前沿科技之用海绵净化页岩返排水

扫街

所谓压裂技术，是指利用高压泵向页岩层中注入大量液体（压裂液），以使岩层被压开并产生裂缝，释放天然气。压裂结束之后，30%~70%的压裂液会被抽回地面，这就是所谓的“返排水”。反排水成分复杂，含有压裂液添加剂、悬浮固体颗粒，碳氢化合物、硫化氢氨气等杂质，是最难处理的工业废水之一。对于反排水中的碳氢化合物，目前主要通过重力分异去油技术处理，这类技术成本相对较高，处理速度较慢。

& T/ w- ?' j; X% p! S$ ]% D' M" Z2012年9月25日，在美国休斯顿召开的第三届世界页岩气峰会上，AbTech公司凭借其水处理产品“智能海绵”（Smart Sponge）获得本年度技术创新奖。
8 F* q" M: V* j% P8 Z+ t
“智能海绵”由一种高度亲油疏水的弹性聚合材料制成，可以吸附三倍于自身重量的油。当吸油到饱和状态时，海绵会变成硬块，将油永久性的固定在内。

  V0 {( `1 n1 A智能海绵多被加工成圆柱形、垫状，或者其他任意形状。将其填充在过滤柱中，可用于吸附页岩气返排水中的碳氢化合物。据AbTech对《福布斯》公布的数据，将“爆米花”状的智能海绵放入水槽中，每分钟能够净化300加仑水（约合1.14m³）。

6 p( ?7 I' p  {: ]! n+ HAbTech公司表示，智能海绵可以吸附废水中99.9%的碳氢化合物。经其处理后的水，既可直接在其他钻井中继续使用，也可以排入自然水体。

, |$ i5 R) a7 N2 K# X9 C4 f. s" {2 B对于使用过的智能海绵，目前的处理方法是作为常规垃圾进行填埋。这不仅可能对环境造成新的污染，而且也是一种巨大的浪费——吸满了油的海绵具有很高热值，一定程度上可以说它们是块状燃料。
  M, s" h1 h1 t% d6 ]- i7 [1 p/ s2 z
+ ^0 `7 D. P/ ?; x. Q, WAbTech公司的创始人、智能海绵的发明人之一格伦·林克（Glenn Rink）表示，公司正在研发能够通过燃烧智能海绵发电的设备。这样，页岩气开采中的水处理过程将建成“闭合”系统——系统用海绵吸附反排水中的油，再用燃烧海绵产生的热值可以自己提供电力。
9 }1 H/ g$ R8 \1 f; J: j
. u( ~9 x9 [" [$ V页岩气反排水的净化处理分为两种，作为压裂液再利用，或者排放到自然水循环系统中。中国科学院大学长期从事页岩气开发与储层改造研究的王国昌博士表示，碳氢化合物在页岩气反排水中的含量较低，如果打算将反排水作为压裂液再利用，则无需去除其中的碳氢化合物。而其它非常规油气，如致密砂岩油、致密砂岩气、页岩油以及煤层气等，在开采过程中同样需要大规模的水力压裂，而且产生的反排水中碳氢化合物含量可能更高，如不有效净化，会影响反排水作为压裂液再利用的使用效果。相应地，这些非常规油气的开发过程中，对净化反排水中碳氢化合物的技术和产品需求也更大。

/ w/ v8 L  Y$ U" i  Z$ w% ]  p& a( P我国淡水资源匮乏，通过净化反排水使之重新回到自然水循环系统中也同样重要，智能海绵可能会有潜在的市场。