随着非常规油气资源开发规模的扩大,压裂返排液的高矿化度及复杂离子组分对环境及其资源化重复利用提出严峻挑战。本文针对大宁-吉县区块现场压裂返排液水质组成复杂、矿化度高和难以配液回用等问题,在对现场压裂返排液组成和性质分析的基础上,采用室内模拟实验分别研究不同离子种类和浓度及pH等因素对压裂液黏度和破胶性能的影响,确定出压裂返排液回用处理的主要目标因素;采用化学中和法、曝氧除铁法、混凝沉淀法和双碱法等对压裂返排液进行处理,使处理后废液的主要水质条件满足压裂液重复利用的要求;根据不同矿化度设计适配的耐盐压裂液体系,并对其配方体系进行优化,得出的主要结果如下: (1)大宁-吉县区块井场压裂返排液整体呈中性偏弱酸(pH为5.0~7.2);压裂返排液中Cl-、Ca2+和Na+为主要离子组成,平均占比分别为63.8%、13.4%和12.8%;压裂返排液矿化度较高,为42160.56 mg/L~256768.8mg/L;压裂返排液悬浮物含量高,浊度为8.9~494.4 NTU;该区域现场压裂返排液具有矿化度高、硬度大和悬浮性固体含量高等特征。 (2)压裂返排液中不同离子种类及浓度对压裂液表观黏度的影响大小依次为:三价阳离子>二价阳离子>一价阳离子>阴离子,对破胶性能的影响的大小依次为:阳离子>阴离子;压裂返排液回用处理工艺中优先控制Al3+、Fe3+等高价离子浓度,其次为Ca2+和Mg2+等对压裂液黏度和破胶性能影响明显的离子。 (3)通过比较不同处理方法对大宁-吉县区块井场不同矿化度压裂返排液的处理效果和工艺条件研究,确定出化学中和法与混凝沉淀法联合处理压裂返排液的处理工艺条件,经该处理工艺处理后返排液的浊度降至0NTU、Ca2+和Mg2+去除率分别达55.3%和86.7%、总铁含量<1mg/L。 (4)采用pH调节与混凝沉淀法联合处理后的压裂返排液进行回配耐盐压裂液配方设计,分别确定出低黏耐盐压裂液配方为0.06%稠化剂+0.04%破胶剂+0.1%助排剂,高黏耐盐压裂液配方为1.4%稠化剂+0.06%破胶剂+0.1%助排剂,且确定的两种耐盐压裂液配方体系在黏度、耐剪切、携砂及破胶性能上均满足现场压裂液及《水基压裂液技术要求)(SY/T 7627-2021)相关性能指标的要求。