CN105859027A - 一种油气田压裂返排液处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种油气田压裂返排液处理工艺，该工艺首先将返排液进行中和、除砂、除油处理；然后将除砂预处理后的返排液进行ECHAP处理，再将处理后的返排液进行絮凝、沉淀、过滤处理；最后将初步过滤处理后进入双级过滤系统进行最终过滤。本发明所述的一种油气田压裂返排液处理工艺呈单元模块化，依据来液性质及处理要求不同，可灵活搭配工艺单元，处理后污水实现零排放。

Description

一种油气田压裂返排液处理工艺
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其是涉及一种油气田压裂返排液处理工艺。
背景技术
压裂是油田、天然气等非常规油气田开采的基本方式，在压裂结束后将有10-30％的压裂液从地层中返排出来，称为压裂返排液。其中含有石油类烃、增稠剂、杀菌剂、降阻剂等多种制剂，以及较多的无机离子，成分很复杂，属于高盐分、高浊度、高有机物负荷的较难处理的生产废水，将其直接外排将对周围水质和地层环境造成严重的污染。
现阶段处理压裂返排液的主要工艺有：1、生化处理方法：微生物利用废水中的有机物为营养源，通过分解代谢作用而降解污染物。由于地层情况复杂，压裂返排液成分多，可生化性较差，寻找和培养分解有机污染物的微生物群困难，效果差，处理时间长，一般需要半个月，甚至更长时间，这种处理方法效果不好，投资较大，成本较高。2、普通氧化法：此方法是目前处理返排液最主要的方法，通过向体系中加入氯气、次氯酸盐、双氧水等各种氧化剂，使有机物结构发生碳链裂解，最终氧化成水和二氧化碳，从而降低废水中COD值，由于不同种类氧化剂的氧化能力不同，一般需要多种氧化剂复合作用，或者多段氧化工艺，才能达到目标，而且最重要的是，这些氧化剂都是外加药剂，成本较高。3、湿法氧化方法：在高温高压体系中进行外加氧化剂对废水进行氧化，使得有机物能比较快速分解降解。这种工艺氧化程度比较好，但投资和成本都比较高，高温高压体系操作复杂，安全性要求高，未见有工业运用。4、电絮凝方法。电絮凝方法是在普通絮凝过程中，添加一个电场，以铁铝等金属为阳极，在电场作用下金属溶解产生阳离子在进入水体中，与有机物发生氧化还原反应，同时絮凝沉降。实际上电絮凝过程中的电解反应需要消耗较多铁和铝，属于外加氧化剂处理方法。5、微电解法。微电解法是利用金属腐蚀原理，在Fe和C之间存在1.2V的点击电位差，因而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。6、膜分离法。膜分离法是以各种口径的过滤膜材料为介质，以孔径筛分为主要去除污染物手段，以跨膜压差为驱动力，将大分子截留，以达到污水净化处理技术，过滤膜处理一般用在水质深度精细处理的情况。
压裂返排液成分复杂，处理难度大，需要多段处理工艺才能彻底分解有机污染物，通常是破胶、絮凝、氧化、膜分离等多种方法联合使用，常规处理的最终目标是外排或者回注。使得现有处理工艺流程长，成本高，投资大，工艺很复杂，而且处理效果不明显。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种油气田压裂返排液处理工艺，以解决现有返排液处理工艺中存在的诸多不足，将压裂返排液处理成可以用来继续配置压裂液的水源，从而实现水资源的循环利用和零外排效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种油气田压裂返排液处理工艺，该处理工艺包括如下步骤：
(1)将压裂返排液经加药、絮凝处理后，通过除砂对固相进行分离，然后返排液经聚结除油器处理，将油分离；
(2)将步骤(1)中经处理后的返排液进行ECHAP处理；
(3)将步骤(2)中经ECHAP处理后的返排液进行絮凝、沉淀、过滤处理，对返排液中的还原性物质进行分离；
(4)将步骤(3)中过滤处理后的返排液经过一级过滤器进行过滤，再进入二级过滤器进行最终过滤。
进一步的,所述步骤(2)中，ECHAP处理工作条件为温度25～35℃，pH小于7。
进一步的,所述步骤(3)所用絮凝剂为质量分数80％～90％的聚合氯化铝与10％～20％的聚丙烯酰胺的混合物。
进一步的,所述步骤(2)中ECHAP处理过程中，当压裂返排液颜色为棕褐色或颜色深于棕褐色，加入预氧化剂。
进一步的,所述预氧化剂为双氧水或酸性高锰酸钾中的一种。
一种用于一种油气田压裂返排液处理工艺的装置，包括数据控制中心和依次设置的除油除砂单元、ECHAP强化处理装置(8)、过滤净化单元；
所述除油除砂单元、ECHAP强化处理装置和过滤净化单元均与所述数据控制中心连接；
所述除油除砂单元包括依次设置的混合器(5)、絮凝器一(3)、除砂器(2)和除油器(6)，混合器一(5)的输入端分别连接污水接收罐(4)和自动加药机(7),除油器(6)的输出端连接ECHAP强化处理装置(8)，除油器(6)上设有集油管道，所述集油管道连通除油器(6)和絮凝器一(3),絮凝器一(3)的一侧还设有与之连通的集油池(1)；
所述过滤净化单元包括依次设置的混合器二(9)、絮凝器二(11)、一级过滤器(12)和二级过滤器(13),混合器二(9)的输入端连接ECHAP强化处理装置(8)和自动加药机(10)。
进一步的,所述的一种油气田压裂返排液处理工艺的装置，其特征在于：所述控制中心包括PLC控制装置(14)和配电柜(15)。
相对于现有技术，本发明所述的一种油气田压裂返排液处理工艺具有以下优势：
(1)本发明所述的一种油气田压裂返排液处理工艺呈单元模块化，依据来液性质及处理要求不同，可灵活搭配工艺单元，处理后污水既可进系统，可循环利用，也可外排，实现零排放。
(2)本发明所述的一种油气田压裂返排液处理工艺的自动化程度高，采用整套PLC控制，操作简便。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的工艺单元组成及流程简图。
1、集油池 2、除砂器 3、絮凝器一 4、污水接收罐 5、混合器一 6、除油器 7、自动加药机 8、ECHAP强化处理装置 9、混合器二 10、自动加药机 11、絮凝器二 12、一级过滤器 13、二级过滤器 14、PLC控制装置 15、配电柜
具体实施方式
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
(1)将返排液进行中和、除砂、除油处理，将压裂返排液在污水接收罐内调节缓冲，经加药、絮凝处理，处理后的污水通过除砂器对固相进行分离，再经聚结除油器对返排液内的油分子进行分离并收集进集油池内；
(2)将步骤(1)中经中和、除砂、除油处理后的返排液进入ECHAP处理箱内，处理箱的工作条件为温度25～35℃，pH小于7，当压裂返排液颜色为棕褐色或颜色深于棕褐色时加入预氧化剂进行破胶，所述预氧化剂为双氧水或酸性高锰酸钾，对返排液中的COD等物质进行分离，去除返排液中的悬浮物及浮油，返排液中COD的去除率能达到30-40％；
(3)将步骤(2)中经ECHAP处理后的返排液进行絮凝、沉淀、过滤处理，所用絮凝剂为90％的聚合氯化铝与10％的聚丙烯酰胺的混合物；
(4)将步骤(3)中过滤处理后的返排液经过轻质过滤器过滤掉剩余的固体杂质，再进入双料过滤系统进行最终过滤，经该段处理，绝大部分COD、盐份被截留；透过过滤器的水COD值降到120mg/L以下满足回用或外排要求，污染物最终形成固体结晶物，实现零排放。
一种油气田压裂返排液处理工艺的工艺单元，包括数据控制中心和依次设置的除油除砂单元、ECHAP强化处理装置(8)、过滤净化单元，所述除油除砂单元、ECHAP强化处理装置和过滤净化单元均与所述控制中心连接，除油除砂单元包括依次设置的混合器(5)、絮凝器一(3)、除砂器(2)和除油器(6)，混合器一(5)的输入端分别连接污水接收罐(4)和自动加药机(7),除油器(6)的输出端连接ECHAP强化处理装置(8)，除油器(6)上设有集油管道，所述集油管道连通除油器(6)和絮凝器一(3),絮凝器一(3)的一侧还设有与之连通的集油池(1)，过滤净化单元包括依次设置的混合器二(9)、絮凝器二(11)、一级过滤器(12)和二级过滤器(13),混合器二(9)的输入端连接ECHAP强化处理装置(8)和自动加药机(10)，所述控制中心包括PLC控制装置(14)和配电柜(15)。
压裂返排液处理前COD值为2000-5000mg/L,经处理后，COD值降至120mg/L以下，满足了返排液的回用或外排的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油气田压裂返排液处理工艺，其特征在于：该处理工艺包括如下步骤：
(1)将压裂返排液经加药、絮凝处理后，通过除砂对固相进行分离，然后返排液经聚结除油器处理，将油分离；
(2)将步骤(1)中经处理后的返排液进行ECHAP处理；
(3)将步骤(2)中经ECHAP处理后的返排液进行絮凝、沉淀、过滤处理，对返排液中的还原性物质进行分离；
(4)将步骤(3)中过滤处理后的返排液经过一级过滤器进行过滤，再进入二级过滤器进行最终过滤。
2.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，ECHAP处理工作条件为温度25～35℃，pH小于7。
3.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)所用絮凝剂为质量分数80％～90％的聚合氯化铝与10％～20％的聚丙烯酰胺的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中ECHAP处理过程中，当压裂返排液颜色为棕褐色或颜色深于棕褐色，加入预氧化剂。
5.权利要求4所述的一种油气田压裂返排液处理工艺，其特征在于：所述预氧化剂为双氧水或酸性高锰酸钾中的一种。
6.一种用于如权利要求1～4任一项所述的一种油气田压裂返排液处理工艺的装置，其特征在于：包括数据控制中心和依次设置的除油除砂单元、ECHAP强化处理装置(8)、过滤净化单元；
所述除油除砂单元、ECHAP强化处理装置和过滤净化单元均与所述数据控制中心连接；
所述除油除砂单元包括依次设置的混合器(5)、絮凝器一(3)、除砂器(2)和除油器(6)，混合器一(5)的输入端分别连接污水接收罐(4)和自动加药机(7),除油器(6)的输出端连接ECHAP强化处理装置(8)，除油器(6)上设有集油管道，所述集油管道连通除油器(6)和絮凝器一(3),絮凝器一(3)的一侧还设有与之连通的集油池(1)；
所述过滤净化单元包括依次设置的混合器二(9)、絮凝器二(11)、一级过滤器(12)和二级过滤器(13),混合器二(9)的输入端连接ECHAP强化处理装置(8)和自动加药机(10)。
7.根据权利要求6所述的一种油气田压裂返排液处理工艺的装置，其特征在于：所述控制中心包括PLC控制装置(14)和配电柜(15)。
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