CN105413305A - 一种压裂返排液双级精细过滤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压裂返排液精细过滤装置，该装置包括储液罐、提升泵、一级过滤器、两个并联设置的二级过滤器，储液罐与提升泵的吸水管连接，提升泵的出水管与一级过滤器的进水管连接，一级过滤器的出水管分别与两个二级过滤器的进水管连接，二级过滤器的出水管连接储液罐。压裂返排液返通过两级不同精度的过滤，有效去除了其中的悬浮物，对于可循环利用的压裂液体，经过精细过滤后，可以实现重复利用再配液，对于不可循环利用的压裂液体，精细过滤除悬浮机杂后可以做后续处理。该装置过滤面积大，处理效率高，过滤精度高，运行操作简便，维修方便，解决了压裂返排液中悬浮物含量高，影响回收再利用的技术难题。

Description

一种压裂返排液双级精细过滤装置及方法

技术领域

本发明属于油气田作业废液的处理工艺技术领域，具体涉及一种压裂返排液精细过滤装置及方法。

背景技术

水力压裂工艺是提高油气井产能的重要技术工艺，随着低渗致密储层及非常规气藏的开发，水平井的数量逐年增加，压裂改造新技术的普遍应用，压裂液的用量越来越大，直接导致压裂后返排压裂液的量逐年增加。由于压裂返排液中含有大量化学成分（如多种有机成分、杀菌剂、助排剂、交联剂、破胶剂等），直接外排会影响环境，处理达到外排标准，处理难度大、工艺复杂、成本高。因此，压裂返排液的回收再利用为解决这一问题提供了新思路。

压裂返排液用于循环利用，其中含有的破碎支撑剂（石英砂、陶粒等）、地层破碎颗粒、井筒及地层中的钻井残留固体杂质等，会对地层造成不同程度的损害。粒径较小的悬浮物能进入岩石孔隙内部,堵塞孔喉形成深部损害,粒径相对较大的物质在岩石表面和浅表部位附着、桥堵,降低岩石表层渗透率。因此对返排液中的固体杂质进行清理至关重要。

液体中固体杂质的去除方法常见的有以下几种：沉淀法、混凝法、过滤法、气浮法等。沉淀法一般处理时间较长，加之返排液具有一定粘度，导致部分细微颗粒难以实现沉降；混凝法由于加入絮凝剂，将会影响再配压裂液的性能，过滤法是除去液体中悬浮颗粒的常见且有效的方法，但用于压裂返排液过滤方面的报道并不多见。

发明内容

为了克服现有压裂返排液处理难度大、工艺复杂、成本高的问题，本发明提供一种油气井压裂返排液精细过滤装置及方法，对于可循环利用的压裂液体，经过精细过滤后，有效降低悬浮物含量，可达到重复配置压裂液的水质要求；对于不可循环利用的压裂液体，精细过滤除悬浮机杂后可以做后续处理。

本发明采用的技术方案如下：

一种压裂返排液精细过滤装置，包括储液罐、提升泵、一级过滤器、两个并联设置的二级过滤器和存储罐，储液罐与提升泵的吸水管连接，提升泵的出水管与一级过滤器上端的进水管连接，一级过滤器下端的出水管分别与两个二级过滤器的进水管连接，两个二级过滤器的出水管与存储罐连接；还包括电控箱，电控箱与提升泵、一级过滤器、二级过滤器分别电连接。

所述的一级过滤器内设置有一级过滤器滤网，一级过滤器滤网采用金属筒状滤网，过滤精度为50-100μm。

所述的一级过滤器为马达钢刷式过滤器，一级过滤器滤网内设置有不锈钢刷。

所述的二级过滤器内设置有二级过滤器滤网，过滤精度为0.5-20μm。

所述的二级过滤器为多袋式过滤器，二级过滤器滤网内设置有滤袋。

所述滤袋为聚丙烯、聚酯或PTFE聚四氟乙烯滤袋。

所述的一级过滤器、二级过滤器均采用立式安装。

一种压裂返排液精细过滤方法，包括如下步骤：

步骤一：压裂返排液经过除砂以后，进入储液罐，储存在储液罐内的压裂返排液在提升泵的作用下进入一级过滤器；

步骤二：通过一级过滤器对压裂返排液进行初步过滤，滤除水中的大颗粒物质，然后由一级过滤器进入二级过滤器；

步骤三：通过二级过滤器对压裂返排液进行再次过滤，滤除水中的悬浮物、胶体，然后进入存储罐。

所述的步骤二中大颗粒物质指的是粒径大于50μm的颗粒；所述的步骤三中的悬浮物、胶体粒径大于0.5μm。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的过滤方法，采用物理方法来实现压裂返排液的过滤，在处理前返排液未混入过多化学物质的前提下，过滤后可循环利用的压裂返排液能够达到回用标准。

2.采用并联及串联相结合的处理路线，实现压裂返排液悬浮固体高精度截留，最低过滤精度可达0.5μm；处理效率高，可达60-120/h，工艺流程短，仅两级。

3.过滤器过滤面积大，纳污量高，自动化程度高，运行稳定性高，运行操作简便，维修方便。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的原理图。

图2是本发明整体结构主视示意图。

图3是一级过滤器结构主视示意图。

图4是储液罐结构示意图。

附图标记说明：1、储液罐；2、提升泵；3、一级过滤器；4、二级过滤器；5、存储罐；6、不锈钢刷；7、滤袋；8、电控箱；9、一级过滤器滤网；10、二级过滤器滤网。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有压裂返排液处理难度大、工艺复杂、成本高的问题，本发明提供如图1、图2、图3、图4所示的一种油气井压裂返排液精细过滤装置及方法，对于可循环利用的压裂液体，经过精细过滤后，有效降低悬浮物含量，可达到重复配置压裂液的水质要求；对于不可循环利用的压裂液体，精细过滤除悬浮机杂后可以做后续处理。

一种压裂返排液精细过滤装置，包括储液罐1、提升泵2、一级过滤器3、两个并联设置的二级过滤器4和存储罐5，储液罐1与提升泵2的吸水管连接，提升泵2的出水管与一级过滤器3上端的进水管连接，一级过滤器3下端的出水管分别与两个二级过滤器4的进水管连接，两个二级过滤器4的出水管与存储罐5连接；还包括电控箱8，电控箱8与提升泵2、一级过滤器3、二级过滤器4分别电连接。

本实施例中,该精细过滤装置用于压裂返排液的在线连续处理，井口返排液经过节流降压控制设备后,再进经过常压的振动除支撑剂(旋流除支撑剂)装置,固形物分离后的返排液进入本发明的过滤装置中。压裂返排液经过除砂以后，进入储液罐1，储存在储液罐1内的压裂返排液在提升泵2的作用下进入一级过滤器3，经过过滤精度为50-100μm一级过滤器3,去除粉碎支撑剂、粘土颗粒等固体杂质，大颗粒的固体杂质；然后，进入过滤精度为0.5-20μm二级过滤器4即多袋式过滤器，进一步过滤后，得到较纯净的压裂返排液，进入储存罐5，用于再次配置压裂液或进一步去除离子处理。

本发明提供了一种压裂返排液精细过滤装置，解决压裂返排液中悬浮物含量高，影响回收再利用的技术难题。压裂返排液经过处理后，重新配液再利用，其中悬浮物含量太高，粒径较小悬浮物能进入岩石孔隙内部,堵塞孔喉形成深部损害，粒径相对较大的在岩石表面和浅表部位附着、桥堵,降低岩石表层渗透率。因此有效控制其中悬浮物对压裂返排液回收再利用至关重要。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的一级过滤器3上设置有一级过滤器滤网9，一级过滤器滤网9采用金属筒状滤网，过滤精度为50-100μm。

所述的一级过滤器3为马达钢刷式过滤器，一级过滤器滤网9内设置有不锈钢刷6。

所述的二级过滤器4内设置有二级过滤器滤网10，过滤精度为0.5-20μm。

所述的二级过滤器4为多袋式过滤器，二级过滤器滤网10内设置有滤袋7。

所述滤袋7为聚丙烯、聚酯或PTFE聚四氟乙烯滤袋。

所述的一级过滤器3、二级过滤器4均采用立式安装。

所述的一级过滤器采用立式安装，一级过滤器的进水管位于上部，出水管位于下部；所述的二级过滤器也采用立式安装。

所述的一级过滤器3中的一级过滤器滤网9采用金属筒状滤网，过滤精度为50-100μm，可更换。该过滤器为马达钢刷式过滤器，一级过滤器滤网9内设置有不锈钢刷6，由马达带动不锈钢刷转动。

所述的二级过滤器滤网10采用PP（聚丙烯）、PE（聚酯）或PTFE（聚四氟乙烯）滤袋，过滤精度为0.5-20μm，可更换。

所述的二级过滤器4为液体加压多袋式过滤器，由容器、滤袋、支撑网篮三部分构成。需要过滤的流体，由上口进入滤袋，液体中的固定物质会被阻留在袋内，从而得到清洁的流体。滤袋精度范围广，过滤精度高（0.5-20μm）、成本低廉，制作过滤袋的材料主要有聚丙烯、聚酯、粘胶纤维、尼龙、羊毛、聚芳酞胺、聚四氟乙烯等,返排液过滤一般采用聚丙烯过滤袋。可将不易沉淀去除的微小悬浮物截留，可冲洗后循环使用，已广泛用于对油田、化工、电力、冶金等行业的高标用水的回收利用等。

在本发明上述方法的过滤步骤中，对于过滤精度，可根据返排液类型的实际情况来选择。

实施例3：

基于上述实施例的基础上，本实施例中，一种压裂返排液精细过滤方法，包括如下步骤：

步骤一：压裂返排液经过除砂以后，进入储液罐1，储存在储液罐1内的压裂返排液在提升泵2的作用下进入一级过滤器3；

步骤二：通过一级过滤器3对压裂返排液进行初步过滤，滤除水中的大颗粒物质，然后由一级过滤器3进入二级过滤器4；

步骤三：通过二级过滤器4对压裂返排液进行再次过滤，滤除水中的悬浮物、胶体，然后进入存储罐5。

所述的步骤二中大颗粒物质指的是粒径大于50μm的颗粒；所述的步骤三中的悬浮物、胶体粒径大于0.5μm。

所述的步骤二和步骤三均包括清理筛网步骤，一级过滤器3的一级过滤器滤网9清理由马达带动不锈钢刷6转动实现，二级过滤器4的二级过滤器滤袋7清理由人工更换实现实现。

本发明提供的过滤方法，首先经过过滤精度为50-100μm一级过滤器3,去除粉碎支撑剂、粘土颗粒固体杂质，大颗粒的固体杂质；然后，进入过滤精度为0.5-20μm二级过滤器4即多袋式过滤器，进一步过滤后，得到较纯净的压裂返排液，进入储存罐5，用于再次配置压裂液或进一步去除离子处理。

一种压裂返排液精细过滤方法，压裂返排液，采用由不同的物理方式进行分级处理实现的。返出井口后经过重力沉淀或旋流分离等分离出支撑剂后，进入该精细过滤装置进行过滤，通过两级不同精度的过滤，有效去除了其中的悬浮物，使得回收液体达到重复再利用的条件。

Claims (9)

1.一种压裂返排液精细过滤装置，其特征在于：包括储液罐（1）、提升泵（2）、一级过滤器（3）、两个并联设置的二级过滤器（4）和存储罐（5），储液罐（1）与提升泵（2）的吸水管连接，提升泵（2）的出水管与一级过滤器（3）上端的进水管连接，一级过滤器（3）下端的出水管分别与两个二级过滤器（4）的进水管连接，两个二级过滤器（4）的出水管与存储罐（5）连接；还包括电控箱（8），电控箱（8）与提升泵（2）、一级过滤器（3）、二级过滤器（4）分别电连接。

2.根据权利要求1所述的一种压裂返排液精细过滤装置，其特征在于：所述的一级过滤器（3）上设置有一级过滤器滤网（9），一级过滤器滤网（9）采用金属筒状滤网，过滤精度为50-100μm。

3.根据权利要求2所述的一种压裂返排液精细过滤装置，其特征在于：所述的一级过滤器（3）为马达钢刷式过滤器，一级过滤器滤网（9）内设置有不锈钢刷（6）。

4.根据权利要求1所述的一种压裂返排液精细过滤装置，其特征在于：所述的二级过滤器（4）内设置有二级过滤器滤网（10），过滤精度为0.5-20μm。

5.根据权利要求1所述的一种压裂返排液精细过滤装置，其特征在于：所述的二级过滤器（4）为多袋式过滤器，二级过滤器滤网（10）内设置有滤袋（7）。

6.根据权利要求5所述的一种压裂返排液精细过滤装置，其特征在于：所述滤袋（7）为聚丙烯、聚酯或PTFE聚四氟乙烯滤袋。

7.根据权利要求1所述的一种压裂返排液精细过滤装置，其特征在于：所述的一级过滤器（3）、二级过滤器（4）均采用立式安装。

8.如权利要求1-7中所述的任意一种压裂返排液精细过滤装置提供一种压裂返排液精细过滤方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：压裂返排液经过除砂以后，进入储液罐（1），储存在储液罐（1）内的压裂返排液在提升泵（2）的作用下进入一级过滤器（3）；

步骤二：利用一级过滤器（3）对压裂返排液进行初步过滤，滤除水中的大颗粒物质，然后由一级过滤器（3）进入二级过滤器（4）；

步骤三：利用二级过滤器（4）对压裂返排液进行再次过滤，滤除水中的悬浮物、胶体，然后进入存储罐（5）。

9.根据权利要求8所述的一种压裂返排液精细过滤方法，其特征在于：所述的步骤二中大颗粒物质指的是粒径大于50μm的颗粒；所述的步骤三中的悬浮物、胶体粒径大于0.5μm。