川东地区页岩气压裂返排液处理试验研究

发布时间：2017-06-13 22:05

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【摘要】：本文以川东地区页岩气压裂返排液为研究对象,对其进行处理试验研究,以防止对土壤、地下水、地表水甚至人类健康造成伤害。基于该地区返排液水质特征和本研究返排液处置目标(本文以返排液处理后回注和重新配制成滑溜水压裂液而回用为目标),并结合混凝、Fenton氧化工艺的工艺特点及其主要用途,决定采用混凝-Fenton氧化工艺处理该地区返排液。在混凝和Fenton氧化处理试验中,均先后进行正交试验和单因素轮换试验。正交试验用来确定各个影响污染物去除效率的因素的主次顺序及其初步优组合。正交试验结束后,按照正交试验结果(影响因素的主次顺序及其初步优组合),逐一进行单因素轮换试验,以确定每个工艺各影响因素的适宜数值。在混凝试验中,选择混凝剂种类、混凝剂用量、助凝剂PAM用量、进水pH值和静沉时问为混凝处理效果的影响因素,对返排液原液进行了5因素、5水平L25(56)正交试验。正交试验结果显示,影响因素的主次顺序为：混凝剂用量混凝剂种类进水pH值静沉时间助凝剂PAM用量,初步优组合为：混凝剂PAC用量为100mg/L、助凝剂PAM用量为20mg/L、进水pH值为8、静沉时间为90min。正交试验后,按照正交试验结果,对该返排液原液逐一进行单因素轮换试验,确定了混凝工艺处理该返排液的影响因素的适宜数值,结果为：混凝剂PAC用量为80mg/L、助凝剂PAM用量为15mg/L、进水pH值为8、静沉时间为60min。在Fenton氧化试验中,选择进水pH值、H202用量、Fe2+用量、反应温度和搅拌时间为Fenton氧化处理效果的影响因素,对混凝处理出水进行5因素、5水平L25(56)正交试验。正交试验结果显示,影响因素的主次顺序为：进水pH值H202用量Fe2_用量搅拌时问反应温度,初步优组合为：进水pH值为3、H202用量为6ml/L、Fe2+用量为15mmol/L、搅拌时间为150min,反应温度为40℃。正交试验后,按照正交试验结果,对混凝工艺出水逐一进行单因素轮换试验,确定了Fenton氧化工艺处理混凝工艺出水的影响因素的适宜数值,结果为：进水pH值为3.5、H202用量为6m1/L、Fe2+用量为15mmol/L、搅拌时间为90min、反应温度为40℃。此外,H202投加方式(次数)对Fenton氧化处理效果也有一定的影响,综合考虑投加的可操作性和COD去除率,H202的投加次数定为4次。对川东地区页岩气压裂返排液经混凝-Fenton氧化工艺处理后的出水进行回注适应性评价,发现该出水与地层水的配伍性良好,且满足《气田水回注方法》(SY/T 6596-2004)中气田水回注推荐水质指标要求,表明该出水能够按照回注地层与回注井的评选要求被回注至地层中。将川东地区页岩气压裂返排液经混凝-Fenton氧化工艺处理后的出水重新配制成滑溜水压裂液,并对该滑溜水压裂液进行回用适应性评价,结果发现该滑溜水压裂液的性能满足《压裂用滑溜水体系技术规范》 (DB 61/T 575-2013)中滑溜水压裂液相关性能要求,表明该压裂液能够被用于接下来的压裂施工作业。
【关键词】：页岩气 压裂返排液 混凝 Fenton氧化 回注 重复利用
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-27
• 1.1 课题研究背景9-14
• 1.1.1 压裂液与压裂返排液简介9-12
• 1.1.2 压裂返排液的水质特征12
• 1.1.3 压裂返排液的环境影响12-14
• 1.2 压裂返排液处理现状14-24
• 1.2.1 国外压裂返排液处理现状14-21
• 1.2.2 国内压裂返排液处理现状21-24
• 1.2.3 存在的问题24
• 1.3 课题的提出和研究的主要内容24-26
• 1.3.1 课题的提出24-25
• 1.3.2 研究的主要内容25-26
• 1.4 技术路线26-27
• 第2章 工艺选择与试验设计27-52
• 2.1 试验废水来源及水质特性27-29
• 2.2 工艺选择29-32
• 2.2.1 工艺选择考虑的因素29-30
• 2.2.2 工艺选择的原则30-32
• 2.3 混凝处理工艺理论基础32-35
• 2.3.1 混凝处理工艺机理32-33
• 2.3.2 混凝剂种类33-34
• 2.3.3 混凝效果的影响因素34-35
• 2.3.4 助凝剂35
• 2.4 Fenton氧化处理工艺理论基础35-39
• 2.4.1 Fenton氧化处理工艺机理36-37
• 2.4.2 羟基自由基(OH·)的性质37-38
• 2.4.3 Fenton氧化处理工艺的影响因素38-39
• 2.5 试验方法39-45
• 2.5.1 正交试验设计法40-41
• 2.5.2 正交试验结果的统计分析41-44
• 2.5.3 单因素轮换试验法44-45
• 2.6 试验材料45-49
• 2.6.1 水样45
• 2.6.2 试剂45-46
• 2.6.3 仪器设备46-49
• 2.7 水质检测指标与分析方法49
• 2.8 试验流程49-52
• 2.8.1 混凝工艺试验流程49-50
• 2.8.2 Fenton氧化工艺试验流程50-52
• 第3章 试验结果与讨论52-68
• 3.1 混凝工艺处理试验结果与讨论52-58
• 3.1.1 正交试验52-55
• 3.1.2 单因素轮换试验55-58
• 3.2 混凝处理工艺出水水质58-59
• 3.3 Fenton氧化工艺处理试验结果与讨论59-66
• 3.3.1 正交试验59-62
• 3.3.2 单因素轮换试验62-66
• 3.4 Fenton氧化处理工艺出水水质66-67
• 3.5 本章小结67-68
• 第4章 处理出水适应性评价68-76
• 4.1 出水回注适应性评价68-70
• 4.1.1 回注层和回注井的评选要求68
• 4.1.2 出水水质评价68-70
• 4.2 出水配制的滑溜水压裂液回用适应性评价70-74
• 4.2.1 滑溜水压裂液的配制70
• 4.2.2 滑溜水压裂液性能评价70-74
• 4.3 本章小结74-76
• 第5章 结论及建议76-78
• 5.1 结论76-77
• 5.2 建议77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83

【参考文献】

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本文编号：447697