CN104150647A

CN104150647A - 一种压裂返排液回用处理工艺

Info

Publication number: CN104150647A
Application number: CN201410455396.9A
Authority: CN
Inventors: 张守献; 袁长忠; 潘永强; 杜春安; 徐鹏; 王刚; 徐闯; 王静; 段传慧; 汪卫东; 曹嫣镔
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2014-11-19

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种压裂返排液回用处理工艺，该工艺具体步骤为：压裂返排液与除油剂混合后，进行空气溶气气浮，去除悬浮和乳化油、还原性物质Fe²⁺和S^2-；气浮出水与化学软化剂混合，经沉降去除其中的Ca²⁺和Mg²⁺；沉降出水进入由核桃壳和石英砂两种滤料组成的多介质过滤装置，去除溶解油；多介质过滤出水进入滤芯式精细过滤装置，得到可用于再次配制压裂液的水。本发明具有流程简单，处理单元工艺成熟、整体工艺稳定，操作管理方便，返排液中残余胍胶、交联剂和粘土稳定剂的保留率大于90％，可节约再次配制压裂液的成本30％～50％，返排液停留时间短，小于2h，占地面积小，可广泛地应用于压裂返排液回用处理工艺中。

Description

一种压裂返排液回用处理工艺

一、技术领域

本发明涉及一种油田作业废液的处理工艺，尤其是一种压裂返排液回用处理工艺。

二、背景技术

目前致密油非常规油气藏正在大力开发，大型水力压裂是该类油藏开发的经济高效方式。非常规压裂施工需要消耗大量清水，且在压裂后要有30％～50％的压裂废液返排至地面，并且由于返排液中含原油、盐、胍胶(或聚合物)和悬浮杂质等物质，成份复杂、COD高，直接外排会影响环境。

目前对压裂返排液主要有三种不同的处理工艺，分别是回注处理工艺、达标外排处理工艺和回用处理工艺。其中，回用处理工艺主要是将除油、除垢和除悬浮杂质等工艺进行组合，处理后返排液用于再次配制压裂液。

经文献检索，专利号为“ZL201220678312.4”，专利名称为“致密油藏混合水压裂返排液处理装置”提供了一种将沉砂隔油、化学沉淀、袋式过滤、滤芯过滤和水质调节进行集成的处理装置，该装置存在的主要问题是，以自然沉降进行分离的隔油处理单元不能实现对返排液中原油的高效去除，因压裂返排液中含有聚合物、原油和悬浮杂质而乳化严重，除油困难；由于隔油工艺不能实现有效除油，因而会导致后续的过滤工艺清洗和更换滤料频繁，不能稳定运行。专利号为“ZL201320145527.4”，专利名称为“页岩气压裂返排液回用处理装置”提供了一种将高效催化氧化、复合混凝、固液分离和深度过滤进行组合的装置，该装置的不足是，未设置油水分离装置，不能满足含油压裂返排液的处理要求，且由于采用了高效催化氧化和复合混凝工艺，导致返排液中可用的残余胍胶、聚合物和其他助剂的保留率大大降低，造成了资源的浪费。

三、发明内容

本发明针对现有压裂返排液回用处理工艺中存在的不足而提供了一种压裂返排液回用处理工艺，该工艺能有效去除原油、悬浮杂质、还原性物质Fe²⁺和S^2-以及Ca²⁺和Mg²⁺，且保留了残余胍胶、交联剂和粘土稳定剂。

一种压裂返排液回用处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

(1)压裂返排液与除油剂混合后，进行空气溶气气浮，去除悬浮和乳化油、还原性物质Fe²⁺和S^2-以及粒径大于100μm的悬浮杂质；

(2)气浮出水与化学软化剂混合，经沉降去除其中的Ca²⁺和Mg²⁺；

(3)沉降出水进入由核桃壳和石英砂两种滤料组成的多介质过滤装置，去除溶解油和粒径为30μm～100μm的悬浮杂质；

(4)多介质过滤出水进入滤芯式精细过滤装置，去除粒径小于30μm的悬浮杂质，得到可用于再次配制压裂液的水。

其中，所述的除油剂为反向破乳剂，投加浓度为30mg/L～50mg/L，所述的气浮装置溶气罐的压力为0.4MPa～0.5MPa，水力停留时间为30min～40min。

所述的化学软化剂为Na₂CO₃和NaOH，Na₂CO₃的投加量为返排液质量的0.1％～0.6％，NaOH的投加量为返排液质量的0.1％～0.3％，沉降池停留时间为0.8h～1h。

所述的多介质过滤，核桃壳滤料为上层，粒径0.8mm～1.8mm，厚度400mm～500mm，所述的石英砂滤料为下层，粒径0.5mm～1.2mm，厚度400mm～500mm，过滤速度12m/h。

所述的精细过滤装置的滤芯为中空聚丙烯熔喷滤芯，过滤精度为5μm。

与现有技术相比本发明具有如下优点：

(1)流程简单，处理单元工艺成熟、整体工艺稳定，操作管理方便；

(2)经该发明处理后的返排液中残余胍胶、交联剂和粘土稳定剂的保留率大于90％，可节约再次配制压裂液的成本30％～50％；

(3)返排液停留时间短，小于2h，占地面积小。

四、附图说明

图1为压裂返排液回用处理工艺示意图。

具体实施方式

一种压裂返排液回用处理工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤(1)中所述的除油剂为反向破乳剂，投加浓度为30mg/L～50mg/L，所述的气浮装置溶气罐的压力为0.4MPa～0.5MPa，水力停留时间为30min～40min。

步骤(2)中所述的化学软化剂为Na₂CO₃和NaOH，Na₂CO₃的投加量为返排液质量的0.1％～0.6％，NaOH的投加量为返排液质量的0.1％～0.3％，沉降池停留时间为0.8h～1h。

步骤(3)中所述的多介质过滤，核桃壳滤料为上层，粒径0.8mm～1.8mm，厚度400mm～500mm，所述石英砂滤料为下层，粒径0.5mm～1.2mm，厚度400mm～500mm，过滤速度12m/h。

步骤(4)中所述的精细过滤装置的滤芯为中空聚丙烯熔喷滤芯，过滤精度为5μm。

下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1：

利用本发明对胜利油田区块A某井的压裂返排液进行了处理，具体步骤为：

(1)对压裂返排液投加30mg/L的除油剂，然后进行空气溶气气浮，溶气罐压力为0.4MPa，水力停留30min后出水；

(2)向气浮出水中分别投加返排液质量的0.1％的Na₂CO₃和0.1％的NaOH，沉降0.8h后出水；

(3)沉降出水进入多介质过滤器，过滤器的上层为核桃壳，粒径0.8mm～1.8mm，不均匀细数K80＝2.0，厚度400mm，下层为石英砂滤料，粒径0.5mm～1.2mm，不均匀细数K80＝2.0，厚度400mm；过滤速度为12m/h。

(4)多介质出水进入精细过滤器，滤芯为过滤精度为5μm的聚丙烯熔喷滤芯。

压裂返排液处理前后水质指标如表1所示。

表1胜利油田区块A某井压裂返排液处理前后水质

指标	处理前	处理后	保留率
				含油，mg/L	150	4.5	-
悬浮物，mg/L	200	10	-
				粒径中值，μm	20	2.8	-
Ca²⁺，mg/L	1140	742	-
				Mg²⁺，mg/L	468	243	-
Fe²⁺，mg/L	30	0.2	-
				S^2-，mg/L	0.3	0	-
残余压裂液主剂	0.48％	0.46％	96％
				残余交联剂	0.02％	0.02％	100％
残余粘土稳定剂	0.32％	0.32％	100％

利用处理后返排液进行压裂液的配制，只需添加0.3％的压裂液主剂，0.02％的交联剂，再添加与清水配制相同的杀菌剂、温度稳定剂、助排剂等，便可得到满足施工要求的压裂液。同时，由于节省了压裂液配制原料，使压裂液成本由500元/方，降低到248元/方，节约成本50％，因此，具有显著的经济效益。

实施例2：

利用本发明对胜利油田区块B某井的压裂返排液进行了处理，具体步骤为：

(1)对压裂返排液投加40mg/L的除油剂，然后进行空气溶气气浮，溶气罐压力为0.45MPa，水力停留35min后出水；

(2)向气浮出水中分别投加返排液质量0.4％的Na₂CO₃和0.2％的NaOH，沉降0.9h后出水；

(3)沉降出水进入多介质过滤器，过滤器的上层为核桃壳，粒径0.8mm～1.8mm，不均匀系数K80＝2.0，厚度450mm，下层为石英砂滤料，粒径0.5mm～1.2mm，不均匀细数K80＝2.0，厚度450mm；过滤速度为12m/h。

(4)多介质过滤出水进入精细过滤器，滤芯为过滤精度为5μm的聚丙烯熔喷滤芯。

压裂返排液处理前后水质指标如表2所示。

表2胜利油田区块B某井压裂返排液处理前后水质

指标	处理前	处理后	保留率
				含油，mg/L	280	5.1	-
悬浮物，mg/L	826	12	-
				粒径中值，μm	48	5.6	-
Ca²⁺，mg/L	2167	567	-
				Mg²⁺，mg/L	1024	428	-
Fe²⁺，mg/L	0.3	0	-
				S^2-，mg/L	6.7	0	-
残余压裂液主剂	0.45％	0.44％	98％
				残余交联剂	0.02％	0.02％	100％
残余粘土稳定剂	0.32％	0.32％	100％

利用处理后返排液进行压裂液的配制，只需添加0.35％的压裂液主剂，0.026％的交联剂，再添加与清水配制相同的杀菌剂、温度稳定剂、助排剂等，便可得到满足施工要求的压裂液。同时，由于节省了压裂液配制原料，使压裂液成本由500元/方，降低到300元/方，节约压裂液成本40％，具有显著的经济效益。

实施例3：

利用本发明对胜利油田区块C某井的压裂返排液进行了处理，具体步骤为：

(1)对压裂返排液投加50mg/L的除油剂，然后进行空气溶气气浮，溶气罐压力为0.5MPa，水力停留40min后出水；

(2)向气浮出水中分别投加返排液质量0.6％的Na₂CO₃和0.3％的NaOH，沉降1h后出水；

(3)沉降出水进入多介质过滤器，过滤器的上层为核桃壳，粒径0.8mm～1.8mm，不均匀细数K80＝2.0，厚度500mm，下层为石英砂滤料，粒径0.5mm～1.2mm，不均匀细数K80＝2.0，厚度500mm；过滤速度为12m/h。

压裂返排液处理前后水质指标如表3所示。

表3胜利油田区块C某井压裂返排液处理前后水质

指标	处理前	处理后	保留率
				含油，mg/L	480	4.8	-
悬浮物，mg/L	1131	8.6	-
				粒径中值，μm	68	5.0	-
Ca²⁺，mg/L	2931	667	-
				Mg²⁺，mg/L	1216	328	-
Fe²⁺，mg/L	0.2	0	-
				S^2-，mg/L	4.5	0	-
残余压裂液主剂	0.43％	0.41％	95％
				残余交联剂	0.018％	0.017％	94％
残余粘土稳定剂KCl	0.34％	0.34％	100％

利用处理后返排液进行压裂液的配制，只需添加0.4％的压裂液主剂，0.03％的交联剂，再添加与清水配制相同的杀菌剂、温度稳定剂、助排剂等，便可得到满足施工要求的压裂液。同时，由于节省了压裂液配制原料，使压裂液成本由500元/方，降低到345元/方，节约压裂液成本31％，因此，具有显著的经济效益。

Claims

1.一种压裂返排液回用处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)压裂返排液与除油剂混合后，进入空气气浮装置，去除悬浮和乳化油、还原性物质Fe²⁺和S^2-以及粒径大于100μm的悬浮杂质；

2.根据权利要求1所述的压裂返排液回用处理工艺，其特征在于所述的除油剂为反向破乳剂，投加浓度为30mg/L～50mg/L，所述的空气气浮装置包括溶气罐，溶气罐压力为0.4MPa～0.5MPa，水力停留时间为30min～40min。

3.根据权利要求1所述的压裂返排液回用处理工艺，其特征在于所述的化学软化剂为Na₂CO₃和NaOH，Na₂CO₃的投加量为返排液质量的0.1％～0.6％，NaOH的投加量为返排液质量的0.1％～0.3％，沉降池停留时间为0.8h～1h。

4.根据权利要求1所述的压裂返排液回用处理工艺，其特征在于所述的由核桃壳和石英砂两种滤料组成的多介质过滤装置，核桃壳滤料为上层，粒径0.8mm～1.8mm，厚度400mm～500mm，石英砂滤料为下层，粒径0.5mm～1.2mm，厚度400mm～500mm，过滤速度12m/h。

5.根据权利要求1所述的压裂返排液回用处理工艺，其特征在于所述的精细过滤装置的滤芯为中空聚丙烯熔喷滤芯，过滤精度为5μm。