CN104478020B - 一种用于油田压裂返排液的高效破胶、破乳、脱硫和灭菌的药剂 - Google Patents

一种用于油田压裂返排液的高效破胶、破乳、脱硫和灭菌的药剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压裂返排液高效破胶、破乳、脱硫和灭菌的药剂，它由氧化剂组分和助氧化剂组分以50-1000:1-100的重量比组成；所述的氧化剂组分易溶于水且溶于水后生成次氯酸；所述的助氧化剂组分是存在多种氧化价态且价态间可相互转化的金属的盐。本发明所述的药剂可破坏压裂返排液中大分子胶类组分的稳定性，降低压裂返排液的黏度，实现快速破胶；可降低压裂返排液油水乳化系统的稳定性，有利于油水的迅速分离；可将硫离子转化为硫，有利于进一步过滤脱硫或气浮脱硫；总体上具有用量少、破胶、破乳、脱硫和灭菌速度快、效果好的优点，解决了压裂返排液的破胶、破乳、脱硫和灭菌的难题。

Description

一种用于油田压裂返排液的高效破胶、破乳、脱硫和灭菌的药剂
技术领域
本发明涉及非常规油气田开采中产生的污水处理技术领域，具体涉及一种用于压裂返排液的药剂，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
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。压裂液在生产作业后返排回地面。压裂返排液成复杂，主要含有瓜胶、石油类及其它各种添加剂，具有高浊度、粘度大、油水浮化体系稳定和COD高等特点，还可能还含有较高尝试的硫化物。目前，压裂返排液是油田污水中处理难度最大的废水。如果返排至地面的压裂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系造成严重污染；直接进入油水处理系统会影响后期工序的正常运转并加重腐蚀；直接注回地层危害更大，会导致黏土吸水膨胀、分散运移引起渗透率下降，还导致原油的重质成分析出，堵塞地层孔隙，地层渗流能力下降，严重污染油层。
压裂返排液的处理方法有填埋法、焚烧法、固化法、混凝法、化学氧化法、微电解法和活性炭吸附等方法。填埋法只能应用在对环境要求不高、离人烟并且因难于集中回收的地带，这种只顾眼前的方法正在日益被淘汰。焚烧法要求压裂返排液能够具有燃烧性，即有机物含量达到足够高，并且这种方法会污染大气，形成二次污染。固化法采用生石灰、水泥等无机高分子物质为固化剂，将压裂返排液中的有害组分转化为固态，但将产生较大量的固体废物。混凝法通常需要先对压裂返排液进行破胶破乳，再用氯化铝、聚丙烯酰胺进行混凝处理，除去压裂返排液中的悬浮物。化学氧化法利用氧化反应将还原性的污染物断链分解，但完成深度氧化药剂加入量大，成本高，可在氧化破胶、破乳后与混凝等方法配合使用以降低成本。微电解法是利用金属腐蚀原理，在Fe和C之间形成无数的微电池系统，对废水中有机物进行氧化的工艺。但因为电位差很小，停留时间太长，针对性不强，作用效果很有限。且污水含硫时腐蚀生成的FeS可能在后续工序中结垢，影响正常生产。
由此可见，对压裂返排液进行破胶、破乳、脱硫和灭菌是压裂液处理工艺的重要步骤。
发明内容
本发明的目的是针对压裂返排液的处理过程，提供一种高效的破胶、破乳药剂组份及其使用方法，该药剂还可在破胶、破乳的同时实现脱硫和灭菌目的。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
提供一种用于油田压裂返排液的破胶、破乳药剂，它由氧化剂组分和助氧化剂组分以50-1000:1-100的重量比组成；所述的氧化剂组分易溶于水且溶于水后生成次氯酸；所述的助氧化剂组分是存在多种氧化价态且价态间可相互转化的金属的盐。
本发明优选的方案中，所述的氧化剂组分选自次氯酸钠、亚氯酸钠、二氯异氰尿酸钠、二水二氯异氰尿酸钠、三氯异氰尿酸钠或三氯异氰尿酸中的任意一种或两种以上的混合物；进一步优选次氯酸钠、二氯异氰尿酸钠或三氯异氰尿酸中的任意一种或两种的混合物；最优选二氯异氰尿酸钠和三氯异氰尿酸的混合物。
所述的助氧化剂组分选自铁盐、锰盐或铜盐中的任意一种或两种以上的混合物；进一步优选铁盐；最优选氯化铁。
本发明优选的方案中，所述的氧化剂组分和助氧化剂组分重量比为100-500:3-60；更优选200～300:5。
本发明还提供所述药剂在非常规油气田压裂开采中的压裂返排液、钻井污水、洗井污水或采出污水的处理中的应用；所述的非常规油气田包括石油、天然气、页岩气、煤层气等油气田；优选在油田压裂返排液处理中的应用。
所述的应用方法中，使用本发明的药剂破胶、破乳后，还可结合其它处理方法进一步降低压裂返排液的悬浮物和油含量。这些处理方法包括但不限于沉降、过滤、气浮、混凝等。使用过程中，该药剂的氧化组分和助氧化组分以水溶液形式或直接以固体粉末状加入到废压裂液中。每升压裂返排液加入由50-1000mg的所述氧化剂和1-100mg的所述助氧化剂组成的本发明的药剂(以固态计)，最佳加入量为每升压裂返排液加入100-500mg的所述氧化剂和3-60mg的所述助氧化剂组成的本发明的药剂(以固态计)。
本发明的药剂中，氧化剂组分溶于水后可稳定形成高活性次氯酸根，有效氯含量在20％～95％，次氯酸根的氧化能力使废压裂液中的成胶分子降解，破坏胶体的稳定性。改变废压裂液中的表面活性组分的性质，使水-油浮化系统易于分离。同时将硫化物转化为硫化氢和单质硫，前者直接逸出，后者可通过过滤、气浮等方法除去。助氧化剂组分有利于氧化组分效果的加速和提高。本发明的药剂总体上具有用量少、破胶、破乳、脱硫和灭菌速度快、效果好的优点，解决了压裂返排液的破胶、破乳、脱硫和灭菌的难题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
对照例1
某油田压裂返排液，外观混浊，黑色，pH值、黏度、悬浮物含量、油含量及COD等性质见表1。
对照例2
取对照例1压裂返排液1升，加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺50mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
实施例1
取对照例1压裂返排液1升，加入10％次氯酸钠水溶液3mL，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
实施例2
取对照例1压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠300mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
实施例3
取对照例1压裂返排液1升，加入三氯异氰尿酸300mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
实施例4
取对照例1压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠150mg，三氯异氰尿酸150mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
实施例5
取对照例1压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠300mg，氯化铁5mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
实施例6
取对照例1压裂返排液1升，加入三氯异氰尿酸300mg，氯化铁5mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
实施例7
取对照例1压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠200mg，氯化铁5mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表1。
表1对照例1-2及实施例1-7水样性质
对照例3
某油田压裂返排液，外观混浊，黑色，pH值、黏度、悬浮物含量、油含量及COD等性质见表2。
对照例4
取对照例3压裂返排液1升，加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
实施例8
取对照例3压裂返排液1升，加入10％次氯酸钠水溶液2mL，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
实施例9
取对照例3压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠200mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
实施例10
取对照例3压裂返排液1升，加入三氯异氰尿酸200mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
实施例11
取对照例1压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠100mg，三氯异氰尿酸100mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
实施例12
取对照例3压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠200mg，氯化铁5mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
实施例13
取对照例3压裂返排液1升，加入三氯异氰尿酸200mg，氯化铁5mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
实施例14
取对照例3压裂返排液1升，加入二氯异氰尿酸钠100mg，氯化铁3mg，搅拌反应20分钟，再加入聚合氯化铝150mg，阳离子聚丙烯酰胺5mg，搅拌20分钟，沉降60分钟，观察清液屋外观，并取清液层测性质列于表2。
表2对照例3-4及实施例8-14水样性质

Claims (3)

1.一种用于油田压裂返排液的破胶、破乳药剂，其特征在于：它由氧化剂组分和助氧化剂组分以50-1000:1-100的重量比组成；所述的氧化剂组分为二氯异氰尿酸钠或三氯异氰尿酸；所述的助氧化剂组分为氯化铁；
用于油田压裂返排液的处理时，每升压裂返排液加入由50-1000mg的所述氧化剂和1-100mg的所述助氧化剂组成的药剂。
2.根据权利要求1所述的药剂，其特征在于：所述的氧化剂组分和助氧化剂组分重量比为100-500:3-60。
3.根据权利要求2所述的药剂，其特征在于：所述的氧化剂组分和助氧化剂组分重量比为200～300:5。
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