CN103159351A - 压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置及方法 - Google Patents

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本发明公开了一种压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置及方法，首先经初步的除油、除泥和除砂处理后的压裂返排液进入氧化还原调节单元，去除返排液中的部分有机物、降低COD、杀菌，并调节水质的ORP在-200mV～200mV之间；然后进入离子调节单元，去除水质中的高价元素，并经过絮凝沉淀分离；之后进入酸碱度调节单元，调节水质的pH值在在6.5-8.5之间。处理后的压裂返排液可以达到去除废液中的细菌和高价离子作用，并调节水质的微观稳定性，可以作为再次配制压裂液的用水而使用。

Description

压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置及方法
技术领域
本发明涉及一种油气田作业废水资源化利用技术及设备，尤其涉及一种压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置及方法。
背景技术
压裂不仅在常规油气田开采过程中作为增产的主要手段而使用，而且在大量的非常规油气田（如页岩气、煤层气和致密砂岩气等）的压裂开采作业得到广泛应用。在压裂作业期间会产生大量压裂返排液。这种返排液中含有大量的有机成分和多达十几种的无机成份，如果直接排放，会严重污染周边环境。目前主要的处理工艺及处理方向是达标外排或回注。达标外排的工艺复杂，成本比较高；虽然达标回注的工艺较简单，但返排液中的有效成分（如离子资源等）无法重复利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置及方法，该装置及方法处理后的压裂返排液可以达到去除废液中的细菌和高价离子作用，并调节水质的微观稳定性，可以作为再次配制压裂液的用水而使用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置，包括依次连接的氧化还原调节单元、离子调节单元和酸碱度调节单元；
所述氧化还原调节单元包括电激发氧化装置、还原反应器；
所述离子调节单元包括离子调节反应器、沉淀分离装置；
所述酸碱度调节单元包括PH调节反应器。
本发明的上述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置实现压裂返排液处理后用于配液的成分调节的方法，包括步骤：
A、经初步的除油、除泥和除砂处理后的压裂返排液进入氧化还原调节单元，去除返排液中的部分有机物、降低COD、杀菌，并调节水质的ORP在-200mV～200mV之间；
B、步骤A的出水进入离子调节单元，去除水质中的高价元素，并经过絮凝沉淀分离；
C、步骤B的出水进入酸碱度调节单元，调节水质的pH值在在6.5-8.5之间。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置及方法，首先经初步的除油、除泥和除砂处理后的压裂返排液进入氧化还原调节单元，去除废液中的部分有机物、降低COD、杀菌，并调节水质的ORP在-200mV～200mV之间；然后进入离子调节单元，去除水质中的高价元素，并经过絮凝沉淀分离；之后进入酸碱度调节单元，调节水质的pH值在在6.5-8.5之间。处理后的压裂返排液可以达到去除废液中的细菌和高价离子作用，并调节水质的微观稳定性，可以作为再次配制压裂液的用水而使用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置的结构框图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置，其较佳的具体实施方式如图1所示：
包括依次连接的氧化还原调节单元、离子调节单元和酸碱度调节单元；
所述氧化还原调节单元包括电激发氧化装置、还原反应器；
所述离子调节单元包括离子调节反应器、沉淀分离装置；
所述酸碱度调节单元包括PH调节反应器。
还包括自动化控制装置、水质参数在线检测装置和加药装置，所述自动化控制装置与所述水质参数在线检测装置和加药装置分别连接。
所述水质参数在线检测装置包括ORP在线检测仪、在线离子检测仪和在线PH检测仪。
本发明的上述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置实现压裂返排液处理后用于配液的成分调节的方法，其较佳的具体实施方式包括步骤：
A、经初步的除油、除泥和除砂处理后的压裂返排液进入氧化还原调节单元，去除返排液中的部分有机物、降低COD、杀菌，并调节水质的ORP在-200mV～200mV之间；
B、步骤A的出水进入离子调节单元，去除水质中的高价元素，并经过絮凝沉淀分离；
C、步骤B的出水进入酸碱度调节单元，调节水质的pH值在在6.5-8.5之间。
所述步骤A中，使用电激发氧化技术和还原技术配合使用，首先通过电激发技术产生有效氯和有效氧，发生氧化作用，然后通过还原技术，添加还原药剂，控制出水的ORP。
所述还原药剂包括亚硫酸钠、亚硫酸钾、氯化亚铁、硫酸亚铁中的任一种或多种，还原药剂用量为待处理溶液的0.1－1％质量百分含量；
所述的电激发技术参数为电流1-30A，电压1-15V。
所述步骤B中，通过添加碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种化学药剂，去除水质中的高价元素，并通过使用聚丙烯酰胺絮凝剂进行絮凝沉淀。
所述碳酸钠和碳酸钾添加量为待处理溶液的0.1-2%质量百分含量，所述氢氧化钠和氢氧化钾添加量为待处理溶液的0.1～1%质量百分含量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的添加量为待处理溶液的2～20mg/l。
本发明的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置及方法。压裂返排液经过该调节工艺处理后，可以达到去除废液中的细菌和高价离子作用，并调节水质的微观稳定性，这种稳定性体现在，总体氧化还原电位（O.R.P.）在－200mV～200mV之间，酸碱性（pH）在6.5-8.5之间。经调节技术处理后的压裂返排液可以作为再次配制压裂液的用水而使用。
本发明的显著特征：
出水水质满足二次配制压裂液使用，实现油田压裂废液资源化的利用。
工艺简单，处理成本低。只是针对去除配制压裂液有不利影响的物质，并使水质整体氛围达到平衡。目的明确，经济性好，具有较强的使用价值。
设备单元简单，包括离子调节单元、氧化还原调节单元和酸碱度调节单元。
设备单元可以采用密闭结构，装卸方便。
工艺过程使用自动化控制，使用在线检测仪表，包括在线离子检测仪、ORP检测仪和PH检测仪等。对系统中的进出水指标，药剂添加量进行实时检测，检测数据在线显示，数据自动采集并记录，保证设备稳定运行和出水水质达标排出。
采用本发明方法处理的压裂返排液回用与再次配液，其评价标准可以参考《水基压裂液性能评价方法》SY/T5107-2005。重点考查配置后压裂液的冻胶抗温抗剪切性。
具体实例一：
经过初步的除油、除泥和除砂处理后压裂返排液。石油类=30mg/L,COD=2950mg/L，高价金属离子浓度＝3562mg/L。对该返排液的调节技术为，返排液进入氧化还原调节单元，在电激发氧化装置停留30min，电压为2.6-2.7V，电流为4.5-4.6A。然后进入还原反应装置，加入0.5％的Na2SO3，反应时间10min。
还原反应装置出水进入离子调节单元，在离子调节区，加入0.9%碳酸钠、0.2％氢氧化钠，搅拌25分钟后进入沉淀分离区加入4mg/l PAM，进行液固分离。
沉淀分离区出水进入酸碱度调节单元，加入盐酸1％。
本调节工艺结束后水质指标达到，COD=741mg/L，高价金属离子浓度＝264mg/L,O.R.P.=154mV,PH=7.2。
对该溶液按照《水基压裂液性能评价方法》SY/T5107-2005要求进行配液实验，测定抗温抗剪切性能，结果如下：90℃，170s-1剪切速率下连续剪切30min，粘度=200mPa.s，满足配液要求，可以直接用来配液。
具体实例二：
经过初步的除油、除泥和除砂处理后压裂返排液。石油类=30mg/L,COD=3154mg/L，高价金属离子浓度＝2845mg/L。对该返排液的调节技术为，返排液进入氧化还原调节单元，在电激发氧化装置停留30min，电压为4.5-4.6V，电流为8A。然后进入还原反应装置，加入0.2％的硫酸亚铁，反应时间10min。
还原反应装置出水进入离子调节单元，在离子调节区，加入0.1%碳酸钾、0.15％氢氧化钠，搅拌25分钟后进入沉淀分离区加入4mg/l PAM，进行液固分离。
沉淀分离区出水进入酸碱度调节单元，加入硫酸0.6％。
本调节工艺结束后水质指标达到，COD=584mg/L，高价金属离子浓度＝352mg/L,O.R.P.=71mV,PH=6.8。
对该溶液按照《水基压裂液性能评价方法》SY/T5107-2005要求进行配液实验，测定抗温抗剪切性能，结果如下：90℃，170s-1剪切速率下连续剪切30min，粘度=241mPa.s，满足配液要求，可以直接用来配液。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置，其特征在于，包括依次连接的氧化还原调节单元、离子调节单元和酸碱度调节单元；
所述氧化还原调节单元包括电激发氧化装置、还原反应器；
所述离子调节单元包括离子调节反应器、沉淀分离装置；
所述酸碱度调节单元包括PH调节反应器。
2.根据权利要求1所述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置，其特征在于，还包括自动化控制装置、水质参数在线检测装置和加药装置，所述自动化控制装置与所述水质参数在线检测装置和加药装置分别连接。
3.根据权利要求2所述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置，其特征在于，所述水质参数在线检测装置包括ORP在线检测仪、在线离子检测仪和在线PH检测仪。
4.一种权利要求1、2或3所述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节装置实现压裂返排液处理后用于配液的成分调节的方法，其特征在于，包括步骤：
A、经初步的除油、除泥和除砂处理后的压裂返排液进入氧化还原调节单元，去除返排液中的部分有机物、降低COD、杀菌，并调节水质的ORP在-200mV～200mV之间；
B、步骤A的出水进入离子调节单元，去除水质中的高价元素，并经过絮凝沉淀分离；
C、步骤B的出水进入酸碱度调节单元，调节水质的pH值在在6.5-8.5之间。
5.根据权利要求4所述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节的方法，其特征在于，所述步骤A中，使用电激发氧化技术和还原技术配合使用，首先通过电激发技术产生有效氯和有效氧，发生氧化作用，然后通过还原技术，添加还原药剂，控制出水的ORP。
6.根据权利要求5所述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节的方法，其特征在于，所述还原药剂包括亚硫酸钠、亚硫酸钾、氯化亚铁、硫酸亚铁中的任一种或多种，还原药剂用量为待处理溶液的0.1－1％质量百分含量；
所述的电激发技术参数为电流1-30A，电压1-15V。
7.根据权利要求4所述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节的方法，其特征在于，所述步骤B中，通过添加碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种化学药剂，去除水质中的高价元素，并通过使用聚丙烯酰胺絮凝剂进行絮凝沉淀。
8.根据权利要求7所述的压裂返排液处理后用于配液的成分调节的方法，其特征在于，所述碳酸钠和碳酸钾添加量为待处理溶液的0.1-2%质量百分含量，所述氢氧化钠和氢氧化钾添加量为待处理溶液的0.1～1%质量百分含量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的添加量为待处理溶液的2～20mg/l。
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