陶瓷膜处理页岩气压裂返排液防垢污染研究

doi:10.11894/iwt.2019-0224

工业水处理 ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (2): 19-22. doi: 10.11894/iwt.2019-0224

陶瓷膜处理页岩气压裂返排液防垢污染研究

任宏洋^1,²(),汪佳敏¹,祝伟³,余婷婷⁴

1. 西南石油大学化学化工学院, 四川成都 610500
2. 四川省环境保护油气田污染防治与环境安全重点实验室, 四川成都 610500
3. 塔里木油田公司质量安全环保处, 新疆库尔勒 841000
4. 中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院, 四川成都 610000

收稿日期:2019-08-14 出版日期:2020-02-20 发布日期:2020-02-22
作者简介:任宏洋(1980-),博士,副教授。E-mail:renhongyang@swpu.edu.cn
基金资助:
国家科技重大专项(2016ZX05062)

Study on scale prevention of shale gas fracturing backflow fluid treated by ceramic membrane

Hongyang Ren^1,²(),Jiamin Wang¹,Wei Zhu³,Tingting Yu⁴

1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China
2. Sichuan Key Laboratory of Oil and Gas Field Pollution Prevention and Environmental Safety, Chengdu 610500, China
3. Quality, Safety and Environmental Protection Department, Tarim Oilfield Company, Korla 841000, China
4. Safety, Environmental Protection & Technology Supervision Research Institute of Southwest Oil and Gas Field Company, Chengdu 610000, China

Received:2019-08-14 Online:2020-02-20 Published:2020-02-22
Supported by:
国家科技重大专项(2016ZX05062)

摘要/Abstract

摘要：

对某页岩气井压裂返排液结垢趋势进行了分析，并探讨了采用陶瓷膜处理压裂返排液过程中温度、pH、跨膜压差、料液循环量以及过滤时间对膜污染的影响。研究结果表明，压裂返排液的碳酸钙结垢趋势最显著，控制料液pH为5~6，温度在40℃以内可减缓结垢过程。当跨膜压差为0.12 MPa，料液循环量为30 L/min，清洗周期为4 h时，可有效降低膜结垢污染。

关键词: 页岩气, 压裂返排液, 无机陶瓷膜, 结垢

Abstract:

The scaling trend of the fracturing backflow fluid from a shale gas well was analyzed. Then the influences of temperature, pH, trans-membrane pressure, reflux flow and filter time on the fouling of membrane were investigated in the treatment of fracturing backflow fluid by the inorganic ceramic membrane. It was showed that the scaling trend of calcium carbonate was the most significant in the fracturing backflow fluid. Besides, the scaling process decreased when the pH was controlled at about 5-6, and the temperature was maintained within 40℃. The fouling of the ceramic membrane could be effectively reduced under the condition that the trans-membrane pressure was about 0.12 MPa, the reflux flow was about 30 L/min, and the cleaning cycle was about 4 hours.

Key words: shale gas, fracturing backflow fluid, inorganic ceramic membrane, scaling

中图分类号:

X703

任宏洋,汪佳敏,祝伟,余婷婷. 陶瓷膜处理页岩气压裂返排液防垢污染研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(2): 19-22.

Hongyang Ren,Jiamin Wang,Wei Zhu,Tingting Yu. Study on scale prevention of shale gas fracturing backflow fluid treated by ceramic membrane[J]. Industrial Water Treatment, 2020, 40(2): 19-22.

https://gyscl.magtechjournal.com/CN/Y2020/V40/I2/19

图/表 8

参考文献 7

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2	Jiang Qiying , Rentschler J , Perrone R , et al. Application of ceramic membrane and ion-exchange for the treatment of the flowback water from Marcellus shale gas production[J]. Journal of Membrane Science, 2013, 431, 55- 61. doi: 10.1016/j.memsci.2012.12.030
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离子	质量浓度/(mg·L^-1)	物质的量浓度/(mol·L^-1)
Ca²⁺	689	1.7×10^-2
Mg²⁺	77.41	3.2×10^-3
Ba²⁺	215.1	1.6×10^-3
Na⁺	13 485	0.59
SO₄^2-	288	3.0×10^-3
HCO₃^-	352	5.8×10^-3
Cl^-	21 500	0.60

离子	质量浓度/(mg·L^-1)	物质的量浓度/(mol·L^-1)
Ca²⁺	689	1.7×10^-2
Mg²⁺	77.41	3.2×10^-3
Ba²⁺	215.1	1.6×10^-3
Na⁺	13 485	0.59
SO₄^2-	288	3.0×10^-3
HCO₃^-	352	5.8×10^-3
Cl^-	21 500	0.60

化合物	溶度积常数(K_sp)	离子积(IP)	是否沉淀
CaCO₃	3.36×10^-9	9.86×10^-5	沉淀
BaCO₃	5.10×10^-9	9.28×10^-6	沉淀
MgCO₃	6.82×10^-6	1.86×10^-5	沉淀
CaSO₄	9.10×10^-6	5.10×10^-5	沉淀
BaSO₄	1.10×10^-10	4.80×10^-6	沉淀

化合物	溶度积常数(K_sp)	离子积(IP)	是否沉淀
CaCO₃	3.36×10^-9	9.86×10^-5	沉淀
BaCO₃	5.10×10^-9	9.28×10^-6	沉淀
MgCO₃	6.82×10^-6	1.86×10^-5	沉淀
CaSO₄	9.10×10^-6	5.10×10^-5	沉淀
BaSO₄	1.10×10^-10	4.80×10^-6	沉淀

元素	质量分数/%	原子数分数/%
C	19.89	36.27
O	24.17	33.10
Na	8.36	7.97
Si	7.71	6.02
Cl	6.38	3.94
Ca	2.37	1.30
Ba	3.53	0.56
Mn	4.40	1.75
Fe	23.19	9.10

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