化，具有良好效果，主要是由于壓裂返排液成分復雜，僅采取物理方法難以獲得理想效果，通過添加氧化劑，降解高分子有機物，可減少污染物濃度，多用于排除壓裂返排液有害成分，運用范圍廣泛。當前，常用化學氧化及包括高錳酸鉀、雙氧水、次氯酸鈉等，通過強氧化劑，可有效、迅速的降解廢液有害無機物與有機物，也可稱之為初級氧化法，是自由基反應。例如，污水中添加次氯酸鈉會發生水解,生成不穩定次氯酸分子，生成新生態氧，氧化性較高，可氧化廢液難以降解的污染物，斷裂污染物支鏈，改變分子結構。同時，該方法還能破壞廢液發色基團，污水色度降低，操作簡單。例如，有學者"將處理后的廢液調節pH值至中性，添加次氯酸鹽，放置于紫外燈下照射，可達到81.3%的COD去除率。

2.3.2 電化學氧化法

該方法主要是根據污染物雜質得失電子方法去除污染物,污染物得失電子后,將吸附于電極位置，通過諸多反應，達到凈水效果。氧化機理有兩種，一是直接氧化,即污染物陽極喪失電子被直接降解;二是間接氧化,電化學氧化中生成氧化性中間產物，利用中間產物將污染物氧化降解。而在實際處理污水中，兩種機制均可能存在，有研究者利用電化學氧化法對油田廢水進行處理，發現可降低廢水COD值，直至排放標準，還不會造成二次污染，實現自動化操作。

2.3.3 微電解氧化法

該方法是兼具絮凝吸附、催化氧化、氧化還原與電沉積作用的處理方法，也稱為Fe/C微電解法。在酸性水溶液內,碳粒和鐵屑形成諸多微小原電池，生成電場效應，破壞溶液分散膠體穩定體系，沉淀的膠體粒子吸附于電擊傷，可去除榮業內膠體狀態或懸浮狀態污染物。而電極反應下，產生Fe2+和[H]原子態化學活性較高，可和廢水高分子有機物產生化學反應，分解大分子物質為小分子物質，將發色基團破壞，失去發色能力。并且，Fe2+和Fe3+新生態是良好絮凝劑，堿性條件下生成、，絮凝效果良好，可吸附聚集肺水腫為電池反應生成的不溶物、不溶性膠體及懸浮物質。有學者使用微電解法對原油田壓裂廢水進行處理，先將壓裂廢水實施氧化、混凝預處理，再使用微電解法，確定最佳反應條件是pH值1.0，鐵:碳為0.67，停留時間是30min，結果顯示，COD質量濃度<150mg·L-1，總COD去除率為98.0%，滿足國家二級排放標準。通過微電解法，能夠有效去除COD，加藥量少，處理成本低，適用范圍光，卻也存在廢渣產量達，填料比例復雜，處理裝置成本高的缺點。

2.3.4 臭氧催化氧化法

在水中催化劑誘導下,臭氧產生自我分解反應，生成擁有強氧化性羥基自由基，對水中有機物具有降解氧化作用。在處理壓裂返排液中，可采取“降黏-混合反應-混凝-沉淀-臭氧催化氧化-活性炭吸附”工藝，工藝選擇高錳酸鉀為催化劑，催化氧化時間是30~60min，其投加量是1g·L-1，保證處理最終廢水滿足排放標準。該方法具有產泥量低、加藥量少的有點，卻受限于臭氧發生率低的問題。

2.3.5 光催化氧化法

在特定光照下,半導體催化劑會產生電子遷越，發生光致電子-空穴，誘發產生氫氧基，利用氫氧基強氧化性，對有機物進行講解，常用催化劑多使用等。例如，光催化氧化技術采取納米級作為催化劑，提供最佳條件，COD質量濃度低于100mg·L-1，去除率達到96%，水質滿足一級排放要求。氧化方法具有處理速度快、降解效果好的特點，是最有潛力處理方法之一，卻存在高能耗、高成本問題。

2.3.6 超聲波氧化法

該方法結合了化學技術與物理技術，是利用超聲波激發處理污水中有關化學、物理的反應，降級為污水污染物質，能夠準確控制某些反應環節，提高反應速率,一定程度上達到高標準污水處理效果。研究者通過不斷研究克制，處理技術可有效處理污水，成本較低，相比其他技術更為簡單，逐漸受到業界認可，發展前景廣闊。

2.4 多種技術聯合方法

壓裂返排液處理技術的深入研究，僅采取一種方法處理污水，難以達到處理水質要求，通常為優化處理效果，會根據實際情況，聯合使用多種技術，實現互相配合，優化處理效果。例如，五步處理法，經過五個步驟處理后，能夠減少壓裂返排液有害物質含量，達到處理標準，工藝處理流程十分簡單，對人員操作無較高要求，不會腐蝕設備，應用廣泛。此過程中，可通過物理化學脫穩后，再使用復合催化氧化、過濾等組合工藝進行返排液處理，保證處理水質滿足一級排放標準。

2.5 井下氧化處理技術

油氣井開采中，開采油氣井時間較長，會逐漸降低地層壓力，導致幽靜壓裂液返排率減小，地層將會殘留更多廢液，不僅會損害地層土壤、水資源等，也將影響采油效果。而采取井下氧化處理方式，通過處理液氧化處理返排液，能夠從地層中排擠返排液，使用處理液是有蠟溶劑、氧化劑及其他助劑構成，能夠氧化降解壓裂返排液污染物質，使得壓裂液未能徹底破膠的膠體物質進行分解，成為小分子網狀結構，減小，便于排出地層。通過此種處理液方法，可降解廢液高分子聚合物，提高壓裂返排液降解性。返排液處理，保證處理水質滿足一級排放標準。

2.6 固化法處理技術

該方法是將固化劑投入壓裂返排液內，固化處理壓裂返排液，使得廢液能夠固化成型，推土復耕。采取此種方法，不僅企業易于獲得固化材料，提高處理效果，還能簡化處理流程，處理后為動植物生長提供相應環境條件，卻存在占地面積大、處理成本高的情況，難以大規模在油田中推廣應用。

3、壓裂返排液處理技術的創新發展

在壓裂返排液處理中，傳統處理方法可能污染環境，諸多研究者著手研究清潔式處理方法，獲得良好效果。思貝倫謝企業先研究出清潔壓裂液，為解決低滲透層和高溫井開采問題，提高彈性表面活性劑抗性，開發助表面活性劑、兩性離子表面活性劑、各種鹽類等構成復合體系，后續開發抗高溫表面活性劑。我國由于清潔壓裂液研究交完，卻也獲得良好成果，劉剛芝等研究海水基壓裂液體系，主要是利用海水，承受高礦化環境能力液較強，耐高溫120℃；江倍等學者研發出SCF耐高溫清潔壓裂液，通過添加有機/無機陰離子、堿性表面活性劑獲得較強粘彈性，能夠溶于水的壓裂液。

現階段，清潔壓裂液研究中心，追求低傷害、高效、低成本，多集中于復合壓裂液研究，相比單一陰離子或陽離子清潔壓裂液，其抗溫、破膠、抗剪性能更好，使用成本低。可見，我國清潔劑研究仍有所不足，缺乏氣藏針對性，需結合儲存不同條件，顏值性質不同的清潔壓裂劑。而實際應用中，返排液通常含有諸多陽離子表面活性劑，相對分子量小，無法直接被環境降解，提高了處理難度，可能污染環境，需采取壓裂液循環工藝，收集返回液循環利用，提高使用清潔壓裂液效率。

4、結束語

壓裂返排液具有處理難度高、影響范圍廣的特點，對于油田開采勘探造成嚴重制約，盡管近幾年壓裂返排處理技術研發諸多新工藝、新方法，卻存在處理成本高、工序復雜的情況。因此，在壓裂返排液處理中，需要加強對綠色處理劑的研究，優化現有工藝，通過多種方法資源化利用壓裂返排液，降低處理難度。（來源：延長油田股份有限公司志丹采油廠）