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    頁巖氣水力壓裂法的廢水處理之道

    發布日期:2016-07-19 來源:dechuan 瀏覽次數:
    導讀:因為有了水力壓裂法才有了頁巖氣在美國的蓬勃發展,但關于水力壓裂法的爭論也是此起彼伏、不絕于耳。一方認為,得益于水力壓裂法,天然氣開發熱潮引發了美國的能源變革,減

    因為有了水力壓裂法才有了頁巖氣在美國的蓬勃發展,但關于水力壓裂法的爭論也是此起彼伏、不絕于耳。

    一方認為,得益于水力壓裂法,天然氣開發熱潮引發了美國的能源變革,減少了對外國能源的依賴,并創造了國內就業機會;另一方認為,水力壓裂法是將砂、水和化學劑注入到頁巖層來提取天然氣的過程,該過程耗水量大,并且具有毒害性,將有毒化學物質泵入土地,污染了空氣和水,也給人類、野生動物和農業生產帶來了危害。兩種截然相反的觀點讓水力壓裂法成為爭議焦點。

    水力壓裂法,即借助高壓將大量水、沙子、以及化學物質的混合物通過鉆孔打入地下,對頁巖層進行液壓破碎,從而將其中的石油或天然氣儲備釋放出來的開采方法。該方法帶來了大量的油氣產量,但同時每年采出水數量也很驚人。這些水中混有烴類和其他化學物質、天然水以及壓裂井中隨著氣體一同回到地表的剩余液壓液等。該技術在消耗大量淡水資源的同時,還產生了大量需要處理的廢水。這引發了公眾和業界的擔憂。

    據統計,美國近百萬口石油天然氣井每年產生的采出水就達210多億桶。

    不少專家表示,開發一系列水處理技術,最大程度地尋求水處理過程的經濟合理性,并根據礦井在生命周期不同階段的不同需求對水進行循環利用是水力壓裂法可持續前進的一個重要因素。

    根據全球領先的水務公司威立雅公司向記者提供的相關材料顯示,水力壓裂法所使用的水包括地下水、地表水和飲用水,目前地下水使用率一般占比為45%到90%。開采一口頁巖氣井,需要耗費120萬到350萬加侖的水,而且壓裂用水要求較高,要符合特定的水質要求,要避免有腐蝕性,要與操作過程相匹配等。另外,水力壓裂法回流水,即廢水重復利用的比例一般介于15%-60%之間。

    經過多年研發試驗,威立雅公司已擁有專利技術、精密技藝來處理頁巖氣生產過程中產生的廢水或再回收利用,繼續萃取天然氣或將廢水再處理,用于其它用途,從而減少了廢水量以及污染水的儲存。

    在美國加州的圣阿爾多項目頁巖氣項目中,雪佛龍與威立雅就廢水再利用展開合作,威立雅為該項目提供集工藝流程設計、基礎工程、設備采購以及建設管理等于一體的交鑰匙工程,有效地提高采出水的回收利用水平。

    圣阿爾多項目最初的采出水水溫是99.3攝氏度,每單位采用出水中含有25ppm的散油,80ppm的碳類物,240ppm的二氧化硅,26ppm的硼,240ppm的堅硬物以及6500ppm的總溶解固體顆粒。

    為達到給水要求:總溶解固體顆粒少于510ppm, 硼少于0.64ppm,水中堅硬物如碳酸鈣少于2ppm,可回收利用75%的采出水,威立雅支招如下解決方案。一是前期處理步驟,主要依靠其專利的 OPUS技術進行散油分離,提高采出水質量,并通過系列軟化程序,用直流蒸汽發生器(OTSG)來補給水。二是散油分離系統,包括感應天然氣浮選系統以及過濾系統,將散油含量減少至0.5ppm以內。三是通過OPUS技術,其中包括多種處理步驟如熱傳導、除氣、化學軟化、媒介過濾、離子交換軟化、雙向反滲透系統等,這樣一來,經處理的污水質量顯著提高。并且,該過程中產生的固體物質也進行了脫水,并安置在垃圾掩埋場。四是系列軟化系統,包括兩級強酸性陽離子軟化器,減少給水的硬度,以滿足水質要求。

    為了節約淡水和降低作業成本,哈里伯頓公司也推出了CleanWave水處理技術創新解決方案。該技術解決了困擾作業公司多年的難題,處理或重復利用了油氣生產過程中產生的數量巨大的廢水,而且在經濟上證明可行。這項技術還在2011年美國國際石油、天然氣展會上被認為是行業領先的創新解決方案。

    美國亞利桑那州水化技術創新公司(HTI)是一家在該領域非;钴S的企業。這家公司的滲透過濾技術應用在油氣開發的鉆井廢水處理中,通過滲透膜將含鹽的提取溶液與污水分離,這樣既可以回收利用勘探和作業過程中所消耗的淡水,又降低油氣開采整體的碳足跡。

    鑒于水力壓裂法的重要意義,美國能源部下屬的國家能源技術實驗室(NETL)也在極力尋找解決壓裂過程中產生的廢水處理之道。去年8月,國家能源技術實驗室宣布,將在3年內向科羅拉多州、紐約、以及德克薩斯州的頁巖氣項目出資1030萬美元的研發資助。接受資金的企業也必須在總成本中拿出670萬美元作為投入。在國家能源技術實驗室的監督下,這些項目將對新的凈水膜進行測試,并對目前的固井措施進行評測。

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