CN105056740A - 一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气井酸化作业技术领域，涉及一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置及其处理方法，在撬座上设装有曝气管线的pH粗调池、pH微调池，还设有联通pH粗调池的耐酸进液泵、分别与pH粗调池、pH微调池通过曝气管线联通的曝气风机。pH粗调池通过管线与pH微调池间通过相联通；撬座上还设通过粗调池加碱泵、微调池加碱泵分别与粗调池和微调池联通的碱液池，通过管道分别与pH粗调池和pH微调池联通的喷淋塔，以及通过管道与喷淋塔联通的引风机。本发明可实现自动化控制，能够快速、经济、有效的对气田酸化废液及废气进行处理，降低人员劳动强度，减少酸化废液及废气对环境的污染，消除安全隐患。

Description

一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置及其处理方法

技术领域

本发明属于气井酸化作业技术领域，具体涉及一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置及其处理方法，通过二级中和及曝气氧化相结合的方法对气田酸化废液进行处理，并对酸化废液中携带的酸气进行碱雾中和洗涤处理，最终将处理后的废水排入现场污水池，处理后气体则引入现场天然气点火系统予以处理。

背景技术

在气田开发过程中，酸化作业是提高单井产量以及修复枯竭井的重要措施之一，在各气田中应用较为广泛。目前气井上常用的酸液为稠化酸和清洁转向酸，酸液体系除了含有盐酸、氢氟酸等主剂外，还含有起泡剂、表面活性剂等添加剂，因此，返排的酸化废水酸性强、腐蚀性强、铁含量高，且在返排初期具有一定的粘度，同时产生大量泡沫。如果不进行处理直接排入环境必将产生严重的污染和危害。

在气井酸化作业过程中，酸化作业后返排的酸液和废气首先进行气液分离，分离后液相排放到污水池中，气相进行点火试气。酸化废液间歇排放，在返排初期，排放量可达0.7～2m3/min，随后排放量不断减少。由于地层温度高，因此返排酸化废液经气液分离后仍伴有大量的酸雾，具有强烈的刺激性气味，这些酸性气体主要为挥发性盐酸、醚类或甲醛等，对施工人员产生巨大的健康和安全危害。

气田大多地貌复杂、单井分布分散，交通不便，且单井产出量较小。通常现场处理酸化废液大多是直接将其排入现场污水池，再加入固体石灰进行中和处理，或用罐车拉运集中处理，以上处理方法均存在严重的安全隐患。

现有很多种撬装式装置，可实现油田措施废液的就地处理，比如：

油田洗井废水处理系统（专利号：CN2908469Y）包括旋浮油水分离器、过滤器、洗井泵。该装置只需将洗井废水依次经过油水分离器、过滤器处理即可达到符合水质标准的洗井水，可将洗井水注入井中多次循环洗井。该系统处理流程短、设备简单、操作方便、可撬装化搬运，适应性较为广泛。

采油废水撬装式净水装置（专利号：CN202785867U）由撬底板、净水器和自清洗过滤器组成。净水器包括顶板和净水器壳体，顶板上设有刮油机，净水器壳体内装有中心分水管、斜管固液分离装置以及上水管。本装置设计新颖，操作简便，运行稳定，安全可靠，具有较高的应用价值。

一种撬装式可自动反冲洗油气井产出水的水处理装置（专利号：CN203591650U）将自吸离心泵与顶部具有网式过滤器的旋流除砂器连接，再将叠片式过滤器、袋式粗过滤器、袋式精过滤器依次连接，并在袋式精过滤器上设置出水管，这种设计明显提高了除油效率，降低了清洁成本，且操作简单，节省人力。

撬装式含油污水处理一体化装置（专利号：CN203212417U）即将衡压浅层气浮器、砂滤器、精滤器、中空超滤器、反冲洗水箱和污油箱等固定于撬座上，有效地将先进的衡压气浮技术与膜技术相结合对含油废水进行处理，本装置能够使处理后的废水达到相应标准，具有效率高、占地少、寿命长等特点，且能够实现整个处理过程全自动化控制。

以上专利均为撬装式装置，可实现油田措施废液的就地处理，但至今尚未有专门针对气田酸化废液的撬装式处理装置。

发明内容

本发明的目的是设计一种针对处理气田酸化废水和废气的撬装式自动化控制装置，通过二级中和及曝气氧化相结合的方法对酸化废水进行处理，并通过碱雾对废液中携带的酸气进行吸收处理。

为此，本发明提供了一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置，包括固定在撬上的pH粗调池、pH微调池、碱液池和喷淋塔，所述的pH粗调池通过管线连接耐酸提升泵，pH粗调池和pH微调池之间通过导流管连通，pH粗调池、pH微调池、喷淋塔均分别通过泵和管线与碱液池连通，pH微调池通过管线连接外排泵；

所述的pH粗调池和pH微调池内通有曝气管线，曝气管线的另一端连接曝气风机，pH粗调池和pH微调池顶部均通过集气管线与喷淋塔连通，喷淋塔内填料为塑料鲍尔环。

所述的喷淋塔内安装有引风机。

所述的pH粗调池通过第一耐碱加药泵和管线连通至碱液池，所述的pH微调池通过第二耐碱加药泵和管线连通至碱液池，所述的喷淋塔通过耐碱循环泵和管线连通至碱液池。

所述的撬上还安装有配电柜，配电柜里装有控制器，所述的pH粗调池中装有第一pH值测试仪，pH微调池内装有第二pH值测试仪，所述第一pH值测试仪和第二pH值测试仪均与控制器电连接，控制器也分别电连接控制第一耐碱加药泵和第二耐碱加药泵。

所述的pH粗调池与耐酸提升泵的连接管线中装有耐酸流量计，所述的pH粗调池与pH微调池为耐酸不锈钢或碳钢防腐材质，外侧均安装磁翻板式液位计。

一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置的处理方法，包括如下步骤：

步骤一：酸化废液由耐酸提升泵进入pH粗调池；

步骤二：根据第一pH值测试仪检测的pH值信号，由控制器通过第一耐碱加药泵控制加碱量，将碱液由碱液池加到pH粗调池中，废液中和至pH值为5～6；

步骤三：经pH粗调池处理后的废水通过导流管进入pH微调池；

步骤四：根据第二pH值测试仪检测的pH值信号，由控制器通过第二耐碱加药泵控制加碱量，将碱液由碱液池加到pH微调池中，废液中和至pH值为7.0～7.5，最终将处理后的废水通过外排泵排入现场污水池；

步骤五：通过耐碱循环泵将碱液池中的碱液加入至填料为塑料鲍尔环的玻璃钢喷淋塔中，pH粗调池和pH微调池中的酸气，通过集气管线引入喷淋塔进行酸气吸收处理，处理后的废气通过排气管道引入现场点火系统予以处理。

所述的步骤二和步骤四中碱液进行中和pH值的时候，不断通过曝气风机进过曝气管线进行曝气搅拌。

所述的步骤五中将酸气引入喷淋塔的过程中，在喷淋塔内开有引风机。

本发明的有益效果：

一、装置采用自动化加药控制，操作简便、降低人员劳动强度及作业工序。根据水质变化实时调整碱液加量，在不同返排阶段均可将酸液处理至pH值为7～8。

二、装置设计合理，能有效降低酸化返排残酸、酸气对环境的污染及对人体的损害。

三、装置安装程序简单，运载方便，可反复搬迁和安装使用。

四、此产品在成本节约、环境保护、安全生产方面显示出较高的经济和社会效益。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的结构分布立视示意图。

图2是本发明的结构分布俯视示意图。

图3是加碱液的控制原理图。

附图标记说明：1、pH粗调池；2、pH微调池；3、碱液池；4、喷淋塔；5、引风机；6、耐碱循环泵；7、第一耐碱加药泵；8、第二耐碱加药泵；9、配电柜；10、外排泵；11、曝气风机；12、耐酸提升泵；13、曝气管线；14、集气管线；15、撬；16、导流管；17、控制器；18、第一pH值测试仪；19、第二pH值测试仪。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置，如图1和图2所示，包括固定在撬15上的pH粗调池1、pH微调池2、碱液池3和喷淋塔4，所述的pH粗调池1通过管线连接耐酸提升泵12，pH粗调池1和pH微调池2之间通过导流管16连通，pH粗调池1和pH微调池2之间由2～3个导流管16连通，以保证当进液量流量较大时pH粗调池1废液快速进入pH微调池2，并防止溢罐问题。

pH粗调池1、pH微调池2、喷淋塔4均分别通过泵和管线与碱液池3连通，pH微调池2通过管线连接外排泵10。pH粗调池1和pH微调池2底部设置连通管道和蝶阀，当废液处理结束时，可使pH粗调池1的废液流到pH微调池2通过外排泵排出。池底设一定坡度，并设置排污阀，以实现底泥的完全排空。

pH粗调池1和pH微调池2内通有曝气管线13，曝气管线13的另一端连接曝气风机11，pH粗调池1和pH微调池2顶部均通过集气管线14与喷淋塔4连通，喷淋塔4内填料为塑料鲍尔环，喷淋塔4内安装有引风机5，喷淋塔4材质为玻璃钢或不锈钢，需做耐酸碱处理，填料为塑料鲍尔环，也可以是陶瓷鲍尔环、纤维球、陶瓷拉西环等。

本实施例的这种装置的原理如下：将两相分离器排出的酸化废液泵入pH粗调池1，然后由碱液池3的部分碱液进入pH粗调池1进行酸碱中和，中和至pH值为5～6后，由导流管16将处理后的废水导入pH微调池2，再以同样的原理将pH值中和为7.0～7.5，最终由外排泵10排入现场污水池；而pH粗调池1和pH微调池2中的酸气，由集气管线14导入喷淋塔4，喷淋塔4中填料为塑料鲍尔环，碱液池3进入喷淋塔4中，酸气经过喷淋塔4后中和，最终通过排气管道引入现场点火系统予以处理。本实施例中的这种装置，整体固定于撬15上，整个装置底座工字钢焊接，整个装置可通过卡车运输至各井场。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进一步阐述，本实施例中，pH粗调池1通过第一耐碱加药泵7和管线连通至碱液池3，所述的pH微调池2通过第二耐碱加药泵8和管线连通至碱液池3，所述的喷淋塔4通过耐碱循环泵6和管线连通至碱液池3。

如图3所示，撬15上还安装有配电柜9，配电柜9里装有控制器17，所述的pH粗调池1中装有第一pH值测试仪18，pH微调池2内装有第二pH值测试仪19，所述第一pH值测试仪18和第二pH值测试仪19均与控制器17电连接，控制器17也分别电连接控制第一耐碱加药泵7和第二耐碱加药泵8。

pH粗调池1与耐酸提升泵12的连接管线中装有耐酸流量计，以便进液量的在线监测和计量，其设计最大处理量为60m³/h。所述的pH粗调池1与pH微调池2为耐酸不锈钢或碳钢防腐材质，外侧均安装磁翻板式液位计。进一步地，pH粗调池1与耐酸提升泵12的连接管线设有两个通路，当现场返排压力较高时，酸化废液由于压力直接进入pH粗调池1，而当现场返排酸液压力较低的情况下，则通过耐酸提升泵12将废液泵入pH粗调池。

这种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置的处理方法，包括如下步骤：

步骤一：酸化废液由耐酸提升泵12进入pH粗调池1；

步骤二：根据第一pH值测试仪18检测的pH值信号，由控制器17通过第一耐碱加药泵7控制加碱量，将碱液由碱液池3加到pH粗调池1中，不断通过曝气风机11进过曝气管线13进行曝气搅拌，使得废液中和至pH值为5～6；

步骤三：经pH粗调池1处理后的废水通过导流管16进入pH微调池2；

步骤四：根据第二pH值测试仪19检测的pH值信号，由控制器17通过第二耐碱加药泵8控制加碱量，将碱液由碱液池3加到pH微调池2中，不断通过曝气风机11进过曝气管线13进行曝气搅拌，使得废液中和至pH值为7.0～7.5，最终将处理后的废水通过外排泵10排入现场污水池；

步骤五：通过耐碱循环泵6将碱液池3中的碱液加入至填料为塑料鲍尔环的玻璃钢喷淋塔4中，pH粗调池1和pH微调池2中的酸气，采用引风机5，通过集气管线14引入喷淋塔4进行酸气吸收处理，处理后的废气通过排气管道引入现场点火系统予以处理。

以下结合具体的实施数据进行说明。

实施例3：

某气田酸化作业过程中，经两相分离器排出的返排初期酸化废液呈紫黑色，具有浓烈的刺激性气味，无粘性，pH值约为2.0，总铁含量高达16195.63mg/L，矿化度约为416014.8mg/L，为氯化钙水型，酸化废液携带的酸气中HCl含量为100mg/L。通过提升泵将废液泵入本发明装置后，自动加碱系统根据pH检测信号控制碱液池中质量浓度为30%的NaOH溶液加量，先将酸化废液中和至pH值为5～6，再微调至7.0～7.5，酸气进入喷淋塔进行NaOH碱雾的吸收处理，其中喷淋塔填料为塑料鲍尔环。经过该装置处理，出水呈中性（pH为7.0～7.5），处理后废气中不含HCl气体，整个过程可实现自动化控制。

实施例4：

某气田经两相分离器排出的返排中期的酸化废液呈紫红色，具有强烈的刺激性气味，无粘性，pH值约为4.0，总铁含量约为1317.99mg/L，矿化度约为32988.29mg/L，呈氯化钙水型，酸化废液携带的酸气中HCl含量为60mg/L。提升泵将废液泵入该装置后，自动加碱系统根据pH检测信号控制碱液池中质量浓度为10%的NaOH溶液加量，先后将酸化废液pH值中和至5～6和7.0～7.5，酸气进入喷淋塔进行NaOH碱雾的吸收处理，其中喷淋塔填料为陶瓷鲍尔环。经过该装置处理，出水pH值约为7.5，处理后废气中未检测出HCl气体，整个过程可实现自动化控制。

实施例5：

某气田返排初期的酸化废液呈灰褐色，刺激性气味较大，较粘稠，水中含有较多泡沫，pH值约为2.5，总铁含量约为3239.13mg/L，矿化度约为108736.8mg/L，水样为氯化钙水型，酸化废液携带的酸气中HCl含量为80mg/L。废液进入该装置后，自动加碱系统根据pH检测信号控制质量浓度为30%的CaO乳浊液加量，先将酸化废液pH值中和至5～6，再进一步中和至7.0～7.5，酸气进入填料为纤维球的喷淋塔进行CaO碱雾的吸收处理。经过该装置处理，出水pH值为7.5左右，处理后废气中未检测出HCl气体，整个过程可实现自动化控制。

综上所述，本发明专利采用橇装式自动化控制装置对气田酸化废液和酸性气体实现从排放口的密闭回收和全程的密闭处理。酸化废液间歇排放，水质变化不稳定，采用二级中和方法可有效地使酸化废液pH值先稳定至5～6，再进一步微调至7.0～7.5，整个过程由自动加碱系统根据废水的pH检测信号自动控制加碱量，以确保废水达中性时排放。酸化废液中二价铁含量非常高，中和反应的同时会产生大量的Fe(OH)₂，利用曝气搅拌不但可以使中和反应均匀进行，也可快速有效的将Fe(OH)₂氧化为稳定的Fe(OH)₃。酸气则进入喷淋塔与碱雾逆流接触，充分吸收。整个装置可实现对气田酸化废液和废气的自动化连续在线处理，对油田企业实现安全与可持续发展具有非常重要的意义。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置，包括固定在撬（15）上的pH粗调池（1）、pH微调池（2）、碱液池（3）和喷淋塔（4），其特征在于：所述的pH粗调池（1）通过管线连接耐酸提升泵（12），pH粗调池（1）和pH微调池（2）之间通过导流管（16）连通，pH粗调池（1）、pH微调池（2）、喷淋塔（4）均分别通过泵和管线与碱液池（3）连通，pH微调池（2）通过管线连接外排泵（10）；

所述的pH粗调池（1）和pH微调池（2）内通有曝气管线（13），曝气管线（13）的另一端连接曝气风机（11），pH粗调池（1）和pH微调池（2）顶部均通过集气管线（14）与喷淋塔（4）连通，喷淋塔（4）内填料为塑料鲍尔环。

2.如权利要求1所述的处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置，其特征在于：所述的喷淋塔（4）内安装有引风机（5）。

3.如权利要求1或2所述的处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置，其特征在于：所述的pH粗调池（1）通过第一耐碱加药泵（7）和管线连通至碱液池（3），所述的pH微调池（2）通过第二耐碱加药泵（8）和管线连通至碱液池（3），所述的喷淋塔（4）通过耐碱循环泵（6）和管线连通至碱液池（3）。

4.如权利要求3所述的处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置，其特征在于：所述的撬（15）上还安装有配电柜（9），配电柜（9）里装有控制器（17），所述的pH粗调池（1）中装有第一pH值测试仪（18），pH微调池（2）内装有第二pH值测试仪（19），所述第一pH值测试仪（18）和第二pH值测试仪（19）均与控制器（17）电连接，控制器（17）也分别电连接控制第一耐碱加药泵（7）和第二耐碱加药泵（8）。

5.如权利要求1所述的处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置，其特征在于：所述的pH粗调池（1）与耐酸提升泵（12）的连接管线中装有耐酸流量计，所述的pH粗调池（1）与pH微调池（2）为耐酸不锈钢或碳钢防腐材质，外侧均安装磁翻板式液位计。

6.一种处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：酸化废液由耐酸提升泵（12）进入pH粗调池（1）；

步骤二：根据第一pH值测试仪（18）检测的pH值信号，由控制器（17）通过第一耐碱加药泵（7）控制加碱量，将碱液由碱液池（3）加到pH粗调池（1）中，废液中和至pH值为5～6；

步骤三：经pH粗调池（1）处理后的废水通过导流管（16）进入pH微调池（2）；

步骤四：根据第二pH值测试仪（19）检测的pH值信号，由控制器（17）通过第二耐碱加药泵（8）控制加碱量，将碱液由碱液池（3）加到pH微调池（2）中，废液中和至pH值为7.0～7.5，最终将处理后的废水通过外排泵（10）排入现场污水池；

步骤五：通过耐碱循环泵（6）将碱液池（3）中的碱液加入至填料为塑料鲍尔环的玻璃钢喷淋塔（4）中，pH粗调池（1）和pH微调池（2）中的酸气，通过集气管线（14）引入喷淋塔（4）进行酸气吸收处理，处理后的废气通过排气管道引入现场点火系统予以处理。

7.如权利要求6所述的处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置的处理方法，其特征在于：所述的步骤二和步骤四中碱液进行中和pH值的时候，不断通过曝气风机（11）进过曝气管线（13）进行曝气搅拌。

8.如权利要求6所述的处理气田酸化废液及废气的撬装式自动化控制装置的处理方法，其特征在于：所述的步骤五中将酸气引入喷淋塔（4）的过程中，在喷淋塔（4）内开有引风机（5）。