CN105819630A - 一种植物胶压裂液返排液处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种植物胶压裂液返排液处理工艺，包括以下步骤：1)絮凝：2)氧化；3)沉淀；4)生化过程；5)粗过滤；6)精细过滤；7)电渗析；8)杀菌；9)调节金属离子及pH；10)反渗透。本发明针对胍胶压裂液返排液成分复杂、性质多变、处理后水用途多样的特点，采用了絮凝、电絮凝、电渗析、反渗透、化学平衡、螯合技术等对植物胶压裂液返排液进行了系列化的处理，实现了一套流程多工艺、多用途。压裂液返排液经系列化处理后可满足配制压井液、洗井液、滑溜水、携砂液等要求。
Description
技术领域
本发明属于油田水处理技术领域，具体涉及一种植物胶压裂液返排液处理工艺。
背景技术
目前油气田水力压裂过程中会产生大量的返排液，其组成成分较为复杂、有机物含量较高，且压裂液在返排后期与地层水、完井泥浆、固井堵漏剂等多种工作液混合后，性质极不稳定，变化较快，难以采用常规的方法进行快速、有效的处理及利用。
植物胶压裂液以胍胶压裂液为主，目前有关胍胶压裂液返排液的处理大致有以下几种工艺。
(1)混凝-氧化吸附-光化法处理
该处理工艺已经在河南油田进行了中试，处理后出水pH值为7.0、含铁为0.5mg/L、含油为0.5mg/L、含硫为7.6mg/L、细菌为76个/mL、悬浮物为4.7mg/L，达到了回注标准。其中CODcr、pH、石油类、悬浮物、色度等达到GB8978-1996二级标准。
(2)混凝-氧化-Fe/C微电解-H2O2/Fe2+催化氧化-活性炭吸附
张宏针在对河南油田残余压裂液进行了分析之后采用了该工艺对压裂液残液进行了处理，处理后水COD由原来的12000mg/L降低至450mg/L，处理后水较为清澈，处理后水达到注入地层或排入人工河中的标准。
五步法处理的优点是处理量大、能对压裂废液进行深度处理。缺点是占地面积过大、一次性投资过高、运营费用较高等。
(3)其他处理工艺
除此之外，返排液处理还有废液池内自然降解-废液池内加药预处理-SSF污水净化机处理、中和-微电解-化学氧化-活性炭吸附等。处理后水SS＜20mg/L，油含量＜8mm/L，处理后水可用作油田二次注水采油。
目前所有室内或现场应用的处理工艺均较为单一，无法对压裂液返排液的处理进行连续性的多工艺的处理与评价，不能适应压裂液返排液性质多变、处理后水多用途的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术处理工艺单一，不能适应压裂液返排液性质多变、处理后水多用途要求的问题。
为此，本发明提供了一种植物胶压裂液返排液处理工艺，包括以下步骤：
步骤1)絮凝：电絮凝或化学絮凝，所述化学絮凝采用投加80mg/L的絮凝剂、占返排液质量0.0001％的助凝剂；
步骤2)氧化：将返排液加热至60-90℃后，加入占返排液质量0.02％-0.15％的氧化剂氧化；
步骤3)沉淀：将经上步处理后的返排液沉淀25min以上；
步骤4)生化过程：沉淀后得到的返排液上清液进入生化反应器，反应2-4h；
步骤5)粗过滤；
步骤6)精细过滤；
步骤7)电渗析：采用电渗析脱除杂质离子；
步骤8)杀菌：采用紫外光杀菌10-20min或药物杀菌；
步骤9)调节金属离子及pH：加入占返排液质量0.05％-0.15％的螯合调节剂，再加入占返排液质量0.0001％-0.0003％的pH调节剂将pH调节至6.5-7；
步骤10)反渗透：将上步得到的处理液通入反射透膜，控制清水与处理液体积比为1:1～1:1.5，出水离子含量＜300mg/L。
所述螯合调节剂由乙二胺四乙酸、三乙醇胺、甲醇按照摩尔比1：1.0-1.8：1.0-1.5复配或由乙二胺四乙酸二钠盐、三乙醇胺、甲醇按照摩尔比1：1.0-1.8：1.0-1.5复配。
返排液按序经步骤1)、步骤3)、步骤5)、步骤6)处理后得到的处理液用于压井液或洗井液。
返排液按序经步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤5)、步骤6)、步骤9)处理后得到的处理液用于配制滑溜水。
返排液按序经步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤5)、步骤6)、步骤7)、步骤8)、步骤9)处理后得到的处理液用于配制压裂液。
所述絮凝剂为聚合铝，盐基度70％。
所述助凝剂为聚丙烯酰胺，相对分子量为800-1200万。
所述氧化剂为芬顿试剂。
本发明的有益效果是：本发明针对胍胶压裂液返排液成分复杂、性质多变、处理后水用途多样的特点，采用了絮凝、电絮凝、电渗析、反渗透、化学平衡、螯合技术等对胍胶压裂液返排液进行了系列化的处理，实现了一套流程多工艺、多用途。压裂液返排液经系列化处理后可满足配制压井液、洗井液、滑溜水、携砂液等要求。同时还对终端水进行了降解有机物、去除离子的无害化处理。该套工艺可实时调节处理流程，实现了对压裂液返排液连续性、多工艺的评价研究，能够较好优化返排液处理工艺及参数。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的处理工艺流程图。
具体实施方式
实施例中对采集到的不同区块压裂返排液进行处理，不同区块压裂返排液的理化性能分析见表1所示。
表1返排液基本理化性质分析
| 返排液井号 | 色度/倍 | 浊度/NTU | 机械杂质/％ | pH |
| 靖55-XX | 200 | 90 | 0.47 | 7.0 |
| 苏36-XX | 200 | 105 | 0.51 | 7.0 |
| 里平100-XX | 200 | 110 | 0.55 | 7.0 |
| 苏61-XX | 150 | 85 | 0.40 | 7.0 |
| 关平25-XX | 200 | 100 | 0.45 | 7.0 |
实施例1：
本实施例提供了一种如图1所示的植物胶压裂液返排液处理工艺，包括以下步骤：
步骤1)絮凝：电絮凝或化学絮凝，所述化学絮凝采用投加80mg/L的絮凝剂、占返排液质量0.0001％的助凝剂；
步骤2)氧化：将返排液加热至60-90℃后，加入占返排液质量0.02％-0.15％的氧化剂氧化；
步骤3)沉淀：将经上步处理后的返排液沉淀25min以上；
步骤4)生化过程：沉淀后得到的返排液上清液进入生化反应器，反应2-4h；
步骤5)粗过滤；
步骤6)精细过滤；
步骤7)电渗析：采用电渗析脱除杂质离子；
步骤8)杀菌：采用紫外光杀菌10-20min或药物杀菌；
步骤9)调节金属离子及pH：加入占返排液质量0.05％-0.15％的螯合调节剂，再加入占返排液质量0.0001％-0.0003％的pH调节剂将pH调节至6.5-7；
步骤10)反渗透：将上步得到的处理液通入反射透膜，控制清水与处理液体积比为1:1～1:1.5，出水离子含量＜300mg/L。
本发明为返排液无害化的处理工艺技术，经该工艺处理后水可满足国家二级排放标准。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种将返排液按序经步骤1)絮凝、步骤3)沉淀、步骤5)粗过滤、步骤6)精细过滤，处理后得到的处理液用于压井液或洗井液的返排液处理工艺。
取靖55-XX井压裂液返排液100L，采用聚合铝(盐基度70％)作为絮凝剂，用聚丙烯酰胺(相对分子量为800-1200万)作为助凝剂，在搅拌转速为40rad/min时投加80mg/L聚合铝，返排液质量0.0001％聚丙烯酰胺，搅拌3-5min后，沉淀25-30min，经粗过滤、精细过滤后，静置。测得处理后水pH为7.0，机械杂质＜0.01％，水色度＜20倍，浊度＜10NTU，满足压井液、洗井液的处理要求。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种将返排液按序经步骤1)絮凝、步骤2)氧化、步骤3)沉淀、步骤5)粗过滤、步骤6)精细过滤、步骤9)调节金属离子及pH，处理后得到的处理液用于配制滑溜水的返排液处理工艺。
返排液处理：取苏36-XX井压裂液返排液100L，采用絮凝、氧化(双氧水)、沉淀过滤后，加入有机酸调节剂(柠檬酸，质量比)0.0001％-0.0004％后反应1min后，待用。
配制滑溜水：取上述上清液500mL后，加入0.35％羟丙基瓜胶粉，在搅拌机转速为1800rad/min时搅拌3-4min，随后加入0.5％助排剂，0.5％粘土稳定剂，0.1％杀菌剂，静置，测其粘度。取495mL清水代替处理后水，重复上述的过程。测试结果如表2。
表2处理后水与清水配制滑溜水粘度对比
测试结果显示，处理后水配制滑溜水时，在放置0.5h、24h后，粘度与清水配制滑溜水相当，说明处理后水可用于配制滑溜水。
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种将返排液按序经步骤1)絮凝、步骤2)氧化、步骤3)沉淀、步骤5)粗过滤、步骤6)精细过滤、步骤7)电渗析、步骤8)杀菌、步骤9)调节金属离子及pH，处理后得到的处理液用于配制压裂液的返排液处理工艺。
返排液处理：取里平100-XX井返排液100L，采用电絮凝单元进行对其进行絮凝，然后加热至60-70℃，加入0.01％-0.1％芬顿试剂，反应1-2h后，在此过程中，依据化学平衡原理及反应动力学原理的氧化剂的反应深度提升至80％以上，使得氧化剂尽可能彻底反应，从而降低氧化剂的残余量。沉淀45min后过滤，然后采用电渗析脱除离子，紫外光杀菌15min，再加入0.05％-0.10％螯合调节剂，然后调节pH至6.5，处理后水静置，待用。
压裂液配制：取上述处理后水500mL，加入0.35％羟丙基瓜胶粉，以1800rad/min搅拌3-4min，加入0.5％助排剂，0.5％粘土稳定剂，0.1％杀菌剂，静置25min后加入0.10％片碱，加入0.25％有机硼交联。用自来水代替处理水，重复上述配制压裂液操作过程。
取上述两种所配制的压裂液22mL，测定其耐温及抗剪切性能，见表3。
表3处理后水与清水配制压裂液性能对比
| 处理水配制压裂液 | 清水配制压裂液 | |
| 耐温温度/℃ | 100 | 102 |
| 流变温度/℃ | 85 | 85 |
| 剪切时间/h | 1.5 | 1.5 |
| 终点粘度/mPa.s | 63 | 62 |
结果表明处理后水配制压裂液后性能与清水所配制压裂液性能相当，可以用于常规油井携砂压裂。
实施例5：
本实施例提供了一种将返排液按序经步骤1)絮凝、步骤2)氧化、步骤3)沉淀、步骤5)粗过滤、步骤6)精细过滤、步骤7)电渗析、步骤8)杀菌、步骤9)调节金属离子及pH，处理后得到的处理液用于配制压裂液的返排液处理工艺。
返排液处理：取苏61-XX井返排液100L，采用电絮凝单元进行对其进行絮凝，然后加热至80-90℃，加入0.02％-0.15％芬顿试剂(氧化剂)，反应1.5-3h后。在此过程中，依据化学平衡原理及反应动力学原理的氧化剂的反应深度提升至82％以上，使得氧化剂尽可能彻底反应，从而降低氧化剂的残余量。沉淀45min后过滤，然后采用电渗析脱除离子，紫外光杀菌15min，再采用0.10-0.15％螯合调节剂，利用螯合调节剂与金属离子形成稳定常数较大的环状螯合物，减少金属离子对配制压裂液的影响。调节pH至6.5，处理后水静置，待用。
其中，本实施例中螯合调节剂由乙二胺四乙酸、三乙醇胺、甲醇按照摩尔比1：1.0-1.8：1.0-1.5复配。
配制压裂液：取上述处理后水500mL，加入0.45％羟丙基瓜胶粉，以1800rad/min搅拌3-4min，加入0.5％助排剂，0.5％粘土稳定剂，0.1％杀菌剂，静置25min后加入0.10％片碱，加入0.25％有机硼交联剂。用自来水代替处理水，重复上述配制压裂液操作过程。
取上述两种所配制的压裂液22mL，测定其耐温及抗剪切性能，见表4。
表4处理后水与清水配制压裂液性能对比
| 处理水配制压裂液 | 清水配制压裂液 | |
| 耐温温度/℃ | 130 | 130 |
| 流变温度/℃ | 110 | 110 |
| 剪切时间/h | 1.5 | 1.5 |
| 终点粘度/mPa.s | 58 | 59 |
试验结果表明处理后水配制压裂液后性能与清水所配制压裂液性能相当，可以用于常规气井携砂压裂。
实施例6：
取关平25-XX井压裂液返排液100L，加热至60-70℃，加双氧水0.1％-0.15％，曝气，反应4-5h，采用电絮凝单元絮凝，沉淀25-35min，上清液进入生化反应器，反应2-4h，过滤后得到的处理液中投加0.02％-0.05％次氯酸钠，调节pH至6.5，启用反渗透膜，调节水清与浓水比为：1:1～1:1.5，控制出水离子含量＜300mg/L。待运行正常后，取样1L，摇匀，检测其指标，见表5。本实施例中采用次氯酸钠杀菌。
表5处理后水的指标
| 检测名称 | 检测数值 | 二级排放要求 |
| COD | 90 | 150 |
| BOD | 30 | 60 |
| 石油类 | 3 | 10 |
| 氨氮化合物 | 8 | 50 |
| 总磷 | 0.1 | 0.3 |
上表列举的为压裂液返排液中潜在的污染指标或污染源，处理后水的指标达到了二级排放标准。
以上各实施例中没有详细叙述的测试方法及英文缩写属本行业的公知常识，这里不一一叙述。
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)
1.一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)絮凝：电絮凝或化学絮凝，所述化学絮凝采用投加80mg/L的絮凝剂、占返排液质量0.0001％的助凝剂；
步骤2)氧化：将絮凝后返排液加热至60-90℃后，加入占返排液质量0.02％-0.15％的氧化剂氧化；
步骤3)沉淀：将经上步处理后的返排液沉淀25min以上；
步骤4)生化过程：沉淀后得到的返排液上清液进入生化反应器，反应2-4h；
步骤5)粗过滤；
步骤6)精细过滤；
步骤7)电渗析：采用电渗析脱除杂质离子；
步骤8)杀菌：采用紫外光杀菌10-20min或药物杀菌；
步骤9)调节金属离子及pH：加入占返排液质量0.05％-0.15％的螯合调节剂，再加入占返排液质量0.0001％-0.0003％的pH调节剂将pH调节至6.5-7；
步骤10)反渗透：将上步得到的处理液通入反渗透膜，控制清水与处理液体积比为1:1～1:1.5，出水离子含量＜300mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于：所述螯合调节剂由乙二胺四乙酸、三乙醇胺、甲醇按照摩尔比1：1.0-1.8：1.0-1.5复配或由乙二胺四乙酸二钠盐、三乙醇胺、甲醇按照摩尔比1：1.0-1.8：1.0-1.5复配。
3.根据权利要求1或2所述的一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于：返排液按序经步骤1)、步骤3)、步骤5)、步骤6)处理后得到的处理液用于压井液或洗井液。
4.根据权利要求1或2所述的一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于：返排液按序经步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤5)、步骤6)、步骤9)处理后得到的处理液用于配制滑溜水。
5.根据权利要求1或2所述的一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于：返排液按序经步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤5)、步骤6)、步骤7)、步骤8)、步骤9)处理后得到的处理液用于配制压裂液。
6.根据权利要求1或2所述的一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于：所述絮凝剂为聚合铝，盐基度70％。
7.根据权利要求1或2所述的一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于：所述助凝剂为聚丙烯酰胺，相对分子量为800-1200万。
8.根据权利要求1或2所述的一种植物胶压裂液返排液处理工艺，其特征在于：所述氧化剂为芬顿试剂。
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