頁巖氣壓裂返排液高效回用及達標外排處理關鍵技術研究與應用.pdf

1、 p 習近平總書記多次指示批示，能源飯碗必須端在自己手里，要加快國內天然氣發展，保障能源安全p 我國頁巖氣可采資源量豐富，已成為北美之外第一個實現頁巖氣規?；_發的國家 p 四川盆地是我國最大的頁巖氣產區一、背景介紹中國頁巖氣產量規劃圖川南頁巖氣開發現場第3頁/共22頁能源保障宣傳一、背景介紹p 西南油氣田公司坐落于四川盆地，隸屬中國石油天然氣集團有限公司，是我國西南地區最大的天然氣生產和供應企業，業務覆蓋勘探開發、管輸、儲氣庫、銷售等天然氣全產業鏈，建成了我國首個完整的天然氣工業體系p 安全環保與技術監督研究院按照公司“集約化、專業化、一體化”的總體部署正式成立。系中國石油上游板塊油氣田企業

2、中唯一一家安全環保技術研究機構四川盆地地貌圖米倉山龍門山峨眉-瓦山大巴山七曜山0500 1000km成都市重慶市西南油氣田分公司天然氣計量檢測中心（2012年12月轉劃到天然氣研究院）石油天然氣川渝工程質量監督站長輸管道檢測評價中心HSE監督中心健康安全環境（HSE）監測評價及研究中心南充煉油化工總廠壓力容器檢測、成都天然氣化工總廠特種防護用品檢測等相關業務安全環保與技術監督研究院整合成立安全環保與技術監督研究院第4頁/共22頁0 50 100 150 200 250 300 350 400 010002000300040005000600070008000195819611964196719

3、7019731976197919821985198819911994199720002003200620092012201520182021新增探明儲量年產氣量/（108m3.a-1）新增探明儲量/（108m3.a-1）2004年突破100億46年2017年突破200億13年2020年突破300億3年產量持續突破產量持續突破“十四五十四五”公司天然氣產量計劃圖公司天然氣產量計劃圖p 西南油氣田公司天然氣概況“大氣田”：2022年新增天然氣地質儲量超萬億立方米，居中石油之首。天然氣產量達到383.4 億立方米，增量占中石油增量的38%。油氣當量達到3061.8 萬噸，成為中石油第四個跨入3000

4、萬噸油氣當量行列的大油氣田天然氣產量突破：2004年產量突破100億歷時46年，2017年產量突破200億歷時13年，2020年產量突破300億歷時3年，其中頁巖氣產量突破100億，2025年產量將突破500億，其中頁巖氣產量將突破220億。頁巖氣增長量將占中石油整體天然氣產量增量的50%左右一、背景介紹第5頁/共22頁p 頁巖氣壓裂返排液產排特征頁巖氣水力壓裂水資源需求大，川南地區單井壓裂用水量為35萬方，區域水資源有限，用水壓力大壓裂完成后產生大量廢水（壓裂返排液），單井返排液產量為1.53.5萬方，廢水儲存、處置壓力大 壓裂返排液暫存池壓裂返排液暫存池p 壓裂返排液處理市場巨大2022年

5、，中石油四川盆地頁巖氣壓裂返排液總量約600萬方，涉及頁巖氣開發過程的用水處理、壓裂轉水等環節的市場服務需求巨大，預計2023年頁巖氣壓裂返排液處理市場規模高達9億元產水井歷年統計情況產水井歷年統計情況0200400600800100012002011201220132014201520162017201820192020單位：口常規氣頁巖氣產水量歷年統計情況產水量歷年統計情況一、背景介紹第6頁/共22頁l 返排液水質復雜且易發生變化，儲存過程中易“變黑發臭”，現有回用處理技術適應性較差l 返排液屬于高鹽、高有機物復雜廢水，達標外排處理難度大p 壓裂返排液處理面臨的挑戰各區塊內石油類含量變化趨

6、勢序號分析項目某區塊四川省水污染物排放標準DB51/190-93一級污水綜合排放標準GB8978-1996一級1色度2懸浮物,mg/L3BOD5mg/L4CODCrmg/L5氯化物,mg/L6氨氮,mg/L7鋇,mg/L8錳,mg/L9TOC,mg/L10石油類 外排標準對比“黑臭”壓裂返排液一、背景介紹第7頁/共22頁二、核心技術1、“黑臭”壓裂返排液回用處理技術針對壓裂返排液在儲存期間水質“變黑發臭”的問題，通過顆粒物微觀元素組成分析結合水化學動力模型計算，明確了“黑臭”水的形成機理，形成了具有自主知識產權的“微界面氧化+高效藥劑混凝沉淀+介質過濾”回用處理技術，有效控制返排液“黑臭”風險

7、壓裂返排液壓裂返排液“變黑發臭變黑發臭”變黑微粒的微觀分析變黑微粒的微觀分析種類pH總鐵COD石油類總懸浮固體色度原水處理出水溶解態亞鐵濃度隨時間變化溶解態亞鐵濃度隨時間變化返排液處理前后水質變化返排液處理前后水質變化p 壓裂返排液高效回用處理技術第9頁/共22頁二、核心技術2、壓裂返排液自適應回用處理技術針對返排液水質復雜且易發生變化特征，基于對四川盆地頁巖氣返排液的全面監測分析，建立了壓裂返排液水質數據庫，形成了一套基于統計模型的水質快速分析方法，為頁巖氣廢水安全管理和處理技術的研發奠定了基礎p 壓裂返排液高效回用處理技術水質數據庫軟件水質數據庫軟件快速分析指標擬合公式快速分析指標擬合公式

8、威遠威遠長寧長寧BOD與與CODTDS與電導率與電導率Cl與與TDSNa與與TDSBa與與TDSSr與與BaCa與總硬度與總硬度Mg與總硬度與總硬度電導率與電導率與TDSTDS擬合曲線擬合曲線BODBOD與與CODCOD的擬合曲線的擬合曲線總硬度與鈣離子的擬合曲線總硬度與鈣離子的擬合曲線第10頁/共22頁2、壓裂返排液自適應回用處理技術針對現有技術（混凝沉淀）適應性較差的問題，通過全面分析返排液水質規律結合壓裂返排液數據庫，提出“自適應軟化-高效強化混凝沉淀-氧化”回用處理技術，有效提升回用處理技術的適應性及出水水質的穩定性測試項目某區塊某9井原液現有技術出水高效回用處理技術回用水推薦水質指標

9、（NB/T14002.3-2023）總礦化度，mg/L總硬度（以碳酸鈣計），mg/L總鐵，mg/L懸浮物含量，mg/LpHSRB，個/mLTGB，個/mLFB，個/mL結垢趨勢配伍性川南某區塊返排液及處理出水水質特征川南某區塊返排液及處理出水水質特征自適應回用處自適應回用處理技術理技術p 壓裂返排液高效回用處理技術二、核心技術第11頁/共22頁1、初期返排液達標外排處理技術針對壓裂返排液高鹽、高懸浮物特征，通過系統研究特征污染物處理技術，形成“氧化-軟化-強化混凝-膜法-蒸發”處理技術，處理出水優于污水綜合排放標準和四川省水污染物排放標準一級，為返排液無害化處理提供了出路返排液氧化及微觀分析返

10、排液氧化及微觀分析軟化試驗及沉降分析軟化試驗及沉降分析達標外排處理工藝達標外排處理工藝p 壓裂返排液達標外排處理技術二、核心技術第12頁/共22頁2、中后期返排液（泡排水）達標外排處理技術針對泡排水高有機物、高鹽、高氨氮特征，通過系統研究有機物、氨氮處理技術，形成“吸附耦合強化混凝-高級氧化-膜法-蒸發”處理技術，處理出水優于污水綜合排放標準和四川省水污染物排放標準一級，結晶鹽優于工業鹽一級，為泡排水無害化，結晶鹽資源化利用提供了出路p 壓裂返排液達標外排處理技術生產中后期生產初期泡排水返排液有機起/消泡劑常用工藝外排工藝外排工藝二、核心技術第13頁/共22頁三、競爭優勢序號成果類型成果名稱年

11、度授權號1發明專利一種用于水處理的電化學裝置及方法2013ZL201310355891.82發明專利一種頁巖氣壓裂返排液處理回用方法2015ZL201510964185.23發明專利一種對含硫采氣廢水進行回用處理的方法2015ZL201510906019.74發明專利一種頁巖氣壓裂返排廢液的處理方法及裝置2015ZL 2015 1 0917296.85發明專利一種壓裂返排液分析方法2016ZL 201611263189.96發明專利頁巖氣壓裂返排液預處理工藝及系統2018ZL 2018 1 0812821.37發明專利壓裂返排液的處理方法2019ZL 201910048170.X8發明專利一種

12、頁巖氣壓裂返排液達標外排處理工藝方法及其系統2021ZL 202110371241.79發明（受理）一種頁巖氣壓裂返排液應急處理方法2018201811412798.5。l 通過知識產權保護和標準制定，在頁巖氣返排液處理領域具備競爭力申報發明專利15項，其中授權8項，涵蓋返排液處理領域的主要關鍵技術，實現了處理技術的專利保護獲取軟件著作權2項，發布頁巖氣返排液領域的國家和行業標準2項，引領行業話語權專利專利標準標準第15頁/共22頁三、競爭優勢l 具有廢水相關指標檢測資質及實驗平臺具有中國計量認證（CMA）資質（證書編號為170012241777），涵蓋廢水、廢氣、土壤等7大類84項監測能力擁

13、有“國家能源高含硫氣藏開采研發中心”、“頁巖氣評價與開采四川省重點實驗室”、“HSE技術實驗室”三大實驗平臺CMACMA資質資質國家級中心國家級中心公司內部實驗室公司內部實驗室省部級實驗室省部級實驗室第16頁/共22頁l 開展多項重大科研項目研究，科研成果榮獲2022四川省科技進步獎二等獎等多項獎勵三、競爭優勢第17頁/共22頁承擔項目承擔項目獲得獎項獲得獎項l 1、“黑臭”返排液回用處理自主研發“黑臭”返排液處理裝置1套（600m3/d），在長寧-威遠國家級頁巖氣開發示范區某平臺進行生產，處理后的水質優于回用水推薦水質標準，其中總鐵、懸浮物、石油類和色度去除率分別達到99%、98%、95%、

14、99%，對儲存過程返排液“變黑發臭”控制率達100%四、現場應用現場處理裝置現場處理裝置處理效果處理效果處理后處理前第19頁/共22頁l 2、返排液自適應回用處理自主研發自適應回用處理裝置1套（720m3/d），能自適應處理不同水質返排液，處理出水水質優于回用水質標準，出水水質比手動的更好且更穩定，處理成本比手動裝置低20%，累計節水10萬余方，產值350余萬元，節約污水處理費2000余萬元四、現場應用中控系統加藥模型加藥模型處理后處理前現場裝置現場裝置現場處理情況現場處理情況測試項目返排液原水手動加藥出水自適應處理出水回用水推薦水質指標總硬度，mg/L總鐵，mg/LpHSRB，個/mLTGB

15、，個/mLFB，個/mL結垢趨勢配伍性懸浮物含量，mg/L手動、自適應裝置處理返排液效果對比手動、自適應裝置處理返排液效果對比項目名稱手動加藥藥劑費單價(元/噸水)自動加藥藥劑費單價(元/噸水)混凝劑絮凝劑純堿燒堿鹽酸合計手動、自適應裝置處理返排液成本對比手動、自適應裝置處理返排液成本對比第20頁/共22頁l 3、返排液達標外排處理自主研發返排液達標外排裝置1套（360m3/d），為返排液達標外排集中處理站（1500m3/d）建設提供技術支撐，處理出水優于污水綜合排放標準和四川省水污染物排放標準一級，結晶鹽達到工業鹽一級自主研發返排液處理裝置自主研發返排液處理裝置控制指標pHBODCOD氯化物氨氮鋇TOC總余氯總鎘總鉛有機鹵化物AOX進水水質出水水質污水綜合排放標準（GB8978-1996）一級四川省水污染物排放標準（DB 51/190-93）達標排放處理工藝進出水水質情況除pH外，其余水質指標單位均為“mg/L”返排液達標外排返排液達標外排集中處理站集中處理站四、現場應用第21頁/共22頁敬請各位領導專家批評指正！謝 謝！