CN105110522A - 一种油田压裂、酸化废水处理撬装装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油田压裂、酸化废水处理撬装装置及处理方法。撬装装置由一次气浮撬单元，微电解-二次气浮撬单元和过滤撬单元三个撬体单元组成。在各处理撬单元内，所涉及的设备通过钢结构和平台固定，设备之间连接根据工艺流程采用不同型号管道连接，相关仪表及控制系统均集成于撬上。整体上，一次气浮撬单元的出水口与微电解-二级气浮撬单元的进水口连接，微电解-二级气浮撬单元的出水口与过滤撬单元的进水口连接，接口采用快速接头，通过钢管或软管连接。本装置设备整体成撬，布置紧凑，占地面积小；各个处理撬单元现场布置灵活性强；适应车载流动作业和现场固定处理的不同要求；处理效率高，运行稳定、有效实现压裂、酸化废水的处理回用。

Description

一种油田压裂、酸化废水处理撬装装置及处理方法

技术领域

本发明属于油田废水处理技术领域，具体涉及一种用于油田压裂、酸化废水处理撬装装置及处理方法。

背景技术

压裂、酸化废水主要是指油田压裂、酸化作业过程中产生的返排液，其组成成份与压裂液、酸化液配方和地层水水质密切相关。由于油层所在的地层不同，地层水的水质成份相差较大，因此压裂、酸化施工结束后返排回地面上的返排液，不仅含有压裂液、酸化液中本身添加的多种化学物质，还含有少量石油及地层水和油层中的成份，属于高COD、高色度、高悬浮物的油田作业废水，如将其直接外排，将严重污染周边生态环境。

由于压裂、酸化废水中含有大量难降解的有机物，处理后外排通常处理工艺复杂，成本高，企业负担大；处理后回注，即可维持地层压力，又可以减少地层水的排放量且处理成本低，在各油田被广泛采用。但回注处理工艺基本采用固定场站式，压裂、酸化废水从几里甚至上百里拉运至固定场站集中存放处理，处理成本高。同时，固定场站处理还存在建设工期长、设备零散、占地面积大、运行维护费用高等问题，并且在技术上还需进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种撬装式油田压裂、酸化废水处理装置及处理方法，结合气浮、微电解、过滤等工艺，将处理设备撬装组合，随井作业，就地处理，克服现有技术的不足。

本发明的技术方案如下：

一种油田压裂、酸化废水处理撬装装置，由一次气浮撬单元，微电解-二次气浮撬单元和过滤撬单元三个撬体单元组成；一次气浮撬单元的出水口(1-13)与微电解-二级气浮撬单元的进水口(2-16)连接；一次气浮撬单元的浮渣出口(1-14)与微电解-二级气浮撬单元的浮渣进口(2-18)连接；微电解-二级气浮撬单元的出水口(2-17)与过滤撬单元的进水口(3-5)连接。

一次气浮撬单元(1)的设备包括提升泵(1-1)、管道混合器(1-2)、气浮罐(1-3)、溶气泵(1-4)、浮渣池(1-5)、药剂A加药桶(1-6)、药剂B加药桶(1-7)、药剂C加药桶(1-8)、药剂A计量泵(1-9)、药剂B计量泵(1-10)和药剂C计量泵(1-11)；其中撬的一侧以药剂A计量泵(1-9)为基点，依次布置有药剂B计量泵(1-10)、药剂C计量泵(1-11)、提升泵(1-1)和溶气泵(1-4)；撬的另一侧以药剂A加药桶(1-6)为基点，依次布置有药剂B加药桶(1-7)、浮渣池(1-5)和药剂C加药桶(1-8)；计量泵和加药桶之间布置有管道混合器(1-2)，管道混合器(1-2)的一侧为气浮罐(1-3)。

微电解-二级气浮撬单元(2)的设备包括提升泵A(2-1)、微电解罐(2-2)、鼓风机(2-3)、提升泵B(2-4)、药剂D加药桶(2-5)、药剂E加药桶(2-6)、药剂F加药桶(2-7)、药剂D计量泵(2-8)、药剂E计量泵(2-9)、药剂F计量泵(2-10)、管道混合器(2-11)、气浮罐(2-12)、溶气泵(2-13)、浮渣池(2-14)和浮渣泵(2-15)；其中管道混合器(2-11)位于撬中心处，以其为基点，沿逆时针方向，设备布置依次为微电解罐(2-2)、药剂D加药桶(2-5)、药剂E加药桶(2-6)、药剂F加药桶(2-7)、气浮罐(2-12)、溶气泵(2-13)、浮渣池(2-14)、浮渣泵(2-15)、药剂F计量泵(2-10)、药剂E计量泵(2-9)、药剂D计量泵(2-8)、提升泵A(2-1)、鼓风机(2-3)和提升泵B(2-4)。

过滤撬单元(3)的设备包括过滤罐(3-1)、出水池(3-2)和出水泵(3-3)；其中撬的一侧靠中线位置处布置有出水泵(3-3)撬的另一侧布置有出水池(3-2)和过滤罐(3-1)。

在各处理撬单元内，所涉及的设备通过钢结构和平台固定，设备之间连接根据工艺流程采用不同型号管道连接，相关仪表及控制系统均集成于撬上。

整体上，根据工艺流程，一次气浮撬单元的出水口(1-13)和浮渣出口(1-14)分别与微电解-二级气浮撬单元的进水口(2-16)和撬1浮渣进口(2-18)连接，微电解-二级气浮撬单元的出水口(2-17)与过滤撬单元的进水口(3-5)连接，接口采用快速接头，通过钢管或软管连接。

本发明工艺采用“一次气浮→微电解→二次气浮→过滤”组合工艺。压裂、酸化废水来水经投加药剂后首由进入气浮罐，进行气浮处理。气浮处理过程中通过溶气泵向废水中通入加压气液混合液，在废水中形成大量微小气泡，气泡与絮体之间相互黏附，絮体依靠气泡的浮升作用，上浮到水面，形成泡沫或浮渣，实现固液分离。

一次气浮处理后的废水进入微电解罐，微电解罐内装有Fe/C填料，同时利用鼓风机向罐内曝气，利用微电解原理去除废水中的有机和无机污染物微，电解出水通过加药调节pH至碱性，使废水中的铁离子与氢氧根作用形成具有混凝作用的氢氧化亚铁，它与污染物中带微弱负电荷的微粒或胶体异性相吸，形成比较稳定的絮凝物，进入后续气浮处理被去除。

二次气浮后废水中油污和杂质基本被去除，进入过滤罐进行过滤处理，实现对压裂废水中残留污染物的截留，过滤出水达到回注水标准。气浮过程中产生的浮渣由浮渣池收集后，定期由浮渣泵排出集中处理。

本发明的工艺设计中，设有6组加药系统，每组加药系统由一个加药罐和相对应的计量泵组成。投加的药剂A～F包括酸碱调节剂、混凝剂和一些调节助剂，可根据废水的具体水质情况，控制投加药剂的种类和数量，适应不同水质压裂、酸化废水的处理，灵活性强。本发明保护处理工艺同时保护开发工艺所选的试剂。

本发明提出了“一种一次气浮→微电解→二次气浮→过滤”工艺处理压裂、酸化废水，适用性强，可适用于不同水质压裂、酸化废水的处理，且处理出水达到回注水标准，能有效实现压裂、酸化废水的处理回用。

本发明装置设备整体成撬，布置紧凑，占地面积小；各个处理撬单元现场布置灵活性强；能适应车载流动作业和现场固定处理的不同要求；处理效率高，运行稳定、有效实现压裂、酸化废水的处理回用。

附图说明

图1为本发明工艺流程简图；

图2a为本发明一次气浮撬平面结构示意图；

图2b为本发明一次气浮撬立体结构示意图；

图3a为本发明微电解-二次气浮撬平面结构示意图；

图3b为本发明微电解-二次气浮撬立体结构示意图；

图4a为本发明过滤撬平面结构示意图；

图4b为本发明过滤撬立体结构示意图；

其中：1一次气浮撬单元，1-1提升泵、1-2管道混合器、1-3气浮罐、1-4溶气泵、1-5浮渣池、1-6药剂A加药桶、1-7药剂B加药桶、1-8药剂C加药桶、1-9药剂A计量泵、1-10药剂B计量泵、1-11药剂C计量泵、1-12进水口、1-13出水口、1-14浮渣出口。

2电解-二次气浮撬单元，2-1提升泵A、2-2微电解罐、2-3鼓风机、2-4提升泵B、2-5药剂D加药桶、2-6药剂E加药桶、2-7药剂F加药桶、2-8药剂D计量泵、2-9药剂E计量泵、2-10药剂F计量泵、2-11管道混合器、2-12气浮罐、2-13溶气泵、2-14浮渣池、2-15浮渣泵、2-16进水口、2-17出水口、2-18撬1浮渣进口。

3过滤撬单元，3-1过滤罐、3-2出水池、3-3出水泵、3-4预留进水口、3-5进水口、3-6出水口。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本撬装装置根据工艺流程划分为一次气浮撬单元(1)，微电解-二次气浮撬单元(2)和过滤撬单元(3)。

如图2所示，一次气浮撬单元(1)的设备包括提升泵(1-1)、管道混合器(1-2)、气浮罐(1-3)、溶气泵(1-4)、浮渣池(1-5)、药剂A加药桶(1-6)、药剂B加药桶(1-7)、药剂C加药桶(1-8)、药剂A计量泵(1-9)、药剂B计量泵(1-10)和药剂C计量泵(1-11)。其中撬的一侧以药剂A计量泵(1-9)为基点，依次布置有药剂B计量泵(1-10)、药剂C计量泵(1-11)、提升泵(1-1)和溶气泵(1-4)。撬的另一侧以药剂A加药桶(1-6)为基点，依次布置有药剂B加药桶(1-7)、浮渣池(1-5)和药剂C加药桶(1-8)。计量泵和加药桶之间布置有管道混合器(1-2)，管道混合器(1-2)的一侧为气浮罐(1-3)。

如图3所示，微电解-二级气浮撬单元(2)的设备包括提升泵(2-1)、微电解罐(2-2)、鼓风机(2-3)、提升泵B(2-4)、药剂D加药桶(2-5)、药剂E加药桶(2-6)、药剂F加药桶(2-7)、药剂D计量泵(2-8)、药剂E计量泵(2-9)、药剂F计量泵(2-10)、管道混合器(2-11)、气浮罐(2-12)、溶气泵(2-13)、浮渣池(2-14)和浮渣泵(2-15)。其中管道混合器(2-11)位于撬中心处，以其为基点，沿逆时针方向，设备布置依次为微电解罐(2-2)、药剂D加药桶(2-5)、药剂E加药桶(2-6)、药剂F加药桶(2-7)、气浮罐(2-12)、溶气泵(2-13)、浮渣池(2-14)、浮渣泵(2-15)、药剂F计量泵(2-10)、药剂E计量泵(2-9)、药剂D计量泵(2-8)、提升泵A(2-1)、鼓风机(2-3)和提升泵B(2-4)。

如图4所示，过滤撬单元(3)的设备包括过滤罐(3-1)、出水池(3-2)和出水泵(3-3)。其中撬的一侧靠中线位置处布置有出水泵(3-3)撬的另一侧布置有出水池(3-2)和过滤罐(3-1)。

一次气浮撬单元的撬1出水口(1-13)和浮渣出口(1-14)分别与微电解-二级气浮撬单元的进水口(2-16)和撬1浮渣进口(2-18)连接，微电解-二级气浮撬单元的撬2出水口(2-17)与撬3进水口B(3-5)连接，接口采用快速接头，通过钢管或软管连接，整体的布置形式可根据现场场地情况灵活控制。本发明保护实例中的工艺装置同时还保护其他处理量的相同工艺不同大小的工艺系统装置。

本发明采用“一次气浮→微电解→二次气浮→过滤”组合工艺，工作时压裂废水首先由提升泵(1-1)提升进入气浮罐(1-3)，在气浮罐(1-3)内废水中的悬浮物及油类通过气浮作用，上升到水面，形成浮渣，通过气浮罐(1-3)内设置的浮渣槽收集后排入浮渣池(1-5)。一次气浮出水中部分通过溶气泵(1-4)抽出，加压溶气形成溶气水回流到气浮罐(1-3)中。其余出水自流进入微电解罐(2-2)，微电解罐(2-2)内装有Fe/C填料，同时利用鼓风机(2-3)向罐内曝气，利用微电解原理去除废水中的有机和无机污染物，微电解罐(2-2)出水再由提升泵A(2-1)提升进入气浮罐(2-12)，去除微电解过程中产生的悬浮物。二次气浮出水自流进入出水池(3-2)，由出水池(3-2)收集后经出水泵(3-3)提升至过滤罐(3-1)，通过过滤截留废水中残留的污染物，保证出水水质，达到回注水标准后用于回注。气浮过程中产生的浮渣由浮渣池(1-5)、(2-14)收集后，定期由浮渣泵(2-15)排出集中处理。

本发明工艺中设有6组加药系统，每组加药系统由一个加药罐和相对应的计量泵组成。其中药剂A加药桶(1-6)与药剂A计量泵(1-9)、药剂B加药桶(1-7)与药剂B计量泵(1-10)、药剂C加药桶(1-8)与药剂C计量泵(1-11)的投加点在提升泵(1-1)与气浮罐(1-3)之间的管道混合器(1-2)上。药剂D加药桶(2-5)与药剂D计量泵(2-8)、药剂E加药桶(2-6)与药剂E计量泵(2-9)、药剂F加药桶(2-7)与药剂F计量泵(2-10)的投加点在提升泵A(2-1)与气浮罐(1-3)之间的管道混合器(2-11)上。加药系统投加的药剂在管道混合器内和废水充分接触混合后再进入后续气浮罐处理，可提升气浮效果。

以某油田压裂、酸化废水处理为例，处理量10m³/h，本发明装置一次气浮撬平面尺寸：3780×2200mm，微电解-二次气浮撬平面尺寸：8000×2200mm，过滤撬平面尺寸：3800×2200mm。

以上所述，仅用来解释说明本发明，并不用以限制本发明，在本发明的精神和原则之内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，所做的任何修改、替换和改进，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种油田压裂、酸化废水处理撬装装置，其特征在于所述撬装装置由一次气浮撬单元(1)，微电解-二次气浮撬单元(2)和过滤撬单元(3)三个撬体单元组成；一次气浮撬单元的出水口(1-13)和浮渣出口(1-14)分别与微电解-二级气浮撬单元的进水口(2-16)和撬1浮渣进口(2-18)连接，微电解-二级气浮撬单元的出水口(2-17)与过滤撬单元的进水口(3-5)连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是所述一次气浮撬单元(1)的设备包括提升泵(1-1)、管道混合器(1-2)、气浮罐(1-3)、溶气泵(1-4)、浮渣池(1-5)、药剂A加药桶(1-6)、药剂B加药桶(1-7)、药剂C加药桶(1-8)、药剂A计量泵(1-9)、药剂B计量泵(1-10)和药剂C计量泵(1-11)；其中撬的一侧以药剂A计量泵(1-9)为基点，依次布置有药剂B计量泵(1-10)、药剂C计量泵(1-11)、提升泵(1-1)和溶气泵(1-4)；撬的另一侧以药剂A加药桶(1-6)为基点，依次布置有药剂B加药桶(1-7)、浮渣池(1-5)和药剂C加药桶(1-8)；计量泵和加药桶之间布置有管道混合器(1-2)，管道混合器(1-2)的一侧为气浮罐(1-3)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是所述微电解-二级气浮撬单元(2)的设备组成包括提升泵A(2-1)、微电解罐(2-2)、鼓风机(2-3)、提升泵B(2-4)、药剂D加药桶(2-5)、药剂E加药桶(2-6)、药剂F加药桶(2-7)、药剂D计量泵(2-8)、药剂E计量泵(2-9)、药剂F计量泵(2-10)、管道混合器(2-11)、气浮罐(2-12)、溶气泵(2-13)、浮渣池(2-14)和浮渣泵(2-15)；其中管道混合器(2-11)位于撬中心处，以其为基点，沿逆时针方向，设备布置依次为微电解罐(2-2)、药剂D加药桶(2-5)、药剂E加药桶(2-6)、药剂F加药桶(2-7)、气浮罐(2-12)、溶气泵(2-13)、浮渣池(2-14)、浮渣泵(2-15)、药剂F计量泵(2-10)、药剂E计量泵(2-9)、药剂D计量泵(2-8)、提升泵A(2-1)、鼓风机(2-3)和提升泵B(2-4)。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是所述过滤撬单元(3)的设备包括过滤罐(3-1)、出水池(3-2)和出水泵(3-3)；其中撬的一侧靠中线位置处布置有出水泵(3-3)撬的另一侧布置有出水池(3-2)和过滤罐(3-1)。

5.如权利要求1～4所述的装置，其特征是在各处理撬单元内，所涉及的设备通过钢结构和平台固定，设备之间连接根据工艺流程采用不同型号管道连接，相关仪表及控制系统集成于撬上。

6.一种油田压裂、酸化废水处理方法，其特征在于处理工艺采用“一次气浮→微电解→二次气浮→过滤”组合工艺；压裂、酸化废水来水经投加药剂后首由进入气浮罐，进行气浮处理；气浮处理过程中通过溶气泵向废水中通入加压气液混合液，在废水中形成大量微小气泡，气泡与絮体之间相互黏附，絮体依靠气泡的浮升作用，上浮到水面，形成泡沫或浮渣，实现固液分离。

7.如权利要求6所述方法，其特征是一次气浮处理后的废水进入微电解罐，微电解罐内装有Fe/C填料，同时利用鼓风机向罐内曝气，利用微电解原理去除废水中的有机和无机污染物；微电解出水通过加药调节pH至碱性，使废水中的铁离子与氢氧根作用形成具有混凝作用的氢氧化亚铁，它与污染物中带微弱负电荷的微粒或胶体异性相吸，形成比较稳定的絮凝物，进入后续气浮处理被去除。

8.如权利要求6所述方法，其特征是二次气浮后废水中油污和杂质基本被去除，进入过滤罐进行过滤处理，实现对压裂废水中残留污染物的截留，过滤出水达到回注水标准。气浮过程中产生的浮渣由浮渣池收集后，定期由浮渣泵排出集中处理。

9.如权利要求6所述方法，其特征是加药系统设置有6组，投加的药剂包括酸碱调节剂、混凝剂和调节助剂，根据废水的具体水质情况，控制投加药剂的种类和数量。