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【系列专题】页岩油生存有道:水处理的奥妙(2)

【系列专题】页岩油生存有道:水处理的奥妙(2)

水是万物之源,更是页岩油气持久发展的关键。

来自 | E&P
编译 | 二丫 张德凯

如果你让任何一个在非常规页岩油场的操作工说出一个苦恼他们的最基本问题,那相信至少有一半以上的回答会有关于水。由于有限的淡水供应、公众和监管力度的逐渐增加以及少而且远的废水处理途径,页岩操作工正面临着日益严峻的环境和经济压力。

虽然水力压裂技术促进了美国页岩气资源的开发,但是也大大增加了油气行业的用水量。美国地质调查局的报告表明,在过去的十几年中,压裂作业的平均年度用水量从每口油气井17 .7万加仑增加到了每口油井400多万加仑,每口气井510多万加仑。

华尔街日报曾报道,油气生产商为了降低成本、维持油气供应量,在水资源保护和废水循环利用方面投入了许多金钱和精力。即使在当今低油价的情况下,油气生产商们仍然在努力处理这些废水,不惜缩减其他方面的开支。

技术升级,水管理、处理工艺得到优化

【系列专题】页岩油生存有道:水处理的奥妙(2)

Gradiant Energy Services提供多种水处理工艺,包括游离化合物杀菌、选择性化学分离、游离气体浓缩器等。该方案将盐、水与电力结合,在形成的混合溶液中实现硫酸盐还原菌和生酸细菌的净化。Gradiant Energy Services的杀菌系统可移动,且处理量高达到120bbl/min,通过使用该技术,即可确保开发商重新注入井中或是作用于油藏的废水无菌。

合理的杀菌方案可以长效抑制细菌存在诱发的相关问题,例如H2S腐蚀。选择性化学分离主要用于处理产出水/回流水,之后将处理过的盐水继续用于压裂作业,该技术采用了Gradiant Energy Services公司的特殊算法,得到理想的化学药剂使用量,配合层状澄清器实现废水的净化,目前该装置的最大处理量为10,000 bbl/d。此外,Gradiant Energy Services的气体浓缩器是一种蒸发系统,通过将废水中的游离气体蒸发脱除减少作业现场废水处理体积,能够显著降低废水运输量。同样,该设备可移动,且通过湿法将废水体积减小。在气体的蒸发过程中,Gradiant Energy Services的专利技术(泡罩塔)可有效防止固体颗粒的挥发,气体挥发装置的处理量约为1,000 bbl/d。

新型支撑剂减少产出水量,提高产量

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Hexion公司的AquaBond支撑剂全部为树脂涂层沙粒,具有多种粒径规格,包括20/40, 30/50和40/70。相比于常规支撑剂,AquaBond支撑剂颗粒的化学树脂涂层技术能够降低地层水的产出量,同时保持油气产量不受影响。通过减少废水储存、处理量,降低了成本,无形中增加了开发商的收益。除了减少地层水产出这一特点,AquaBond支撑剂的Stress Bond技术同时也具备其他树脂涂层支撑剂的特点,包括支撑剂回流控制、抑制支撑剂碎屑生成、最小化支撑剂嵌入地层以及提高油气产量等。

使用AquaBond支撑剂可有效提高油气产量。正如在Granite Wash区块的应用案例所示,相比于常规支撑剂,AquaBond在12个月的应用中平均提高产量36%,效果非常明显。这些支撑剂通过降低采出水产量,提高油气产量,达到了最大化油田收益、降低桶油成本的目的。目前,AquaBond支撑剂在北美得到了大规模应用,尤其是在产出水多的地区。总之,AquaBond既能降低废水产量及处理费用,又能提高油气产出,开发商收益明显提高。

新型分离系统有效将废水中原油分离

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采用微生物技术技术处理前后(2小时)对比图

鉴于非常规油气藏完井、开采等过程的巨大耗水量,废水循环/处理重要性日益凸显。Locus Bio-Energy Solutions LLC利用该公司的专利技术,成功开发了一套微生物废水处理技术,对于分离回流水及采出水中的原油非常有效。该技术环境友好,无污染,在废水回收利用及采出水回注等应用中均有应用。新产品可迅速去乳化废水中夹带的原油,使固体杂质(如结构、细沙等)迅速从盐水中分离。当原油被分离后,只需以机械的方式将其收集,无需担心杂质存在等问题,在以上整个过程中都不适用有毒化学物质,并且操作简单。

水平油水分离罐替代传统卸油罐及转移泵

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NOV推出的水平油水分离罐不仅能提高IOR,还能带来其他方面收益。该设备主要用于替代常规/高级垂直油水分离罐,效率更高,在其设计中还充分考虑了压裂回流液及含盐废水处理问题。目前,新型水平油水分离罐在Permian Basin和Marcellus Shale都已得到应用。结果显示,单个水平油水分离器作用相当于多个卸油罐、垂直油水分离器和转移泵。相对于传统的垂直油水分离罐,水平设备的原油回收率更高,且所用时间更短。我们都知道,随着压裂作业频率逐渐增加,废水中的固体含量也更高,这也意味着更高频率的储油罐清洗作业。为了解决这一问题,NOV推出了固体杂质流态化解决方案Tore,可在水平油水分离罐汇总迅速将固体杂质分离,同时不会对油水分离造成影响。此外,水平油水分离罐还结合了NOV的含盐废水优化方案,此前该方案多用于优化废水品质及低杂质原油的获得。如果将NOV的WaterWolf动态原油回收系统与脱砂模块结合,那么整个废水处理过程将会更加的高效。

新型技术有效脱除难溶有机/无机杂质

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OriginClear公司的Electro Water Separation(EWS)能够有效移除难溶的有机/无机杂质,如采出水中的分散油滴和悬浮固体杂质等。EWS系统主要使用电流与阳极形成电场,打破油/水乳液平衡,使悬浮的固体杂质或油滴聚合并漂浮于水面,之后即可轻松回收利用或直接当作杂质处理。近日,OriginClear公司为EWS新增加了一个模块—Advanced Oxidation,利用原技术的电场可移除废水中可溶性杂质,包括氨、H2S、金属离子及其他难以移除的化学物质。通过EWS的整个处理过程,Advanced Oxidation能够有效杀菌,并将重金属离子及可溶性有机杂质氧化去除。

将以上两种技术结合得到的EWS:AOx是一款模块化、节能、连续且易于操作的废水处理方案。EWS:AOx适用于所有类型废水的处理,由于其处理流程位于过滤器和过滤膜之前,EWS:AOx不仅能提升处理后的水质,还能显著延长其他水处理设备的使用寿命。在实际应用中,EWS:AOx能够Colorado气井废水浑浊度降低99.9%,其他杂质如固体颗粒、碳氢化合物均低于环保标准,在West Texas,Monterey和Niobrara的应用中也得到了相同的结果。

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二丫
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(北京),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系二丫(QQ295900524;微信13132550596)

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