CN104045179B - 一种处理油气田压裂返排液的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理油气田压裂返排液的方法及其装置，(1)将经过过滤的压裂返排液输送到管式反应器中；(2)然后添加一级氧化剂与二级氧化剂进行偶合操作并再次搅拌均匀，即得一种混合液；(3)向得到的混合液中添加一种混凝剂和助絮凝剂的混合物并进行充分搅拌，制得一种稠状物；(4)将得到的稠状物输送到分离器中进行油、污水和泥浆混合物的分离操作，其中油自动上浮在混合物的最上面，并通过分离器上方附近的排油装置排出，沉淀在分离器最底部的泥浆通过管道排入到污泥池内，悬浮在中间的污水则通过管道排入到缓冲水箱内。本发明设计简单，易于放大，在常温常压下进行，工艺流程简易高效，机械自动化程度高，单位压裂废液处理成本低。

Description

一种处理油气田压裂返排液的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种用于处理油田三次采油压裂过程产生的返排液并使其达到排放标准的工艺方法以及装置。

背景技术

压裂作业是油气井增产的主要措施之一，为各油田所普遍采用。其中压裂过程中所用到的工作液称为压裂液。近些年，我国大部分油田已经进入了高含水的采油后期，各个油田纷纷采用三次采油新技术进行增产、保产，其中三次采油技术在大庆油田已经进入了工业化的应用阶段。目前随着油田开发的进行，压裂工作量逐年增加压裂对地层的伤害是确实存在的。压裂液进入地层，导致黏土吸水膨胀、分散运移引起渗透率下降，还导致原油重质成分析出，堵塞地层孔隙，地层渗流能力下降，压裂液返排不彻底也会严重污染油层。而且随着压裂次数的增加，压裂液的滤失量增大，造缝缩短，裂缝导流能力降低，新增产量下降。油水井压裂、酸化是油田增产和增注的有效技术措施，每年大庆油田进行油水井压裂、酸化施工2400口井以上，需要使用大量的工作液、酸及添加剂，一般每口井压裂后排液至少产生粘稠废液300m³左右，这些化学物质大部分呈酸(碱)性，部分有毒，并且最终将有部分废液返排到地面，如不采取有效的处理措施，将对土壤、植被、水体造成严重的污染。由此我们可以看出全国各大油田都大规模的使用油田压裂技术，然而压裂液的广泛使用不但对地层照成一定程度的损害其返排液排到地面上来也会对周围的植物、农田、湖泊照成一定的影响。由此带来一系列的环境问题及其社会问题不得不引起我们的重视。

近些年，随着各个国家对环保要求的日益严格，压裂液无害化、减量化处理将已经成为压裂液处理技术发展的必然趋势。国内外广泛开展了针对压裂返排液无害化处理的研究，多数采用物理、生物、光催化、化学与物理吸附、超声波、电化学等方法，有许多是针对降解压裂返排液中有机物的模拟污水的研究，实际应用中的方法尚存在费用高、耗时多、工艺复杂、设备不成熟、处理效率低等不足。

发明内容

本发明目的是提供一种使污水达到回注标准或GB8978-1996《污水综合排放标准》II级排放标准要求的处理油气田压裂返排液的工艺方法及其装置，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。

一种处理油气田压裂返排液的工艺方法，(1)将经过过滤的压裂返排液输送到管式反应器中；(2)然后添加一级氧化剂与二级氧化剂进行偶合操作并再次搅拌均匀，即得一种混合液；(3)向得到的混合液中添加一种混凝剂和助絮凝剂的混合物并进行充分搅拌，制得一种稠状物；(4)将得到的稠状物输送到分离器中进行油、污水和泥浆混合物的分离操作，其中油自动上浮在混合物的最上面，并通过分离器上方附近的排油装置排出，沉淀在分离器最底部的泥浆通过管道排入到污泥池内，悬浮在中间的污水则通过管道排入到缓冲水箱内，从而实现整个压裂返排液的分离；(5)进入到缓冲水箱内的污水经过一级过滤罐和二级过滤罐的过滤后排入到收集箱中。

所述的混凝剂为聚合硫酸铝、聚合氯化铝或聚合铝铁中的一种或多种的混合物。

所述的助絮凝剂为聚丙烯酰胺或活性硅酸中的一种或多种的混合物。

所述的助絮凝剂中添加有促絮凝剂，该促絮凝剂为硅酸钠或氯化钙中的一种。

一种实现处理油气田压裂返排液的工艺方法的分离器，它包含分离水箱，该水箱的一侧分隔有顶部设有开口缓冲间，所述水箱的另一侧分隔有分离间，该分离间的顶部设有开口，其下部设有与水箱内部相通的开口，所述水箱的底部截面为锥形结构，该水箱的底部与导管螺旋连接，该导管的另外一端与污泥池相连接，所述缓冲间设有进液管，所述分离间的顶部附近设有出油口，该出油口通过排油管与储油罐相连通，所述分离间的中部附近设有出水管，该出水管的另外一端与缓冲水箱的进水口连通，该缓冲水箱的出水口与一级过滤罐的进水口相连，所述一级过滤罐的出水口与二级过滤罐的进水口相连，该二级过滤罐的出水口与收集水箱的进水口相连。

所述的出油口的顶部附近设有链式刮板排油装置，该刮板排油装置包含两个水平设置的同步的链轮，该链轮之间设有链带，所述的链带的外面设有刮板。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、装置设计简单，易于放大，在常温常压下进行，工艺流程简易高效，机械自动化程度高，单位压裂废液处理成本低；

2、装置技术成熟，以现场实际参数为依据，经过室内反复试验得到装置运行的最佳工艺条件，保证了装置运行过程中对压裂废液的处理效果达到最佳；

3、选取次氯酸钠与次氯酸钙为氧化剂，具有氧化效果好、用量低、不造成二次污染、来源广泛、价格便宜等优点；

4、装置采用管式反应器，可以缩短废液的停留时间，增加废液与药剂的接触面积，使得处理更加高效；

5、装置具有整体可拆性，可以根据处理的需求整体移动设备。

6、装置可以灵活组合和搭配不同的氧化剂与絮凝剂，处理不同类型的压裂废液，使装置可以普遍应用于油田废水的处理；

7、经过装置处理后的废水，清澈、COD等指标均符合工业水标准，减少了后续处理的压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。

图1是本发明中分离器的结构示意图；

图2是本发明实施例一中COD去除状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，(1)将经过过滤的压裂返排液输送到管式反应器中；(2)然后添加一级氧化剂与二级氧化剂进行偶合操作并再次搅拌均匀，即得一种混合液；(3)向得到的混合液中添加一种混凝剂和助絮凝剂的混合物并进行充分搅拌，制得一种稠状物；(4)将得到的稠状物输送到分离器中进行油、污水和泥浆混合物的分离操作，其中油自动上浮在混合物的最上面，并通过分离器上方附近的排油装置排出，沉淀在分离器最底部的泥浆通过管道排入到污泥池内，悬浮在中间的污水则通过管道排入到缓冲水箱内，从而实现整个压裂返排液的分离；(5)进入到缓冲水箱内的污水经过一级过滤罐和二级过滤罐的过滤后排入到收集箱中。

所述的混凝剂为聚合硫酸铝、聚合氯化铝或聚合铝铁中的一种或多种的混合物。

所述的助絮凝剂为聚丙烯酰胺或活性硅酸中的一种或多种的混合物。

所述的助絮凝剂中添加有促絮凝剂，该促絮凝剂为硅酸钠或氯化钙中的一种。

参看图1，一种实现油气田压裂返排液分离的分离器，它包含分离水箱1，该水箱1的一侧分隔有顶部设有开口缓冲间2，所述水箱1的另一侧分隔有分离间3，该分离间3的顶部设有开口，其下部设有与水箱1内部相通的开口，所述水箱1的底部截面为锥形结构，该水箱1的底部与导管螺旋连接，该导管的另外一端与污泥池4相连接，所述缓冲间2设有进液管，所述分离间3的顶部附近设有出油口5，该出油口5通过排油管与储油罐6相连通，所述分离间3的底部附近设有出水管，该出水管的另外一端与缓冲水箱7连通。

为了进一步的提高出油口的排油速度，所述的出油口5的顶部附近设有链式刮板排油装置8，该刮板排油装置8包含两个水平设置的同步的链轮81，该链轮81之间设有链带82，所述的链带82的外面设有刮板，当链轮81转动时，带动链带82转动，链带82上的刮板便会将油推入到出油口5附近。

实施例一

某油田的压裂返排液主要污染物指标如表1所示。

表1压裂返排液各污染指标实测值(除pH外，单位皆为mg/L)

从表1可见，COD为最主要的污染物，本发明主要针对COD的去除为目标，在降低COD的同时，其它的污染物均得到了处理。

参看图2，预处理后水样加入次氯酸钠36L/t，控制管式反应器内液体流速，考察一次氧化后水样COD；

由图2可以看出，随着流速的提高一次氧化对COD的去除率先升高后降低，4L/s后曲线开始下降，考虑耗费的电能会随着流速的增大而增多，因此控制流速在3L/s左右。这样既能较好的对水样中的COD进行去除，又能较大限度的降低能耗。水样初始COD为4100mg/L，一次氧化后对水样进行测试COD＝3072mg/L，去除率为25.06％。

调质水样使pH＝12，加入次氯酸钙7.5kg/t，反应时间30min，COD去除率42％。加入聚合硫酸铝(3kg/t)、聚丙烯酰胺(700g/t)絮凝30min后取上清液测其平均COD＝1293mg/L，总去除率为68.46％。过滤后COD为，932mg/L，总去除率为77.26％，出水固体悬浮物含量7mg/L。

实施例二

用上述同一口井的返排液，预处理后加入42L/t次氯酸钠，管式反应器内流速为3L/s，考察处理后COD；

一次氧化后对水样进行测试COD＝2918mg/L，去除率为32.29％。

调质水样至pH＝12，加入次氯酸钙9kg/t，反应30min，COD去除率45％。加入聚合氯化铝(3kg/t)、聚丙烯酰胺(700g/t)絮凝30min后取上清液测其平均COD＝1082mg/L，去除率为74.88％。过滤后COD为，787mg/L，去除率为81.72％。

实施例三

用上述同一口井的返排液，预处理后加入次氯酸钠42L/t，管式反应器内流速为3L/s，氧化完COD＝2840mg/L，去除率为31.56％。调质水样使pH＝12、加入次氯酸钙9kg/t，反应时间30min氧化完COD＝2195mg/L去除率为47.09％。加入聚合硫酸铝(3kg/t)、聚丙烯酰胺(700g/t)、絮凝5min后加入硅酸钠(60mg/L)搅拌30min后分层明显取其上清液测其平均COD＝944mg/L，去除率为67.23％。经分离器过滤后平均CODc为620mg/L，去除率85.05％。

最后应说明的是：以上实例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种处理油气田压裂返排液的工艺方法，其特征在于，由以下步骤组成：

(1)将经过过滤的压裂返排液输送到管式反应器中；

(2)按照每吨水样投放42L一级氧化剂的投放量添加次氯酸钠进行一级氧化，管式反应器内流速为每秒3L；一级氧化完成后，调节pH值至12，按照每吨水样投放9kg二级氧化剂的投放量添加次氯酸钙进行二级氧化，二级氧化的反应时间为30分钟；二级氧化完成后搅拌均匀，即得一种混合液；

(3)向得到的混合液中按照每吨水样投放3kg聚合硫酸铝的投放量添加聚合硫酸铝，并按照每吨水样投放700g聚丙烯酰胺的投放量添加聚丙烯酰胺，絮凝5分钟后按照每升60mg投放量添加硅酸钠，搅拌30分钟，制得一种稠状物；

(4)将得到的稠状物输送到分离器中进行油、污水和泥浆混合物的分离操作，其中油自动上浮在混合物的最上面，并通过分离器上方附近的排油装置排出，沉淀在分离器最底部的泥浆通过管道排入到污泥池内，悬浮在中间的污水则通过管道排入到缓冲水箱内，从而实现整个压裂返排液的分离；

(5)进入到缓冲水箱内的污水经过一级过滤罐和二级过滤罐的过滤后排入到收集箱中。