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告别“水赤字”:迈源技术让页岩气开采废水实现循环回用

迈源科技 2025-10-16 97


除了传统气田,如今越来越多的天然气,是从坚硬的页岩层里“挤”出来的——它就是页岩气。作为一种清洁高效的非常规油气资源,页岩气不仅能缓解能源压力,还能减少碳排放。但很多人不知道,开采页岩气就像在石头里找水,过程中会遇到一个关键挑战:废水处理。

 

先搞懂:页岩气为啥藏在“石头缝”里


      页岩气,简单说就是吸附在页岩层中的天然气。和传统天然气藏在地下大溶洞不同,页岩的质地像书页一样细密,天然气就被困在纳米级的微小孔隙里,就像海绵里的水,很难自然流出。那怎么把它开采出来呢?目前主流的开采技术是“水平井+水力压裂”。先钻一口垂直井深达千米,再转向水平钻进,让井筒沿着页岩层延伸数百米;然后用高压泵将混合了水、沙子和少量化学剂的压裂液注入地下,像千斤顶一样把页岩层压出密密麻麻的裂缝;沙子会支撑住裂缝,天然气就能顺着裂缝流到井筒,最终被开采到地面。一口页岩气井的压裂作业,往往需要注入几万吨甚至十几万吨水。这些水在完成任务后,一部分会随着天然气一起返排到地面,形成压裂返排液——这就是页岩气开采中最受关注的废水来源。

 

废水处理:页岩气开采“环保必答题” 

页岩气开采产生的压裂返排液可不是普通的水,它的成分相当复杂。既有未完全反应的压裂液化学剂(如帮助降低黏度的胍胶、防止管道腐蚀的杀菌剂),还有从地层中带出来的盐类(总溶解固体TDS常超10万mg/L,是海水的3倍)、石油类物质和微量重金属。如果随意排放,会对土壤和地下水造成严重污染,尤其是我国页岩气产区多在四川、新疆等水资源相对匮乏的地区,废水处理更是重中之重。

 

那行业是如何处理页岩气开采废水的?目前已形成一套成熟的处理流程,核心是“预处理+深度处理+循环回用”,让废水从“污染物”变成“可再利用资源”。

  

1、预处理:先给废水“做减法

 

第一步要去除废水中的“大块杂质”,避免后续处理设备堵塞。常用的方法有两种:

 

1.1、气浮除油

 

向废水中通入微小气泡,油滴会附着在气泡上浮到水面,再通过刮油板收集,能把石油类物质从几百mg/L降到50mg/L以下,去除率超90%。

 

1.2、混凝沉淀+过滤

 

加入混凝剂(如聚合氯化铝),让水中的悬浮物(如残留的压裂砂、泥沙)抱团形成大絮体沉淀;再经过砂滤或超滤膜过滤,把悬浮物浓度降到10mg/L以下,让废水变得“清澈”。

 

2、深度处理:攻克“高盐高COD”难关

 

预处理后的废水,还含有高浓度的盐和难降解的有机物(COD值较高),需要进一步深度处理。常用的方法有两种:

 

2.1、脱盐处理

 

如果废水要回用于压裂液配制,必须降低盐度。行业常用“反渗透(RO)膜技术”,就像给废水装了一道“精细筛子”,能截留99%以上的盐离子和小分子有机物,产出的淡水可直接用于下次压裂。

 

2.2、蒸发结晶

 

对于盐度特别高的废水,会用到“机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发技术”。它通过回收蒸汽的热量,将废水加热蒸发,冷凝后的水可达标排放或回用,剩下的盐分则结晶成固体,经过处理后还能作为工业盐回收,实现“零液排放”。

 

       3、循环回用:废水变“资源”的关键

 

        在页岩气产区,水资源宝贵,处理后的废水优先回用于压裂作业。在最大程度回注的基础上,可对外排废水进行脱盐净化,处理后可作为城市杂用水或灌溉水,灌溉标准可参考我国《农田灌溉水水质标准》(GB 5084-2021) ,构建“油气生产-水处理-生态农业”三位一体的体系。不仅降低了环保压力,还大幅节约了水资源成本,实现了“开发与保护”的双赢。

 

页岩气:清洁未来的“能源新力量”

       可能有人会问,既然开采过程需要处理大量废水,为啥还要大力发展页岩气?答案很简单:页岩气是优质的清洁能源。

 

      相比煤炭,页岩气燃烧时产生的二氧化碳排放量减少50%以上,几乎不产生二氧化硫和粉尘。作为天然气的重要补充,它能替代部分煤炭用于发电、供暖,助力“双碳”目标实现。我国页岩气资源丰富,已探明地质储量超100万亿立方米,随着开采技术和环保技术的不断进步,页岩气将成为保障能源安全、推动能源结构转型的重要力量。从“石头缝”里开采清洁能源,再用先进技术解决废水难题,页岩气的开发历程,正是能源行业“绿色发展”的生动写照。未来,随着技术的持续创新,我们不仅能用上更清洁的能源,还能更好地守护绿水青山。

 

迈源案例分享 

      在四川德阳页岩气采出水处理项目中,采用“迈源油气田废水蒸发短流程资源化/零排放处置技术”后,平均达标产水率≥92%,产水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002) 一级A标准,COD控制在50mg/L以下,氨氮控制在10mg/L以内,可直接外售,真正做到了水资源的循环利用,大幅缓解了采气用水取水困难的局面。同时,结晶盐达到工业盐标准,可作为产品售卖,实现了资源的最大化利用。

 

      该技术的核心处理设备是抗结垢板式MVR蒸发器,能有效解决因水质特性带来的设备严重结垢或处理效率下降问题。已在云贵川、陕西内蒙新疆一带交付10余套撬装一体化MVR蒸发器,证明了迈源王牌产品在油气田废水处理场景下的普适性价值,可适应不同地区、不同压裂工艺产生的油气田废水的水质、水量波动。




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