本發明涉及油氣儲層壓裂改造技術領域，是一種壓裂返排液處理方法，適用于油氣田壓裂返排液循環再利用。
背景技術：
水力壓裂是油氣儲層改造的主要手段，壓裂施工消耗大量的清水，壓裂后又會產生大量的返排液，這不僅造成水資源的浪費，還會造成嚴重的環境污染。因此，壓裂返排液循環利用對于綠色化生產和可持續發展意義重大，且迫在眉睫。
壓裂液破膠后，其中的植物膠分子結構被破壞，不能起粘也不能交聯，不能直接重復使用。壓裂返排液具有粘度高、COD高、礦化度高、化學添加劑多、穩定性強、組成復雜等特點，其中有害成分如果不除去，會嚴重影響重復配液施工效果，甚至造成施工失敗。研究表明：壓裂返排液中殘余的膠液和大分子有機物會對儲層造成二次傷害，降低儲層滲透率和支撐劑的導流能力。返排液中大量的細菌會降低所配制基液的穩定性，導致基液粘度在短期大幅降低，無法滿足施工需要。返排液中Ca2+、Mg2+等含量高，會影響所重復配制基液的交聯性能，降低交聯液的流變穩定性和耐溫性能。返排液中殘余交聯劑會使所配制的壓裂液交聯，導致基液粘度過高無法施工。返排液中的殘余破膠劑會加快交聯液破膠，增大施工風險。返排液中的固體顆粒和懸浮物會對儲層造成二次傷害，降低壓裂改造效果。
公開號為106277430A，公開日為2017年1月4日的中國專利文獻公開了一種適用于氣井的壓裂返排液處理與循環利用方法，其包括以下步驟：1)殺菌處理，得到液體A；2)pH值的調節及高價金屬離子的沉淀處理，得到液體B；3)懸浮物顆粒的絮凝處理，得到液體C；4)懸浮物與沉淀物的固液分離機械設備處理，得到液體D；5)液體C中分離出的污泥的脫水處理；6)殘余交聯劑硼離子的處理，得到液體E；7)殘余過銨破膠劑的處理，得到液體F；液體F可直接用于壓裂液配制，其各項性能指標與清水配制的壓裂液性能相當。
如上述專利文獻所述，裂返排液處理一般采用生物法和氧化法除去返排液中高分子有機物，以降低返排液的COD。生物法操作簡單、成本低，但是處理過程漫長、降解不徹底；氧化法包括初級氧化、高級氧化和深度氧化，具有降解徹底、處理周期短等優點，但缺點是成本太高、對處理設備和工藝要求較高。
返排液中的細菌種類繁多，主要有硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細菌等，僅采用氧化性殺菌劑難以滅除硫酸鹽還原菌，單獨使用非氧化性殺菌劑時殺菌不徹底。
對于返排液中殘余的交聯劑，傳統處理的方法是用三乙醇胺和葡萄糖按不同比例配制掩蔽劑進行掩蔽處理。該方法的不足之處在于：不能將殘余交聯劑完全掩蔽掉，依然有少量的交聯劑發揮交聯作用；掩蔽劑會掩蔽施工期間所加的交聯劑，降低交聯效果，甚至導致施工失敗。
技術實現要素：
本發明旨在針對上述現有技術所存在的缺陷和不足，提供一種壓裂返排液循環利用處理方法，本方法采用微生物降解的方法，有效去除返排液中的大部分有機大分子物質，成本低廉且易于處理，且能有效降低COD值。利用氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑相結合的殺菌方式，殺菌范圍廣、殺菌效果更好，返排液處理后再次配制的基液穩定性好，可以放置較長時間而不影響施工。
本發明是通過采用下述技術方案實現的：
一種壓裂返排液循環利用處理方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)將壓裂返排液收集到返排液集中池中進行預處理，然后加入微生物，靜置1~5天，利用微生物降解除去大部分大分子有機物；
(2)將微生物降解后的返排液轉入反應罐中，加入高效殺菌劑，攪拌反應15~30min，進行殺菌降粘處理；
(3)加入金屬離子去除劑，攪拌5~10min，至pH=7~9；
(4)加入除氧劑，攪拌5~10min；
(5)加入絮凝劑攪拌10~15min，絮凝沉降20~30min，上層清液轉入清水罐中，下層絮凝液進入壓濾機過濾，濾液轉入清水罐；
(6)在清液中加入pH調節劑，抑制交聯。
所述的預處理是指將酸性返排液和堿性返排液混合在一起進行中和，將高礦化度的返排液和低礦化度的返排液混合在一起進行稀釋。
以壓裂返排液100重量份計，所述微生物的添加量為0.1~1%，所述微生物是由壓裂返排液、瓜膠溶液、河水、生活污水中的一種或幾種培養的，優選的百分比為：壓裂返排液0~100%，瓜膠溶液0~100%，河水0~50%，生活污水0~50%。
作為優選，所述的微生物由壓裂返排液40~50%、瓜膠溶液35~45%、生活污水5~25%混合后進行培養所得。
以壓裂返排液100重量份計，所述高效殺菌劑的添加量為0.1~0.3%。
所述的高效殺菌劑是由雙氧水和十二烷基二甲基芐基氯化銨或戊二醛殺菌劑組成；雙氧水與另外殺菌劑的質量比為1:1~2。
以壓裂返排液100重量份計，所述的金屬離子去除劑添加量為0.05~0.5%。
所述的金屬離子去除劑是碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鉀、EDTA中的一種或幾種任意比例的組合。
以壓裂返排液100重量份計，所述的除氧劑的添加量為0.1~0.2%；所述的除氧劑是硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉中的一種或兩種。
所述的絮凝劑的添加量為10~100ppm；所述的絮凝劑是聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、聚合硅酸鋁中的一種或幾種任意比例的組合。
以壓裂返排液100重量份計，所述的pH調節劑的添加量為0.01~0.05%；所述的pH調節劑是檸檬酸、草酸中的一種或兩種組成。
與現有技術相比，本發明所達到的有益效果如下：
1、本發明采用微生物降解的方法，有效去除返排液中的大部分有機大分子物質，成本低廉且易于處理，且能有效降低COD值。
2、本發明利用氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑相結合的殺菌方式，殺菌范圍廣、殺菌效果更好，返排液處理后再次配制的基液穩定性好，可以放置較長時間而不影響施工。
3、本發明所述的高效殺菌劑中含有雙氧水，雙氧水具有氧化作用，可以將微生物未徹底降解的較小分子氧化為更小的分子。微生物降解后，在殺菌階段再進行氧化處理，既能提高殺菌效果，又能進一步降低返排液的COD值，該法相對于單一的微生物降解或氧化法更具有優勢。
4、本發明采用pH調節劑改變處理后返排液的pH值，能夠完全抑制殘余交聯劑的交聯作用，徹底消除了殘余交聯劑的不利影響。該技術的優勢在于：解決了掩蔽劑難以完全掩蔽掉殘余交聯劑的問題；不存在掩蔽劑對施工期間所加交聯劑屏蔽的問題；施工階段，交聯抑制作用被解除，殘余的交聯劑可以發揮交聯作用，理論上減少交聯劑用量。
5、本發明具有工藝簡單、操作方便、處理效率高、成本低、現場應用性強等優點，該方法處理速率為300~400m3/d，采用該法處理的返排液能夠完全滿足現場再配液和施工需求。蘇里格區塊運用該法已累計處理返排液6000多m3，返排液回收利用率高達90%，試驗18井次，施工成功率100%。
附圖說明
下面將結合說明書附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明，其中：
圖1為本發明所述壓裂返排液循環利用處理方法的工藝流程圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例對本發明做進一步的詳細描述。
實施例1：蘇59區塊返排液300m3，水質發黑發臭，170s-1下初始粘度7mPa·s。加入0.45%的微生物靜置3天，170s-1下初始粘度1.2mPa·s；向反應罐中加入0.15%的高效殺菌劑，攪拌20min；加入0.1%的金屬離子去除劑，攪拌5min，至pH=8；加入0.1%的除氧劑，攪拌10min；加入60ppm的絮凝劑攪拌10min，絮凝沉降25min，上層清液轉入清水罐中，下層絮凝液進入壓濾機過濾，濾液轉入清水罐；在清液中加入0.01%的pH調劑劑，抑制交聯。
所述的微生物由壓裂返排液40~50%、瓜膠溶液35~45%、生活污水5~25%混合后進行培養所得；所述的高效殺菌劑是由雙氧水和十二烷基二甲基芐基氯化銨組成；雙氧水與十二烷基二甲基芐基氯化銨的質量比為1:1.5；所述的金屬離子去除劑是碳酸鈉；所述的除氧劑是硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉中的組合；所述的絮凝劑是聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、聚合硅酸鋁中的組合；所述的pH調節劑是檸檬酸。
返排液處理后所配制壓裂液的性能測試參照中華人民共和國石油天然氣行業標準《水基壓裂液性能評價方法》和《壓裂液通用技術條件》，標準號分別為SY/T5107-2005和SY/T6376-2008。根據設計和現場施工要求，分別從基液粘度、交聯情況、破膠情況、耐溫耐剪切能力、防膨效果、破膠后殘渣量等方面評價，得到如下結果：170s-1下，初始粘度75mPa·s，放置1天后粘度75mPa·s，放置3天后粘度72mPa·s，基液粘度滿足施工要求，且基液穩定性好。基液交聯時間為25~60s，改變交聯劑加量可調整交聯時間，交聯效果滿足施工要求。壓裂液破膠時間為10~100min，改變破膠劑的種類或加量可調整破膠時間，破膠效果滿足施工要求。壓裂液在110℃下， 170s-1剪切120min后的粘度為200mPa·s，壓裂液耐溫耐剪切性能好，滿足施工要求。壓裂液防膨率為93%（清水的為91%），滿足施工要求。壓裂液破膠后殘渣為510mg/L(清水的為500mg/L)，滿足施工要求。
實施例2：桃7區塊返排液500m3，水質發黑發臭，170s-1下初始粘度6mPa·s。加入0.8%的微生物靜置2天，170s-1下初始粘度1mPa·s；向反應罐中加入0.12%的高效殺菌劑，攪拌25min；加入0.05%的金屬離子去除劑，攪拌5min，至pH=8.5；加入0.1%的除氧劑，攪拌5min；加入10ppm的絮凝劑攪拌15min，絮凝沉降30min，上層清液轉入清水罐中，下層絮凝液進入壓濾機過濾，濾液轉入清水罐；在清液中加入0.02%的pH調節劑，抑制交聯。
所述的微生物由壓裂返排液進行培養所得，所述的高效殺菌劑是由雙氧水和十二烷基二甲基芐基氯化銨組成；雙氧水與十二烷基二甲基芐基氯化銨的質量比為1:2；所述的金屬離子去除劑是碳酸鈉和EDTA；所述的除氧劑是硫代硫酸鈉；所述的絮凝劑是聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺組合；所述的pH調節劑是檸檬酸。
返排液處理后所配制壓裂液的性能測試參照中華人民共和國石油天然氣行業標準《水基壓裂液性能評價方法》和《壓裂液通用技術條件》，標準號分別為SY/T5107-2005和SY/T6376-2008。根據設計和現場施工要求，分別從基液粘度、交聯情況、破膠情況、耐溫耐剪切能力、防膨效果、破膠后殘渣量等方面評價，得到如下結果：170s-1下，初始粘度75mPa·s，放置1天后粘度75mPa·s，放置3天后粘度72mPa·s，基液粘度滿足施工要求，且基液穩定性好。基液交聯時間為25~60s，改變交聯劑加量可調整交聯時間，交聯效果滿足施工要求。壓裂液破膠時間為10~100min，改變破膠劑的種類或加量可調整破膠時間，破膠效果滿足施工要求。壓裂液在110℃下， 170s-1剪切120min后的粘度為205mPa·s，壓裂液耐溫耐剪切性能好，滿足施工要求。壓裂液防膨率為92%（清水的為91%），滿足施工要求。壓裂液破膠后殘渣為508mg/L(清水的為500mg/L)，滿足施工要求。
實施例3：蘇5區塊返排液430m3，水質發黑發臭、渾濁，170s-1下初始粘度8mPa·s。加入0.1%的微生物靜置5天，170s-1下初始粘度1.1mPa·s；向反應罐中加入0.3%的高效殺菌劑，攪拌15min；加入0.5%的金屬離子去除劑，攪拌10min，至pH=9；加入0.2%的除氧劑，攪拌10min；加入100ppm的絮凝劑攪拌15min，絮凝沉降25min，上層清液轉入清水罐中，下層絮凝液進入壓濾機過濾，濾液轉入清水罐；在清液中加入0.03%的pH調節劑，抑制交聯。
所述的微生物由瓜膠溶液50%、河水50%混合后進行培養所得，所述的高效殺菌劑是由雙氧水和戊二醛組成；雙氧水與戊二醛的質量比為1:1；所述的金屬離子去除劑是氫氧化鈉和碳酸鈉的組合；所述的除氧劑是亞硫酸氫鈉；所述的絮凝劑是聚合硅酸鋁和聚丙烯酰胺組合；所述的pH調節劑是檸檬酸和草酸組合。
返排液處理后所配制壓裂液的性能測試參照中華人民共和國石油天然氣行業標準《水基壓裂液性能評價方法》和《壓裂液通用技術條件》，標準號分別為SY/T5107-2005和SY/T6376-2008。根據設計和現場施工要求，分別從基液粘度、交聯情況、破膠情況、耐溫耐剪切能力、防膨效果、破膠后殘渣量等方面評價，得到如下結果：170s-1下，初始粘度72mPa·s，放置1天后粘度72mPa·s，放置3天后粘度69mPa·s，基液粘度滿足施工要求，且基液穩定性好。基液交聯時間為25~60s，改變交聯劑加量可調整交聯時間，交聯效果滿足施工要求。壓裂液破膠時間為10~100min，改變破膠劑的種類或加量可調整破膠時間，破膠效果滿足施工要求。壓裂液在110℃下， 170s-1剪切120min后的粘度為196mPa·s，壓裂液耐溫耐剪切性能好，滿足施工要求。壓裂液防膨率為94%（清水的為91%），滿足施工要求。壓裂液破膠后殘渣為513mg/L(清水的為500mg/L)，滿足施工要求。
實施例4：蘇59、桃7、蘇5區塊混合返排液950m3，水質發黑發臭、渾濁，170s-1下初始粘度5mPa·s。加入1%的微生物靜置1天，170s-1下初始粘度1mPa·s；向反應罐中加入0.1%的高效殺菌劑，攪拌30min；加入0.2%的金屬離子去除劑，攪拌10min，至pH=7；加入0.15%的除氧劑，攪拌10min；加入40ppm的絮凝劑攪拌10min，絮凝沉降20min，上層清液轉入清水罐中，下層絮凝液進入壓濾機過濾，濾液轉入清水罐；在清液中加入0.02%的pH調節劑，抑制交聯。
所述的微生物由壓裂返排液40~50%、瓜膠溶液35~45%、生活污水5~25%混合后進行培養所得，所述的高效殺菌劑是由雙氧水和戊二醛組成；雙氧水與戊二醛的質量比為1:1.5；所述的金屬離子去除劑是碳酸鈉、EDTA中的組合；所述的除氧劑是硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉中的組合；所述的絮凝劑是聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、聚合硅酸鋁中的組合；所述的pH調節劑是檸檬酸、草酸的組合。
返排液處理后所配制壓裂液的性能測試參照中華人民共和國石油天然氣行業標準《水基壓裂液性能評價方法》和《壓裂液通用技術條件》，標準號分別為SY/T5107-2005和SY/T6376-2008。根據設計和現場施工要求，分別從基液粘度、交聯情況、破膠情況、耐溫耐剪切能力、防膨效果、破膠后殘渣量等方面評價，得到如下結果：170s-1下，初始粘度72mPa·s，放置1天后粘度72mPa·s，放置3天后粘度69mPa·s，基液粘度滿足施工要求，且基液穩定性好。基液交聯時間為25~60s，改變交聯劑加量可調整交聯時間，交聯效果滿足施工要求。壓裂液破膠時間為10~100min，改變破膠劑的種類或加量可調整破膠時間，破膠效果滿足施工要求。壓裂液在110℃下， 170s-1剪切120min后的粘度為194mPa·s，壓裂液耐溫耐剪切性能好，滿足施工要求。壓裂液防膨率為91.6%（清水的為91%），滿足施工要求。壓裂液破膠后殘渣為507mg/L(清水的為500mg/L)，滿足施工要求。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，在本發明的精神和原則內可以有各種更改和變化，這些等同的變型或替換等，均包含在本發明的保護范圍之內。