煤层气开采压裂返排液和页岩气压裂返排液有什么不同?

煤层气压裂返排液与页岩气压裂返排液在资源化（处理与回用）方面，既有相似性，也存在本质上的差异。这些差异主要源于储层地质特征、压裂工艺、返排液水质和产生规律。

1. 水源和水质本质不同

煤层气压裂返排液：

本质：大量来自煤层本身的裂隙水（地下水）。压裂主要是沟通天然裂隙，压裂液本身占比较小。

水质特点：

• 总溶解固体（矿化度）相对较低，通常为几千mg/L，远低于页岩气返排液。

• 悬浮物含量极高，含有大量煤粉、煤屑、粘土颗粒，颜色呈黑色或灰黑色。

• 有机物含量可能较高（来自煤层中的有机质），但化学添加剂含量相对较少。

• 含有一定的铁、锰等金属离子。

页岩气压裂返排液：

本质：主要是注入的高压压裂液与地层水（卤水）的混合液。地层水是主要贡献者。

水质特点：

• 总溶解固体（TDS）极高，通常可达数万至数十万mg/L，属于高盐废水，甚至接近卤水。

• 含有高浓度的氯离子、钙、镁、锶、钡等成垢离子。

• 可能含有重金属（如汞、砷）和天然放射性物质（NORM，如镭、铀）。

• 含有残留的各种化学添加剂（稠化剂、杀~菌剂、防垢剂等），COD较高。

• 后期采出水的矿化度会越来越高。

2. 产生规律和水量不同

• 煤层气：返排期长，产水量巨大。在开采初期需要排出大量裂隙水以降低储层压力，让气体解吸，因此水资源化处理规模需求大。

• 页岩气：返排期相对集中（压裂后数周至数月），总返排量远小于注入量（约20%-40%）。但后期持续产生的采出水水量稳定但水质更差。

  
  

3. 资源化技术路线侧重点不同

基于以上差异，两者的资源化技术路径有显著区别：

• 煤层气压裂返排液资源化：

• 核心挑战：处理巨量、高悬浮物的废水。

• 关键技术：

1. 固液分离是重中之重：采用高~效沉淀池、混凝沉降、离心分离等技术去除煤粉和悬浮物。

2. 处理工艺相对“轻量”：后续可能采用过滤、生化处理（如曝气、厌氧好氧工艺）去除有机物，或简单消~毒后寻求出路。

• 资源化方向：

• 回注煤层：处理达标后回注到深层含水层或煤层，这是蕞普遍的出路。

• 农业和生态用水：在矿区，经适当处理后可用于灌溉、降尘、生态补水等。由于矿化度不高，此路径可行性相对较大。

• 工业回用：作为选煤厂、电厂等工业用水。

• 页岩气压裂返排液资源化：

• 核心挑战：处理高盐度、高硬度、含特殊污染物的复杂废水。

• 关键技术：

1. 预处理：去除硬度（软化）、去除悬浮物和部分有机物。

2. 深度处理与脱盐：这是技术核心和难点。常用膜浓缩技术（如反渗透） 和热法浓缩/蒸发结晶技术。蒸发结晶甚至可以实现“零排放”并产出固体盐，但投资和能耗极高。

3. 特殊污染物去除：可能需要针对放射性物质和特定重金属的吸附或沉淀工艺。

• 资源化方向：

• 配液回用：处理后的淡水重新用于配制新的压裂液，这是蕞理想、蕞经济的闭路循环模式，但对脱盐要求高。

• 达标排放：处理至满足市政污水或地表水排放标准，技术难度和成本蕞高。

• 深井灌注：在美国是主要处置方式，但在中国受到严格限制。