CN106315872A - 一种压裂返排液水处理剂加入计量装置及方法 - Google Patents

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李风光
牛增前
尹海霞
何志勇
袁青
陈得裕
罗文丽
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/305—Treatment of water, waste water or sewage

Abstract

本发明公开了一种压裂返排液水处理剂加入计量装置和方法，包括流量计，工控机，阀门和由液体储存罐、计量泵、阀门依次经连接管线连接形成单剂水处理剂加入系统，单剂水处理剂加入系统与混合器相连，计量泵连接流量控制器经工控机。混合液体输入端设有流量计且与工控机相连。水处理单剂用水溶解或稀释储存于单体液体存储罐中，将浓度数据录入到工控机中，打开单体液体存储罐对应的控制阀门，流量计测定返排液水处理量，工控机根据单剂的浓度及设定加入量计算单剂水溶液的流量，流量控制器控制计量泵加入设定的比例水处理单剂得到水体软化剂，在混合器中与其它单剂水体软化剂混合均匀。本发明的有益效果：水处理剂用量精准，自动化程度高。

Description

一种压裂返排液水处理剂加入计量装置及方法
技术领域
本发明涉及油气井压裂返排液水处理技术领域，特别涉及一种压裂返排液水处理剂加入计量装置及方法。
背景技术
油气井到了生产的后期，产能下降严重，为了提高油气井的产能，水力压裂是目前国内外最主要的增产措施。压裂施工结束后，压裂液返排到地面，由于压裂液中添加了大量的增稠剂、交联剂、破胶剂、助排剂和防膨剂等各种化学添加剂，因此在返排液组分复杂，同时伴有大量的固相悬浮物和有机物，直接排放会带来一定的环境污染。随着2015年新《环境保护法》的实施，对压裂返排液要求零污染、零排放。同时对于水资源缺乏地区，直接排放也浪费大量的水资源。因此将压裂返排液简单处理后能重复配液循环使用，无论对于节约水资源，还是从保护环境来说，都具有重要的意义。
压裂返排液有三个特点：一是量大，一口井返排液量从数百方到数千方不等；二是组成复杂，含有泥沙等固相悬浮物以及压裂液中添加的各种类型的添加剂；三是处理成本费用高，单一的处理流程无法满足要求，必须要多个处理流程组合处理。经文献调研，目前有关压裂返排液处理的设备较多，但未见有相关水处理剂专门加入装置的介绍。由于返排液受地区水质差异及压裂液体系性能的不同，压裂返排液的处理方法也差别极大，相关处理设备的处理效果随地区的不同处理程序也不尽相同。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将各种水处理剂按一定比例连续加入返排液中的计量装置及加入方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种压裂返排液水处理剂加入计量装置，该装置包括计量单元、控制单元、水处理剂储存单元、混合器和连接管线，所述计量单元包括流量计、多个计量泵，所述控制系统包括工控机、多个流量控制器、多个阀门和数据线，所述水处理剂储存单元为多个液体储存罐，所述单个液体储存罐、计量泵、阀门依次经连接管线连接形成单剂水处理剂加入系统，多个所述单剂水处理剂加入系统分别与所述混合器相连，其中计量泵连接流量控制器经工控机控制开启。
所述混合器一端为输入端，另一端为输出端，所述混合液体输入端设有流量计且与工控机相连。
所述单剂水处理剂加入系统设有四个。
所述混合器内壁设有与管壁一起加工成型的突出楔形裸管。
所述楔形裸管螺旋肋高10mm。
一种压裂返排液水处理剂加入方法，步骤一，水处理单剂提前用水溶解或稀释成一定浓度的水溶液储存于相应单体液体存储罐中，将单剂的浓度数据录入到工控机中，步骤二，提前打开单体液体存储罐对应的控制阀门，步骤三，流量计测定返排液水处理量，工控机根据单剂的浓度及设定加入量计算单剂水溶液的流量，流量控制器控制计量泵加入设定的比例水处理单剂得到水体软化剂，水体软化剂进入混合器中与其它单剂水体软化剂混合均匀。
水体软化剂加入的流量随压裂返排液处理量变化。
本发明的有益效果是：能实现将各种水处理剂按一定比例连续加入返排液中，加入量控制精准，自动化程度高，降低施工现场工人的劳动强度，减少返排液排放对环境的污染，降低生产成本。
附图说明
图1是压裂返排液水处理剂自动加入计量装置示意图。
其中：
1-工控机 2-数据线 3-流量计 4、6-连接法兰 5-混合器
7、11、14、17-流量控制器 10-连接管线
8、12、15、18-计量泵
9、13、16、19-阀门
20、21、22、23-液体存储罐
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，一种压裂返排液水处理剂加入计量装置，置包括计量单元、控制单元、水处理剂储存单元、混合器和连接管线，所述计量单元包括流量计、多个计量泵，所述控制系统包括工控机、多个流量控制器、多个阀门和数据线，所述水处理剂储存单元为多个液体储存罐，所述单个液体储存罐、计量泵、阀门依次经连接管线连接形成单剂水处理剂加入系统，多个所述单剂水处理剂加入系统分别与所述混合器相连，其中计量泵连接流量控制器经工控机控制开启。连接管件及管线包括阀门、连接管线、连接法兰。
单剂加入系统有4套，由储存罐20、流量控制器7、精确计量泵8、阀门9及连接管线10组成。对于多种水处理剂的加入系统，可以多个这种单剂加入系统并列加入，不并局限于本专利中列出的四组单剂加入系统。
水处理单剂提前用水溶解或稀释成一定浓度的水溶液储存于液体罐中20，单剂的浓度数据录入到工控机1中。将该套装置由连接法兰4和6接入水处理的流程装置中，其中4为压裂返排液水处理的入口端，6为返排液水处理的出口端，提前打开阀门9。返排液水处理量由流量计3测定，流量的测量信号通过数据线2传给工控机1，工控机1根据单剂的浓度及设定加入量计算出单剂水溶液的流量，并将流量的信号传递给流量控制器7，由流量控制器控制精确计量泵8加入多少比例的水处理单剂，水处理单剂经连接管线10、精确计量泵8和阀门9并计量后进入混合器5中，混合器5管内壁有与管壁一起加工成型的突出楔形裸管，楔形螺旋肋高10mm，用于螺旋肋的导流作用，加快水处理剂与返排液的快速混合，在混合器5中完成水处理单剂的快速均匀加入。
其工作原理为：该装置接入压裂返排液水处理流程装置后，水处理的流量大小由流量计测量，测量信号传递给工控机，工控机根据水处理单剂的浓度及返排液中设定加入比例计算出水处理单剂的流量，再将计算出的单剂加入量给流量控制器，由流量控制器控制精确计量泵将水处理单剂精确加入到混合器中，完成单剂的精确加入。对于多种水处理单剂的加入流程，由工控机同时控制多个流量控制器将单剂按比例加入。
本发明通过将多个单剂加入系统并联组合到一起，在压裂返排液水处理过程中添加各种类型的水处理单剂，非常适合于目前压裂返排液水处理过程中药剂的加入。本方法工艺流程简单，所需设备在如今市场上都能找到，药剂加入量可以精确控制，自动化程度高，大大地降低工人的劳动强度，从而节约施工成本，同时可连续化作业。
一种压裂返排液水处理剂加入方法，步骤一，水处理单剂提前用水溶解或稀释成一定浓度的水溶液储存于相应单体液体存储罐中，将单剂的浓度数据录入到工控机中。步骤二，提前打开单体液体存储罐对应的控制阀门。步骤三，流量计测定返排液水处理量，工控机根据单剂的浓度及设定加入量计算单剂水溶液的流量，流量控制器控制计量泵加入设定比例水处理单剂得到水体软化剂，水体软化剂进入混合器中混合均匀。水体软化剂加入的流量随压裂返排液处理量变化。
实施例1：压裂返排液中水体软化剂加入实例
将水体软化剂配成质量浓度为10％的水溶液，装入储罐20中。通过法兰4和6将该装置接入压裂返排液水处理流程装置中，法兰4为返排液的入口端，6为出口端，同时打开阀门9。
在压裂返排液正常处理过程中，返排液处理量为10m3/h时，返排液处理量的准确值由流量计3测量，测量得出的准确流量通过数据线2传给工控机1，工控机根据实际设定的返排液中需加入的水体软化剂0.1％及水体软化剂水溶液的浓度10％计算出水体软化剂在10m3/h流量时应该加入的流量为0.1m3/h，工控机将该数据传给流量控制器7，由流量控制器控制精确计量泵8以0.1m3/h的加入速度将水体软化剂水溶液从存储罐20中加入到混合器5中，完成水体软化剂的准确计量添加，在混合器中水体软化剂与返排液混合均匀并反应，在水体软化剂的作用下将压裂返排液的矿化度降低。这整个水体软化剂的加入为自动化加入过程，大大降低了工人的劳动强度。
当压裂返排液处理量变化为15m3/h时，流量自动测定，工控机自动计算，水体软化剂的加入量自动调整为0.15m3/h的加入量。
实施例2压裂返排液中两种水处理剂加入实例
当两种水处理剂同时加入时，将每一种单剂的水溶液分别装入储存罐中，单剂的加入方法同实施例1，不同的是由工控机同时控制两个流量控制器同时工作，每一个流量控制器控制一台精确计量泵进行单剂的加入。

Claims (7)

1.一种压裂返排液水处理剂加入计量装置，该装置包括计量单元、控制单元、水处理剂储存单元、混合器和连接管线，所述计量单元包括流量计、多个计量泵，所述控制系统包括工控机、多个流量控制器、多个阀门和数据线，所述水处理剂储存单元为多个液体储存罐，其特征是：所述单个液体储存罐、计量泵、阀门依次经连接管线连接形成单剂水处理剂加入系统，多个所述单剂水处理剂加入系统分别与所述混合器相连，其中计量泵连接流量控制器经工控机控制开启。
2.根据权利要求1所述的一种压裂返排液水处理剂加入计量装置，其特征是：所述混合器一端为输入端，另一端为输出端，所述混合液体输入端设有流量计且与工控机相连。
3.根据权利要求1所述的一种压裂返排液水处理剂加入计量装置，其特征是：所述单剂水处理剂加入系统设有四个。
4.根据权利要求1所述的一种压裂返排液水处理剂加入计量装置，其特征是：所述混合器内壁设有与管壁一起加工成型的突出楔形裸管。
5.根据权利要求1所述的一种压裂返排液水处理剂加入计量装置，其特征是：所述楔形裸管螺旋肋高10mm。
6.一种压裂返排液水处理剂加入方法，其特征是：
步骤一，水处理单剂提前用水溶解或稀释成一定浓度的水溶液储存于相应单体液体存储罐中，将单剂的浓度数据录入到工控机中，
步骤二，提前打开单体液体存储罐对应的控制阀门，
步骤三，流量计测定返排液水处理量，工控机根据单剂的浓度及设定加入量计算单剂水溶液的流量，流量控制器控制计量泵加入设定的比例水处理单剂得到水体软化剂，水体软化剂进入混合器中与其它单剂水体软化剂混合均匀。
7.根据权利要求6所述的一种压裂返排液水处理剂加入方法，其特征是：水体软化剂加入的流量随压裂返排液处理量变化。
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