面向压裂返排液循环利用的疏松纳滤及其工艺应用研究

需求的背景和应用场景

页岩油的勘探开发是我省油气增储上产的重要战略支撑。在大庆古龙地区，页岩油的勘探开发主要依赖于水平井和多级分段水力压裂技术。然而，这一技术过程不仅消耗大量的淡水资源，还会产生大量成分复杂、含有多种化学添加剂的压裂返排液。这些废液处理难度高，传统处理方式如两级反渗透工艺虽能有效处理，但存在易受污染、能耗高的问题，显著增加了页岩油开采的成本。因此，亟需一种新型、高效且低能耗的压裂返排液处理技术，以实现资源的循环利用和环境的可持续发展。

要解决的关键技术问题

1. 压裂返排液复杂有机物和盐分的分离机制：研究如何通过疏松纳滤技术，实现压裂返排液中有机物与盐分的有效分离，同时保留盐离子，使出水满足压裂返排液的双二十回用标准。
2. 疏松纳滤膜孔径精准调控机制：开发耐盐高性能疏松纳滤膜材料，通过精准调控膜孔径，实现压裂液中增稠剂、防膨剂等有机物的有效回收，同时降低膜污染倾向。
3. 高盐胁迫下的膜污染控制原理：研究在高盐环境下，如何有效控制疏松纳滤膜的污染，减少膜清洗频率与化学药剂消耗，提高膜的稳定性和使用寿命。
4. 组合工艺强化除污关键机制解析：构建以疏松纳滤为核心的集成处理工艺，解析组合工艺中各个单元之间的协同作用，实现整体处理能耗的显著降低和浓水产量的减少。

效果要求

1. 技术创新性：通过开发疏松纳滤技术，实现压裂返排液处理领域的技术突破，解决传统反渗透工艺能耗高、浓水多、成本高的难题。
2. 资源回收与循环利用：有效回收压裂返排液中的有机物，实现资源的循环利用，同时降低淡水资源的消耗。
3. 环境友好与绿色发展：减少膜污染和化学药剂的使用，降低处理过程中的能耗和排放，推动页岩油气开发行业的技术进步和绿色发展。
4. 经济效益与社会效益：通过降低处理成本和提高资源回收率，提升页岩油开发的经济效益；同时，减少环境污染，提高生态环境质量，实现经济效益与社会效益的双赢。