CN104003545A - 一种油田集中式压裂废水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油田集中式压裂废水处理工艺，属于低渗透油田开发领域。该工艺流程至少包括：1）去除杂质；2）取样及确定加药剂量；3）加药；4）混合搅拌；5）静置沉降；6）过滤杀菌；步骤7）压滤工艺步骤；将用于压裂废水处理的相关装备及设施采用橇装式布置，将各个井场的废水通过管线进行密闭输送，实现将压裂废水集中处理、统一调配，有效解决压裂废水单点分散式处理的局限，大大提高了废水的处理效率；降低压裂废水的投入成本，提高了再生回用性能；处理后的废液和废渣集中处理或循环处理，减少了废液废渣对环境的影响，对油田污染减排、清洁生产具有经济实用性。
Description
技术领域
本发明涉及低渗透油田开发领域，特别涉及一种油田集中式压裂废水处理工艺。
背景技术
低渗透油田是指油层储层渗透率低、丰度低、单井产能低的油田。由于低压、低丰、低渗透的现状，一直以来都要依靠压裂地层产生人工导流缝进行开采，所谓压裂地层是指采油过程中，利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，压裂后的油井地层经过憋压后，要依靠地层压力将地裂缝和油套管中的残余废液返排至地面，返排出的废水中含有大量的细砂粒、悬浮物、机杂、压裂液残渣、溶解性有机物等物质，需要进行有效处理后备用。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
以长庆油田为例，由于地处鄂尔多斯盆地南侧，地貌多以黄土塬、沟壑密布为主，地形破碎，形成残塬、梁、峁和沟川地貌，沟谷切割深度一般在100-300m。油田井场“星罗棋布”的分布在该区域内，给油田措施作业及作业废水处理带来了较大的困难，油田为了解决水处理的现场难题，目前主要采用罐车拉运、单点处理、自然蒸发、回收回注等技术措施，始终未能就分布点多、面广的井场措施废水进行有效的处理与再利用，利用率低且耗费成本高，难以保证全部回用已成为单点处理、分散处置的困境。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种油田集中式压裂废水处理工艺。可有效地完成油田压裂废水集中处理与供给调配，实现压裂废水的全部回用。所述技术方案如下：
一种油田集中式压裂废水处理工艺，该工艺流程至少包括：1）去除杂质；2）取样及确定加药剂量；3）加药；4）混合搅拌；5）静置沉降；6）过滤杀菌；步骤7）压滤工艺步骤；其中
步骤1）去除杂质；
油井压裂返排废水直接进入沉砂除油装置，去除废水中砂子等粒径在0.1mm以上的颗粒物质，并去除上层浮油；
2）取样及确定加药剂量；
沉砂除油装置出水导入废水储存罐，进行水质检测并确定加药量；根据加药量进行药剂配制，所述药剂至少包括破胶剂高铁酸钾（KFeO4）、絮凝剂聚合氯化铝（PAC）、助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）、pH调节剂氢氧化钠（NaOH）、柠檬酸；药剂配制温度要求在10～40℃；
3）加药；
将废水储存罐内废水经废水提升泵导入管道混合器，并通过配药加药装置依次将破胶剂（KFeO4）0.03～0.3‰、絮凝剂（PAC）0.2～0.6%、氢氧化钠（NaOH）500～1000ppm、助凝剂（PAM）0.3～0.5‰导入管道混合器的加药口；加药泵送采用100～1800L/h的比例泵按照加药比例注入管道混合器；
4）混合搅拌；
管道混合器出水进入至少一个沉降罐，当液面超过沉降罐的搅拌器叶片后进行搅拌，使药剂与废水在搅拌的过程中得到进一步混合反应；搅拌强度控制在40～70rpm；
5）静置沉降；
待沉降罐内液面达到上限时，停止废水进入，继续搅拌10分钟，静置沉降20～30min；
步骤6）过滤杀菌；
处理后的上清液泵入过滤加压泵或进入中间水罐暂存，在中间水罐中直接加入柠檬酸500～1000ppm，将水的pH调至7左右中性；利用过滤加压泵将中间水罐来水进行加压进入过滤杀菌装置，出水导入净水罐备用；
步骤7）压滤；
待所有沉降罐中的上清液全部泵入过滤加压泵或进入净水罐后，将沉降罐中的沉降液中的沉渣进行压滤，并将经压滤装置压滤处理后的沉降液送入中间水罐，在中间水罐中加入柠檬酸将水的pH调节至7左右中性；沉渣送到固废储存箱。
具体地，所述处理工艺还包括：
步骤8）沉降后的上清液过滤杀菌；
将沉降罐中的沉降后的上清液进行同步骤6）过滤杀菌；即，
利用过滤加压泵将中间水罐来水进行加压进入过滤杀菌装置，首先依次通过20微米和10微米的滤袋式过滤器，最后通过5微米的滤芯式过滤器，过滤器压力正常工况下保持在0.6MPa以下；过滤器出水直接进入紫外线杀菌装置，紫外线波长选用λ=387.5nm，该杀菌装置功率为2.5Kw，水力停留时间为10-15秒。
具体地，所述处理工艺还包括步骤9）二次处理；
根据所要处理压裂废水的污水量，重复步骤2）至步骤6）的操作；
具体地，所述处理工艺还包括步骤10）二次处理及压滤；
根据所要处理压裂废水的污水量，重复步骤2）至步骤7）的操作。
具体地，所述处理工艺流程至少包括：沉砂除油装置、废水提升泵、配药加药装置、管道混合器、过滤加压泵、过滤杀菌装置、压滤装置、固废储存箱相关装备，以及包括至少一具废水储存罐、沉降罐、中间水罐、净水罐相关设施及相关电路、相关管路，采用橇装式布置。
具体地，所述相关管路至少包括：水处理系统管线A、排污管线B、加药管线C。
具体地，所述水处理系统管线A是自油井压裂返排废水出口至所述净水罐进口之间的管线，所述水处理系统管线A上顺次连接有所述沉砂除油装置、所述废水储存罐、所述废水提升泵、所述管道混合器、所述沉降罐、所述中间水罐、所述过滤加压泵、所述过滤杀菌装置、所述净水罐。
进一步地，所述沉降罐的清液出口直接连接所述中间水罐。
具体地，所述排污管线B是自所述沉降罐的沉渣出口至所述固废储存箱进口之间的管线，所述排污管线B上连接有所述压滤装置，其中，所述沉降罐的沉渣出口顺次与污泥提升泵、板框式压滤机连接，所述板框式压滤机的出水口与所述过滤杀菌装置的过滤器进口连接，所述板框式压滤机排渣出口与所述固废储存箱连接，同时所述压滤装置的清水出口连接所述水处理系统管线A。
具体地，所述加药管线C是自所述配药加药装置出口至所述管道混合器进口之间的管线，所述加药管线C的出药口连接所述管道混合器的加药口。
进一步地，所述过滤杀菌装置至少包括过滤器、紫外线杀菌器。
进一步地，所述压滤装置至少包括板框式压滤机、污泥提升泵。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1、将用于压裂废水处理的相关装备及设施采用橇装式布置，将各个井场的压裂废水通过管线进行密闭输送，实现将压裂废水集中处理、统一调配，有效解决压裂废水单点分散式处理的局限，大大提高了废水的处理效率；
2、对压裂废水处理装备及运行系统实现统一管理，降低压裂废水的投入成本，强化油井压裂废水废弃物的处理效果，提高了再生回用性能；
3、简化了压裂废水处理工艺，处理后的废液和废渣集中处理或循环处理，减少了废液废渣对环境的影响，保证了废水处理与环保措施能落实到位，对油田污染减排、清洁生产具有经济实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种油田集中式压裂废水处理工艺流程图。
图中各符号表示含义如下：
1沉砂除油装置；2废水提升泵；3配药加药装置；4管道混合器；5过滤加压泵；6过滤杀菌装置；7压滤装置；8固废储存箱；9废水储存罐；10沉降罐；11中间水罐；12净水罐。
A水处理系统管线；B排污管线；C加药管线。
图中实心箭头方向为压裂废水水流方向；空心箭头方向为排渣方向；单体
箭头方向为加药方向。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种油田集中式压裂废水处理工艺，针对油田现场的水处理需求，集中解决了开发区块的压裂废水处理与再利用的难题；该处理工艺至少包括：沉砂除油装置1、废水提升泵2、配药加药装置3、管道混合器4、过滤加压泵5、过滤杀菌装置6、压滤装置7、固废储存箱8等相关装备，以及包括至少一具废水储存罐9、沉降罐10、中间水罐11、净水罐12等相关设施及相关电路、相关管路；其中，所述过滤杀菌装置6至少包括过滤器、紫外线杀菌器，所述压滤装置7至少包括板框式压滤机、污泥提升泵，以上所述装备及设施均为现有技术，可外购，并采用橇装式布置，所谓橇装式是指将功能组件集成于一个整体底座上，可以整体安装、移动的一种集成方式，使用撬杠便可以方便地进行移动、就位。
具体地，所述处理工艺流程至少包括：水处理系统管线A、排污管线B、加药管线C等；所述水处理系统管线A是自油井压裂返排废水出口至净水罐12进口之间的管线，所述水处理系统管线A上顺次连接有沉砂除油装置1、废水储存罐9、废水提升泵2、管道混合器4、沉降罐10、中间水罐11、过滤加压泵5、过滤杀菌装置6、净水罐12，其中，沉降罐10的清液出口也可直接连接过滤加压泵5。
所述排污管线B是自沉降罐10的沉渣出口至固废储存箱8进口之间的管线，所述排污管线B上连接有压滤装置7，其中，沉降罐10的沉渣出口顺次与污泥提升泵、板框式压滤机连接，板框式压滤机的出水口与过滤杀菌装置6的过滤器进口连接，板框式压滤机排渣出口与固废储存箱8连接，同时压滤装置7的出口再生水连接水处理系统管线A。
所述加药管线C是自配药加药装置3出口至管道混合器4进口之间的管线，所述加药管线C的出药口连接管道混合器4的加药口；由此构成油田集中式压裂废水处理工艺流程，可以有效地完成废水集中处理与供给调配，实现废水的全部回用，达到并满足对压裂废水的有效处理。
本发明实施例提供的压裂废水处理工艺至少包括：1）去除杂质；2）取样及确定加药剂量；3）加药；4）混合搅拌；5）静置沉降；6）过滤杀菌；步骤7）压滤等工艺步骤；其中
步骤1）去除杂质；
油井压裂返排废水直接进入沉砂除油装置1，去除废水中砂子等颗粒粒径在0.1mm以上的物质，同时去除漂浮在液面上层的浮油；
步骤2）取样及确定加药剂量；
沉砂除油装置1出水导入废水储存罐9，从废水储存罐9中取废水样1L，对废水中悬浮物、色度、pH、粘度、石油类等指标进行水质检测，利用取得的水样进行加药处理现场小试并确定加药量；
所述药剂均为市售药剂，至少包括破胶剂高铁酸钾（KFeO4）、絮凝剂聚合氯化铝（PAC）、助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）、pH调节剂氢氧化钠（NaOH）、柠檬酸；药剂配制温度要求在10～40℃；可根据加药量进行现场水处理工艺药剂配制，例如将pH调节到10～12碱性，需添加pH调节剂；将废水粘度降低至5mPa·S以下，需要加入破胶剂高铁酸钾（KFeO4）；去除悬浮物、色度，需要加入絮凝剂聚合氯化铝（PAC），助凝剂聚丙烯酰胺（PAM），搅拌强度可由絮体产生情况进行确定，控制在40rpm～70rpm等；所加处理药剂配制至少包括：破胶剂高铁酸钾（KFeO4）0.03～0.3‰；絮凝剂聚合氯化铝（PAC）0.2～0.6%；氢氧化钠（NaOH）500～1000ppm；将pH调节至10～12碱性；助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）0.3～0.5‰；柠檬酸500～1000ppm；将pH调节至7左右中性；所述药剂配制中可以加入任一种或多种；
步骤3）加药；
将废水储存罐9内废水经废水提升泵2导入管道混合器4，同时按照步骤2）所确定的药剂加入量，调整加药泵比例，并通过配药加药装置3按照依次将破胶剂（KFeO4）0.03～0.3‰、絮凝剂（PAC）0.2～0.6%、氢氧化钠（NaOH）500～1000ppm、助凝剂（PAM）0.3～0.5‰导入管道混合器4的加药口；加药采用100～1800L/h的比例泵进行泵送，按照加药比例注入管道混合器4；
步骤4）混合搅拌；
管道混合器4出水进入至少一个沉降罐10，当液面超过沉降罐10的搅拌器叶片后进行搅拌，搅拌强度可按照步骤2）中确定的参数设定，搅拌强度控制在40～70rpm，使药剂与废水在搅拌的过程中得到进一步混合反应；
步骤5）静置沉降；
待沉降罐10内液面达到上限时，停止废水进入，继续搅拌10分钟，静置沉降20～30min；
步骤6）过滤杀菌；
处理后的上清液泵入过滤加压泵5或进入中间水罐11暂存，在中间水罐11中直接加入柠檬酸500～1000ppm，将水的pH调至7左右中性；利用过滤加压泵5将中间水罐11来水进行加压，进入过滤杀菌装置6，首先依次通过20微米和10微米的滤袋式过滤器，最后通过5微米的滤芯式过滤器，过滤器压力正常工况下保持在0.6MPa以下；过滤器出水直接进入紫外线杀菌装置，紫外线波长选用387nm，该杀菌装置功率为2.5Kw，水力停留时间为10-15秒，进入过滤杀菌装置6，出水导入净水罐12备用；
步骤7）压滤；
待所有沉降罐10中的上清液全部泵入过滤加压泵5或进入净水罐12后，将沉降罐10中的沉降液中的沉渣进行压滤，并将经压滤装置7压滤处理后的沉降液送入中间水罐11，加入柠檬酸调节pH至7左右；沉渣送到固废储存箱8；
步骤8）沉降后的上清液过滤杀菌；
将沉降罐10中的沉降后的上清液进行过滤和紫外线杀菌处理的步骤同步骤6）过滤杀菌；
步骤9）二次处理；
根据所要处理压裂废水的污水量，重复步骤2）至步骤6）的操作；
步骤10）二次处理及压滤；
根据所要处理压裂废水的污水量，重复步骤2）至步骤7）的操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，该工艺流程至少包括：1）去除杂质；2）取样及确定加药剂量；3）加药；4）混合搅拌；5）静置沉降；6）过滤杀菌；步骤7）压滤工艺步骤；其中
步骤1）去除杂质；
油井压裂返排废水直接进入沉砂除油装置，去除废水中砂子等粒径在0.1mm以上的颗粒物质，并去除上层浮油；
2）取样及确定加药剂量；
沉砂除油装置出水导入废水储存罐，进行水质检测并确定加药量；根据加药量进行药剂配制，所述药剂至少包括破胶剂高铁酸钾（KFeO4）、絮凝剂聚合氯化铝（PAC）、助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）、pH调节剂氢氧化钠（NaOH）、柠檬酸；药剂配制温度要求在10～40℃；
3）加药；
将废水储存罐内废水经废水提升泵导入管道混合器，并通过配药加药装置依次将破胶剂（KFeO4）0.03～0.3‰、絮凝剂（PAC）0.2～0.6%、氢氧化钠（NaOH）500～1000ppm、助凝剂（PAM）0.3～0.5‰导入管道混合器的加药口；加药泵送采用100～1800L/h的比例泵按照加药比例注入管道混合器；
4）混合搅拌；
管道混合器出水进入至少一个沉降罐，当液面超过沉降罐的搅拌器叶片后进行搅拌，使药剂与废水在搅拌的过程中得到进一步混合反应；搅拌强度控制在40～70rpm；
5）静置沉降；
待沉降罐内液面达到上限时，停止废水进入，继续搅拌10分钟，静置沉降20～30min；
步骤6）过滤杀菌；
处理后的上清液泵入过滤加压泵或进入中间水罐暂存，在中间水罐中直接加入柠檬酸500～1000ppm，将水的pH调至7左右中性；利用过滤 加压泵将中间水罐来水进行加压进入过滤杀菌装置，出水导入净水罐备用；
步骤7）压滤；
待所有沉降罐中的上清液全部泵入过滤加压泵或进入净水罐后，将沉降罐中的沉降液中的沉渣进行压滤，并将经压滤装置压滤处理后的沉降液送入中间水罐，在中间水罐中加入柠檬酸将水的pH调节至7左右中性；沉渣送到固废储存箱。
2.根据权利要求1所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括：
步骤8）沉降后的上清液过滤杀菌；
将沉降罐中的沉降后的上清液进行同步骤6）过滤杀菌；即，
利用过滤加压泵将中间水罐来水进行加压进入过滤杀菌装置，首先依次通过20微米和10微米的滤袋式过滤器，最后通过5微米的滤芯式过滤器，过滤器压力正常工况下保持在0.6MPa以下；过滤器出水直接进入紫外线杀菌装置，紫外线波长选用λ=387.5nm，该杀菌装置功率为2.5Kw，水力停留时间为10-15秒。
3.根据权利要求1或2所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括步骤9）二次处理；
根据所要处理压裂废水的污水量，重复步骤2）至步骤6）的操作。
4.根据权利要求1或2所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括步骤10）二次处理及压滤；
根据所要处理压裂废水的污水量，重复步骤2）至步骤7）的操作。
5.根据权利要求1所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述处理工艺流程至少包括：沉砂除油装置、废水提升泵、配药加药装置、管道混合器、过滤加压泵、过滤杀菌装置、压滤装置、固废储存箱相关 装备，以及包括至少一具废水储存罐、沉降罐、中间水罐、净水罐相关设施及相关电路、相关管路，采用橇装式布置。
6.根据权利要求5所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述相关管路至少包括：水处理系统管线A、排污管线B、加药管线C。
7.根据权利要求6所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述水处理系统管线A是自油井压裂返排废水出口至所述净水罐进口之间的管线，所述水处理系统管线A上顺次连接有所述沉砂除油装置、所述废水储存罐、所述废水提升泵、所述管道混合器、所述沉降罐、所述中间水罐、所述过滤加压泵、所述过滤杀菌装置、所述净水罐。
8.根据权利要求7所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述沉降罐的清液出口直接连接所述中间水罐。
9.根据权利要求6所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述排污管线B是自所述沉降罐的沉渣出口至所述固废储存箱进口之间的管线，所述排污管线B上连接有所述压滤装置，其中，所述沉降罐的沉渣出口顺次与污泥提升泵、板框式压滤机连接，所述板框式压滤机的出水口与所述过滤杀菌装置的过滤器进口连接，所述板框式压滤机排渣出口与所述固废储存箱连接，同时所述压滤装置的清水出口连接所述水处理系统管线A。
10.根据权利要求6所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述加药管线C是自所述配药加药装置出口至所述管道混合器进口之间的管线，所述加药管线C的出药口连接所述管道混合器的加药口。
11.根据权利要求5所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述过滤杀菌装置至少包括过滤器、紫外线杀菌器。
12.根据权利要求5所述的油田集中式压裂废水处理工艺，其特征在于，所述压滤装置至少包括板框式压滤机、污泥提升泵。
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