CN103466848A - 一种压裂返排液的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种适用于石油、天燃气、页岩气、煤层气等非常规油气田压裂开采中的压裂返排液的处理方法，也适用于常规油气田压裂返排液的处理。该方法在于在压裂返排液过程中，通过加入一定量的复合型絮凝剂对压裂返排液破胶絮凝步骤的预处理，再加入一定量的破胶剂和调节剂进行混凝反应；再经催化氧化和电絮凝氧化工艺的处理后，最后可以外排或实现中水回用，其出水各项指标达到国家一级排放标准。本发明处理非常规油气田的压裂返排液具有极好的污染物去除效果，其设备投资少，处理周期短，运行费用低，工艺流程简单，且稳定可靠，处理效果理想，操作方便等特点，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于非常规油气田开采中产生的污水处理技术领域，具体涉及了一种压裂返排液的处理方法，适用于石油、天然气、页岩气、煤层气等非常规油气田压裂开采中的压裂返排液处理。
背景技术
目前，油气田压裂作业是各油气田普遍采用的油、气井增产措施的主要措施之一。特别是非常规井的压裂，需要特殊的工艺和大型压裂技术，在压裂过程中会产生较大量的压裂返排液，通常数百方，数千方或上万方，其成分十分复杂。含有胍胶、甲醛、石油类及其他各种含有增稠剂、交联剂、调节剂、稳定剂、水化剂、乳化剂等。众多添加剂的加入，使压裂返排液具有高的CODcr值、高稳定性及高粘度等特点，而且由于添加剂种类繁多，降低其COD值的难度大，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废水中除去。如果返排至地面的压裂返排液不经过处理而外排，将会对周围环境，尤其是农作物及地表水造成严重的污染。
纵观国内外的现行各种压裂返排液的处理工艺，均是设备投资高，工艺步骤繁琐，处理周期长，运行费用高等特点，致使处理效果不理想。很难在短期内使处理后的水质达到国家一级排放标准。
发明内容
因此针对上述情况，为克服现有处理技术的不足，并达到所处理的出水水质达标，本发明人经过反复试验研究，终于找到了一种最佳的压裂返排液处理方法，完成了本发明。
为此，本发明采取的技术方案是在破胶絮凝步骤前进行破胶预处理，即在压裂返排液中，加入一定量的复合型絮凝剂作为压裂返排液破胶絮凝的预处理。仅此一步，压裂返排液破胶絮凝CODcr去除率达到80%以上，比传统的方法提高30%-50%；且整个工艺处理成本不足传统方法的50%。
该方法在于在压裂返排液中，通过加入一定量的复合型絮凝剂对压裂返排液破胶絮凝步骤的预处理，再加入一定量的破胶剂和调节剂进行混凝反应；再经催化氧化和电絮凝氧化工艺的处理后，最后可以外排或实现中水回用，其出水各项指标达到国家（GB18918-2002标准）一级排放标准。
本发明所述的处理方法是通过以下步骤来实现的，具体工艺步骤为：
①、破胶絮凝：先向压裂返排液投加复合型絮凝剂量为0.5-1.5g/L作为预处理剂，再加破胶剂的量为1.0-2.0g/L ，后加调节剂的量为0.2-1.0ml/L，滞留沉降时间为2-5小时，并使上清液排入催化氧化设施进行处理；并及时检测进出水水质的指标；
②、催化氧化：向破胶混凝出水加入量0.2-1.0ml/L浓度98%的浓硫酸，调PH值为2.0-4.0，进催化氧化设施，以空气中的氧作氧化剂；以内电解填料作载体，填料中设有催化剂，滞留沉降时间为2-4小时，后使上清液排入催化电絮凝氧化设施进行处理，并及时检测本设施进出水水质的指标；
③、电絮凝氧化：将上述的催化氧化出水以连续自动运行方式直接电解絮凝器进行絮凝氧化，并通过流量计的阀门控制进水流量的大小；利用其吸附、架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中残留的污染物质进一步吸附共沉而将其去除；其滞留沉降时间为20-60min后，将上清液外排或中水回用，并及时检测本设施进出水水质的指标。
上述复合型絮凝剂为氧化型聚合硅酸铁锌。
上述破胶剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
上述调节剂为盐酸或硫酸或氢氧化钠或碳酸钠。
上述填料中的催化剂为含有稀土金属氧化物的一种、或两种、或三种的复合物。如CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3等，以提高氧化剂的储氧性能、比表面积、孔体积和稳定性。
此外，每一设施在运行的过程中，应及时沉淀排渣或排污，所排的废渣应及时污泥脱水机脱水，滤液进入破胶池中，滤饼作固化处理。同时，也应及时测各设施的进出水质指标。
可见，用本发明处理非常规油气田的压裂返排液，具有极好的污染物去除效果，其设备投资少，处理周期短，运行费用低，工艺流程简单，且稳定可靠，处理效果理想，操作方便等特点，其应用前景广阔。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺结构流程示意图。
附图中，1.原水，2.絮凝剂，3.调节剂+破乳剂，4.破胶反应池，5.搅拌装置，6.催化氧化装置，7.空气压缩机，8.排放CO2，9.电絮凝池，10.直流电源，11.电极板，12.沉淀池，13.达标排放，14.排泥固化。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明是在破胶絮凝步骤前进行破胶预处理，即在压裂返排液中，加入一定量的复合型絮凝剂作为压裂返排液破胶絮凝的预处理。仅此一步，压裂返排液破胶絮凝CODcr去除率达到80%以上，比传统的方法提高30%-50%；且整个工艺处理成本不足传统方法的50%。
该方法在于在压裂返排液中，通过加入一定量的复合型絮凝剂对压裂返排液破胶絮凝步骤的预处理，再加入一定量的破胶剂和调节剂进行混凝反应；再经催化氧化和电絮凝氧化工艺的处理后，最后可以外排或实现中水回用，其出水各项指标达到国家（GB18918-2002标准）一级排放标准。
本发明所述的处理方法是通过以下步骤来实现的。具体工艺步骤为：
①、破胶絮凝：先向压裂返排液投加复合型絮凝剂量为0.5-1.5g/L作为预处理剂，再加破胶剂的量为1.0-2.0g/L ，后加调节剂的量为0.2-1.0ml/L，滞留沉降时间为2-5小时，并使上清液排入催化氧化设施进行处理；并及时检测进出水水质的指标；
其中，设施进水（压裂返排液）水质情况：CODcr 6000-8000mg/L； PH值8.8-9.5；外观为淡黄色粘稠液体；具有刺激性气味。
经破胶絮凝后出水水质情况： CODcr 1000-1500mg/L；去除率达80%以上； PH值8.0-9.0；为无色液体。
②、催化氧化：向破胶混凝出水加入量0.2-1.0ml/L浓度98%的浓硫酸，调PH值为2.0-4.0，进催化氧化设施，以空气中的氧作氧化剂。以内电解填料作载体，填料中设有催化剂。滞留沉降时间为2-4小时，后使上清液排入催化电絮凝氧化设施进行处理，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：出水CODcr：300-400mg/L；去除率70-75%：；PH值3.5-4.5；为无色液体。
③、电絮凝氧化：将上述的催化氧化出水以连续自动运行方式直接电解絮凝器进行絮凝氧化，并通过流量计的阀门控制进水流量的大小。而利用其吸附、架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中残留的污染物质进一步吸附共沉而将其去除。其滞留沉降时间为20-60min后，将上清液外排或中水回用，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：CODcr＜60mg/L；去除率80-88%；PH值6.0-9.0；为无色液体。其具体出水相关指标的检测见下表（包括硫化物、石油类、总铬、六价铬、色度等）。
出水水质分析表：
上述复合型絮凝剂为氧化型聚合硅酸铁锌。
上述破胶剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
上述调节剂为盐酸或硫酸或氢氧化钠或碳酸钠。
上述填料中的催化剂为含有稀土金属氧化物的一种、或两种、或三种的复合物。如CeO2、ZrO2、Y2O3、La2O3等，以提高氧化剂的储氧性能、比表面积、孔体积和稳定性。
此外，每一设施在运行的过程中，应及时沉淀排渣或排污，所排的废渣应及时污泥脱水机脱水，滤液进入破胶池中，滤饼作固化处理。同时，也应及时测各设施的进出水质指标。
实施例1：
①、破胶絮凝：先向压裂返排液投加SF--Ⅲ 复合型絮凝剂量为1.0g/L作为预处理剂，再加破胶剂的量为1.5g/L ，后加调节剂的量为0.5ml/L，滞留沉降时间为3小时，并使上清液排入催化氧化设施进行处理。并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，设施进水（压裂返排液）水质情况：CODcr 7553mg/L； PH值9.1；外观为淡黄色粘稠液体；具有刺激性气味。
经破胶絮凝后出水水质情况： CODcr 1259mg/L；去除率达83.2%； PH值8.5；为无色液体。
②、催化氧化：向破胶混凝出水加入量0.5ml/L浓度98%的浓硫酸，调PH值为3，进催化氧化设施，以空气中的氧作氧化剂。以内电解填料作载体，填料中设有含有稀土金属氧化物的一种或两种或三种复合物的催化剂，如为CeO2等。滞留沉降时间为3.5小时，后使上清液排入催化电絮凝氧化设施进行处理，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：出水CODcr：332mg/L；去除率73.6%：；PH值4.0；为无色液体。
③、电絮凝氧化：将上述的催化氧化出水以连续自动运行方式直接电解絮凝器进行絮凝氧化，并通过流量计的阀门控制进水流量的大小。而利用其吸附、架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中残留的污染物质进一步吸附共沉而将其去除。其滞留沉降时间为50min后，将上清液外排或中水回用，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：CODcr 50.5mg/L；去除率84.8%；PH值7.1；为无色液体。
此外，每一设施在运行的过程中，应及时沉淀排渣或排污，所排的废渣应及时污泥脱水机脱水，滤液进入破胶池中，滤饼作固化处理。同时，也应及时测各设施的进出水质指标。
实施例2：
①、破胶絮凝：先向压裂返排液投加SF--Ⅲ 复合型絮凝剂量为0.8g/L作为预处理剂，再加破胶剂的量为1.6g/L ，后加调节剂的量为0.4ml/L，滞留沉降时间为3.5小时，并使上清液排入催化氧化设施进行处理。并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，设施进水（压裂返排液）水质情况：CODcr 6530mg/L； PH值9.3；外观为淡黄色粘稠液体；具有刺激性气味。
经破胶絮凝后出水水质情况： CODcr 1227.6mg/L；去除率达81.2%； PH值8.8；为无色液体。
②、催化氧化：向破胶混凝出水加入量0.7ml/L浓度98%的浓硫酸，调PH值为3.3，进催化氧化设施，以空气中的氧作氧化剂。以内电解填料作载体，填料中设有含有稀土金属氧化物的一种或两种或三种复合物的催化剂，如为CeO2-ZrO2-Y2O3等。滞留沉降时间为3.0小时，后使上清液排入催化电絮凝氧化设施进行处理，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：出水CODcr：357.2mg/L；去除率70.9%：；PH值3.6；为无色液体。
③、电絮凝氧化：将上述的催化氧化出水以连续自动运行方式直接电解絮凝器进行絮凝氧化，并通过流量计的阀门控制进水流量的大小。而利用其吸附、架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中残留的污染物质进一步吸附共沉而将其去除。其滞留沉降时间为30min后，将上清液外排或中水回用，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：CODcr 58.5mg/L；去除率83.6%；PH值7.5；为无色液体。
此外，每一设施在运行的过程中，应及时沉淀排渣或排污，所排的废渣应及时污泥脱水机脱水，滤液进入破胶池中，滤饼作固化处理。同时，也应及时测各设施的进出水质指标。
实施例3：
①、破胶絮凝：先向压裂返排液投加SF--Ⅲ 复合型絮凝剂量为0.8g/L作为预处理剂，再加破胶剂的量为1.3g/L ，后加调节剂的量为0.7ml/L，滞留沉降时间为2.5小时，并使上清液排入催化氧化设施进行处理。并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，设施进水（压裂返排液）水质情况：CODcr 6409mg/L； PH值9.5；外观为淡黄色粘稠液体；具有刺激性气味。
经破胶絮凝后出水水质情况： CODcr 1190mg/L；去除率达81.4%； PH值8.0；为无色液体。
②、催化氧化：向破胶混凝出水加入量0.6ml/L浓度98%的浓硫酸，调PH值为2.6，进催化氧化设施，以空气中的氧作氧化剂。以内电解填料作载体，填料中设有含有稀土金属氧化物的一种或两种或三种复合物的催化剂，如为CeO2-ZrO2等。滞留沉降时间为3.0小时，后使上清液排入催化电絮凝氧化设施进行处理，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：出水CODcr：328mg/L；去除率72.4%：；PH值3.7；为无色液体。
③、电絮凝氧化：将上述的催化氧化出水以连续自动运行方式直接电解絮凝器进行絮凝氧化，并通过流量计的阀门控制进水流量的大小。而利用其吸附、架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中残留的污染物质进一步吸附共沉而将其去除。其滞留沉降时间为35min后，将上清液外排或中水回用，并及时检测本设施进出水水质的指标。
其中，经本设施处理后的出水水质情况：CODcr 58.7mg/L；去除率82.1%；PH值7.3；为无色液体。
此外，每一设施在运行的过程中，应及时沉淀排渣或排污，所排的废渣应及时污泥脱水机脱水，滤液进入破胶池中，滤饼作固化处理。同时，也应及时测各设施的进出水质指标。
可见，用本发明处理非常规油气田的压裂返排液，具有极好的污染物去除效果，其设备投资少，处理周期短，运行费用低，工艺流程简单，且稳定可靠，处理效果理想，操作方便等特点，其应用前景广阔。
Claims (6)
1.一种压裂返排液的处理方法，其特征在于在压裂返排液中，加入一定量的复合型絮凝剂作为压裂返排液破胶絮凝的预处理，再加入一定量的破胶剂和调节剂进行混凝反应；再经催化氧化和电絮凝氧化工艺的处理后，最后可以外排或实现中水回用。
2.根据权利要求1所述的压裂返排液的处理方法，其特征在于该处理方法工艺步骤为：
①、破胶絮凝：先向压裂返排液投加复合型絮凝剂量为0.5-1.5g/L作为预处理剂，再加破胶剂的量为1.0-2.0g/L ，后加调节剂的量为0.2-1.0ml/L，滞留沉降时间为2-5小时，并使上清液排入催化氧化设施进行处理；并及时检测进出水水质的指标；
②、催化氧化：向破胶混凝出水加入量0.2-1.0ml/L浓度98%的浓硫酸，调PH值为2.0-4.0，进催化氧化设施，以空气中的氧作氧化剂；以内电解填料作载体，填料中设有催化剂，滞留沉降时间为2-4小时，后使上清液排入催化电絮凝氧化设施进行处理，并及时检测本设施进出水水质的指标；
③、电絮凝氧化：将上述的催化氧化出水以连续自动运行方式直接电解絮凝器进行絮凝氧化，并通过流量计的阀门控制进水流量的大小；利用其吸附、架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中残留的污染物质进一步吸附共沉而将其去除；其滞留沉降时间为20-60min后，将上清液外排或中水回用，并及时检测本设施进出水水质的指标。
3.根据权利要求2所述的压裂返排液的处理方法，其特征在于上述复合型絮凝剂为氧化型聚合硅酸铁锌。
4.根据权利要求2所述的压裂返排液的处理方法，其特征在于上述破胶剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
5.根据权利要求2所述的压裂返排液的处理方法，其特征在于上述调节剂为盐酸或硫酸或氢氧化钠或碳酸钠。
6.根据权利要求2所述的压裂返排液的处理方法，其特征在于上述填料中的催化剂为含有稀土金属氧化物的一种、或两种、或三种的复合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131225 |