CN107055855A - 一种油气田压裂返排液处理方法 - Google Patents

一种油气田压裂返排液处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种油气田压裂返排液处理方法，经过预处理、混合反应、气浮沉降和斜管沉降处理两次泥、水分离，水中杂质、COD、离子含量在短时间内达到很高的去除率，经过精细过滤后的出水杂质与有机物含量更少，再接触硼吸附树脂，有效去除了水样中的硼离子，吸附效果明显。整个过程能深度处理压裂返排液废水，去除了后期影响重复利用的杂质、有机物与有害离子，保留了有用离子，同时防止了处理过程中其他离子的介入。本发明处理后的清水其金属元素含量低，硼的含量小于3mg/L，pH在6‑8之间，符合回用配液用水的标准。

Description

一种油气田压裂返排液处理方法
技术领域
本发明属于油气田污水处理技术领域，具体涉及一种油气田压裂返排液处理方法。
背景技术
压裂液是用于压裂的液体，能够起到提高油气生产效率的作用。压裂液体系往往需要多种添加剂来满足滤失小、摩阻低、残渣含量低、输送支撑剂、抗剪切、耐温性好、易返排及配伍性好这些性能要求。因此，在压裂作业中不断产出的压裂返排液成为油田主要污染物之一，其成分复杂、体系粘度大、有机物及固相颗粒含量高、可生化性差。
随着油田环保意识的不断深入，将压裂返排液处理后重新利用，既可以节约水资源，又能减少污染物排放，越来越得到大家的重视。常规的压裂返排液处理方法包括生化处理法、普通氧化技术、湿法氧化技术、膜分离法和微电解法等，这些方法普遍存在药剂加量大、设备投资大、工艺复杂、处理成本高、处理效果不理想等缺陷，且这些方法单独使用并不能达到最优的处理效果，因此国内出现了许多相关工艺的组合使用方法。
现有技术提出了一种压裂返排液深度处理方法，对pH为8-12的压裂返排液首先进行预氧化处理，再进行破胶处理和Fenton试剂处理，最后进行二次混凝和氧化处理。该发明通过均相与非均相催化反应，有机物去除率很高，出水COD满足国家污水排放标准，但是处理工艺冗长，操作复杂，需要添加的药剂较多，容易引入其他离子，同时，对返排液中影响重复配胶的硼离子没有针对性处理，容易造成处理不彻底与水资源的浪费等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有处理工艺中存在的不足，提供一种油气田压裂返排液处理方法，最大限度的去除返排液中影响二次配液的离子，使经过处理后的返排液，达到继续配置压裂液的标准要求。
为此，本发明提供了的技术方案如下：
一种油气田压裂返排液处理方法，包括以下步骤：
步骤1）预处理：向压裂返排液中加入pH调节剂，将调节pH为8.5-10：
步骤2）管道混合反应：向预处理后的每升压裂返排液中加入0.8-3.5g混凝剂和30-80mg助凝剂，之后进入管道混合器混合后反应3-5min；
步骤3）气浮沉降处理：充分反应后的返排液进入气浮沉降系统进行一次泥、水分离，水面上的泡沫层由刮沫机刮出；
步骤4）斜管沉降处理：气浮沉降产出的上清液进入斜管停留5-8min进行二次泥、水分离；
步骤5）压滤处理：对斜管沉降处理后的絮体进行压滤，产生泥饼和滤液；
步骤6）精细过滤处理：对二次泥、水分离后产出的清液和压滤后的滤液进行精细过滤，产生新的滤液，过滤精度小于50μm；
步骤7）吸附处理：将新的滤液经过可再生交换树脂后出水。
所述管道混合器包括筒体和设于筒体内的左旋固定螺旋叶片、右旋固定螺旋叶片，所述左旋固定螺旋叶片和右旋固定螺旋叶片均为多个且螺旋角为80°，所述左旋固定螺旋叶片和右旋固定螺旋叶片间隔布置。
所述气浮沉降系统包括气浮沉降池、气液混合泵、溶气分离罐和气浮释放器，所述气液混合泵进液管线设于气浮沉降池内，所述溶气分离罐进口与气液混合泵，出口与气浮释放器连接，所述气浮释放器为多个且设于气浮沉降池中间部位，所述气浮沉降系统的回流比为10-30%。
所述精细过滤处理采用预涂膜过滤装置。
所述可再生交换树脂为螯合树脂LS-6000。
还包括，管道混合反应之后进入混凝反应器进一步充分混合反应。
所述混凝剂为碱式氯化铝，助凝剂为阴离子聚丙烯酰胺。
本发明的有益效果是：本发明经过压裂返排液的预处理、混合反应、气浮沉降和斜管沉降处理两次泥、水分离，水中杂质、COD、离子含量在短时间内达到很高的去除率，经过精细过滤后的出水杂质与有机物含量更少，再接触硼吸附树脂，有效去除了水样中的硼离子，吸附效果明显。整个过程能深度处理压裂返排液废水，去除了后期影响重复利用的杂质、有机物与有害离子，保留了有用离子，同时防止了处理过程中其他离子的介入。
本发明处理后的清水其金属元素含量低，硼的含量小于3mg/L，pH在6-8之间，符合回用配液用水的标准。处理方法简单易操作、操作耗时少、设备投资少、处理周期短、工艺流程简单且稳定可靠、处理效果理想。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种如图1所示的油气田压裂返排液处理方法，包括以下步骤：
步骤1）预处理：向压裂返排液中加入pH调节剂，将调节pH为8.5-10：
步骤2）管道混合反应：向预处理后的每升压裂返排液中加入0.8-3.5g混凝剂和30-80mg助凝剂，之后进入管道混合器混合后反应3-5min；
步骤3）气浮沉降处理：充分反应后的返排液进入气浮沉降系统进行一次泥、水分离，水面上的泡沫层由刮沫机刮出；
步骤4）斜管沉降处理：气浮沉降产出的上清液进入斜管停留5-8min进行二次泥、水分离；
步骤5）压滤处理：对斜管沉降处理后的絮体进行压滤，产生泥饼和滤液；
步骤6）精细过滤处理：对二次泥、水分离后产出的清液和压滤后的滤液进行精细过滤，产生新的滤液，过滤精度小于50μm；
步骤7）吸附处理：将新的滤液经过可再生交换树脂后出水。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例供了一种油气田压裂返排液处理方法，所述管道混合器包括筒体和设于筒体内的左旋固定螺旋叶片、右旋固定螺旋叶片，所述左旋固定螺旋叶片和右旋固定螺旋叶片均为多个且螺旋角为80°，所述左旋固定螺旋叶片和右旋固定螺旋叶片间隔布置。
管道混合器的左旋固定螺旋叶片和右旋固定螺旋叶片均不动，仅是被混合的物料或介质的运动，流体通过它除产生降压外，不用外能源。主要是流动分割、径向混合、反向旋转、二种介质不断激烈掺混扩散，达到混合目的。采用螺旋结构，保证水流路径长，最大限度增加水力停留时间，设计反应时间 3-5分钟，使反应更加充分。
所述气浮沉降系统包括气浮沉降池、气液混合泵、溶气分离罐和气浮释放器，所述气液混合泵进液管线设于气浮沉降池内，所述溶气分离罐进口与气液混合泵，出口与气浮释放器连接，所述气浮释放器为多个且设于气浮沉降池中间部位，所述气浮沉降系统的回流比为10-30%。
充分反应后的返排液进入气浮沉降池，部分返排液进入气液混合泵与气体混合形成溶气水，溶气水之后进入溶气分离罐排出多余气体，再进入气浮释放器，最后回流至气浮沉降池，由于经气浮释放器回流至气浮沉降池时压力减小，溶气水中的气体溢出在水中形成高度分散的微小气泡，粘附返排液中的固体或液体颗粒，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除。
本实施例中，有4个气浮释放器，有别于传统的气浮，位于气浮沉降池中间部位，融合微气泡的液体向四周扩散，最后经刮沫浆刮出池外。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例分别对10L压裂返排液样品A、样品B、样品C进行处理，各样品成分检测结果见表1。
表1 各样品成分
具体处理具体过程如下：
步骤1）预处理：给压裂返排液中加入pH调节剂氢氧化钠，调节样品A pH为8.5，样品BpH为9.5，样品C pH为10.0；
步骤2）管道混合反应：向预处理后的每升样品A压裂返排液中加入1.8g碱式氯化铝和30mg分子量为800万-1200万的阴离子聚丙烯酰胺，进入管道混合器混合后反应3min；每升样品B中加入2.5g碱式氯化铝和50mg分子量为800万-1200万的阴离子聚丙烯酰胺，进入管道混合器混合后反应5min；每升样品C中加入3.5g碱式氯化铝和80mg分子量为800万-1200万的阴离子聚丙烯酰胺，进入管道混合器混合后反应4min；
步骤3）气浮沉降处理：充分反应后的液体进入气浮沉降系统，样品A 3min（样品B 5min，样品C4 min）后泥水分离产生上清液（含少量絮体）进入斜管沉降；
步骤4）斜管沉降处理：气浮沉降产出的上清液进入斜管沉降系统沉降（样品A 5min，样品B 8 min，样品C 6 min）；
步骤5）压滤处理：对斜管沉降处理后的絮体进行压滤，产生泥饼和滤液；
步骤6）精细过滤：对二次泥、水分离后产出的清液和压滤后的滤液进行精细过滤，产生新的滤液，过滤精度小于50μm；
步骤7）吸附处理：将上述精细过滤后的滤液经过螯合树脂LS-6000，对滤液中的硼离子进行吸附后出水，分别记为A水样、B水样、C水样。
对处理后的出水进行水质检测，水质检测结果见表2。
表2处理后压裂返排液水质检测结果
对比表1和表2可发现采用本发明处理后的压裂返排液离子含量均大幅度降低，尤其硼离子含量降低最为明显，有效达到了去除硼离子的效果。处理后出水pH在6.8-7.2之间，符合压裂返排液重复配胶要求。
将各样品处理后的出水进行压裂液配制，配液配方：100g水样+0.45g胍胶粉+0.03g pH调节剂+0.5g交联剂。配液结果见表3。
表3处理后压裂返排液水配液实验结果
由表3知采用处理后的压裂返排液重复配制的压裂液性能稳定，挑挂性能、耐温性能良好，粘度、交联时间等均达到回用标准。
在本实施例中，混凝剂为碱式氯化铝，助凝剂为分子量为800万-1200万的阴离子聚丙烯酰胺。在管道混合反应之后可进入混凝反应器进一步充分混合反应。混凝反应器采用折板结构，保证水流路径最长，最大限度增加水力停留时间，设计反应时间 3-5分钟，使反应更加充分。
精细过滤处理采用预涂膜过滤装置。具体过程为：
（1）涂膜：精细滤料混合液通过涂膜槽水力搅拌后，经涂膜泵加压至过滤装置内，混合液从过滤装置内部进入滤芯内，精细滤料被截留在滤芯上的滤布外表形成滤膜，之后混合液回流至涂膜槽内，连续循环几分钟后，涂膜结束；其中，精细滤料混合液由4.5吨的高岭土和30Kg的水配制而成；
（2）过滤：滤液进入过滤装置罐内，穿过精细滤料滤膜，悬浮杂质不断被截留，在此状态下由于过滤阻力的增大而产生水头损失从而导致流量减少,运行周期终止，即表明过滤终止；
（3）清洗：当过滤终止后，对过滤装置罐体内壁及滤芯进行冲洗，清洗介质为滤后清水，打开净水阀，再由清洗泵(也即涂膜泵)加压，水从过滤器滤芯内部进入，进行清洗, 本过程持续时间为几分钟，清洗完毕后，把废水排尽。
清洗结束后，该过滤器自动静止等待几分钟后，进行下次涂膜过程,周而复始。
以上各实施例没有详细叙述的结构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 (7)

1.一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）预处理：向压裂返排液中加入pH调节剂，将调节pH为8.5-10：
步骤2）管道混合反应：向预处理后的每升压裂返排液中加入0.8-3.5g混凝剂和30-80mg助凝剂，之后进入管道混合器混合后反应3-5min；
步骤3）气浮沉降处理：充分反应后的返排液进入气浮沉降系统进行一次泥、水分离，水面上的泡沫层由刮沫机刮出；
步骤4）斜管沉降处理：气浮沉降产出的上清液进入斜管停留5-8min进行二次泥、水分离；
步骤5）压滤处理：对斜管沉降处理后的絮体进行压滤，产生泥饼和滤液；
步骤6）精细过滤处理：对二次泥、水分离后产出的清液和压滤后的滤液进行精细过滤，产生新的滤液，过滤精度小于50μm；
步骤7）吸附处理：将新的滤液经过可再生交换树脂后出水。
2.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于：所述管道混合器包括筒体和设于筒体内的左旋固定螺旋叶片、右旋固定螺旋叶片，所述左旋固定螺旋叶片和右旋固定螺旋叶片均为多个且螺旋角为80°，所述左旋固定螺旋叶片和右旋固定螺旋叶片间隔布置。
3.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于：所述气浮沉降系统包括气浮沉降池、气液混合泵、溶气分离罐和气浮释放器，所述气液混合泵进液管线设于气浮沉降池内，所述溶气分离罐进口与气液混合泵，出口与气浮释放器连接，所述气浮释放器为多个且设于气浮沉降池中间部位，所述气浮沉降系统的回流比为10-30%。
4.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于，所述精细过滤处理采用预涂膜过滤装置。
5.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于：所述可再生交换树脂为螯合树脂LS-6000。
6.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于：还包括，管道混合反应之后进入混凝反应器进一步充分混合反应。
7.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于：所述混凝剂为碱式氯化铝，助凝剂为阴离子聚丙烯酰胺。
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