CN107840481A - 一种压裂返排液回收处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气田开采中废水处理与回用技术领域，具体涉及一种压裂返排液回收处理工艺，包括压裂井口，还包括高压气液分离器、滤筒过滤器、气体燃烧罐、杀菌处理装置、PH值调节及金属离子沉淀装置、絮凝沉降装置、低压三相分离器、精细过滤器、储液罐和收砂罐，解决了现有技术中压裂返排液无法在线回收再利用的技术难题，污染环境和成本较高，以往的压裂返排液处理工艺耗时长，处理设备及存储罐占地大的问题，本发明实现了压裂返排液的精细回收处理和压裂返排液的在线处理与回收利用，工艺可靠程度高，操作简单，现场实施性能强，处理后的返排液用于再配液施工，施工性能稳定，液体携砂能力强，返排液利用率达到98%，缩短了现场施工周期。
Description
技术领域
本发明属于油气田开采中废水处理与回用技术领域，具体涉及一种压裂返排液回收处理工艺。
背景技术
在油田压裂施工中需要使用大量的压裂液，产生大量的压裂返排液，需要进行处理。传统的处理方法普遍采取排放至井场的泥浆池，或通过罐车拉运到污水处理站，压裂液一次性使用和后期处理压裂液给企业带来巨大的成本压力和环保压力。
随着新《环境保护法》的实施，要求油气田钻井液、压裂液实行不落地处理，传统压裂返排液处理方法不能满足气田开发及环保需要，压裂返排液回收处理后再利用成为油气田开发新的发展趋势。
国外主要采取无污染原材料作业及适当的清洁压裂工艺，减少压裂废液对环境的污染。国内压裂施工基本上采用的是高分子压裂液，即水基聚合物压裂液，瓜尔胶及其衍生物压裂液。瓜尔胶水基聚合物压裂液回收处理工艺复杂，国内外主要采用物理、生物、光催化、化学与物理吸附、超声波、电化学等方法，实际应用中存在费用高、耗时多、工艺复杂、设备不成熟、处理效率低等不足。
近两年，国内开始研发并试验新型清洁可回收压裂液，取得了较好的应用效果，解决了传统瓜尔胶及衍生物压裂液一次性使用的问题，使得压裂返排液实现了可回收再利用的功能。压裂液回收处理降低了液体拉运、处理成本，减少了压裂废液的排放，节约了压裂用水，降低了压裂液配置费用，降低了环境保护压力，提高了油气田开发效率。
但是，压裂返排液含有大量的金属离子，压裂砂及其他固体杂质，严重影响压裂返排液的再利用，因此，需要对压裂返排液进行精细处理，调节返排液PH值，降低金属离子含量，降低固体杂质含量，提高返排液重复利用率。
现有的简易回收处理装置设备小，处理能力低，仅能去除返排液中少量的砂，处理效果差，压裂液回收利用率不足40%,大部分压裂返排液被浪费。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中压裂返排液无法在线回收再利用的技术难题，污染环境和成本较高，以往的压裂返排液处理工艺耗时长，处理设备及存储罐占地大的问题。
为此，本发明提供了一种压裂返排液回收处理工艺，包括压裂井口，还包括高压气液分离器、滤筒过滤器、气体燃烧罐、杀菌处理装置、PH值调节及金属离子沉淀装置、絮凝沉降装置、低压三相分离器、精细过滤器、储液罐和收砂罐，所述的压裂井口的出口连接高压气液分离器的入口，高压气液分离器的出口分别连接滤筒过滤器的入口和杀菌处理装置的入口，滤筒过滤器的出口连接气体燃烧罐的入口，杀菌处理装置的出口依次连接PH值调节及金属离子沉淀装置、絮凝沉降装置和低压三相分离器的入口，低压三相分离器的出口分别连接气体燃烧罐的入口、精细过滤器的入口和收砂罐的入口，精细过滤器的出口连接储液罐的入口。
所述的高压气液分离器设置有旋流分离元件和沉砂罐。
所述的滤筒过滤器包括两级过滤装置，第一级过滤装置为除砂桶且气体沿切线进入除砂桶内，第二级过滤装置为滤网,所述第一级过滤装置的滤网目数小于第二级过滤装置的滤网目数。
所述的杀菌处理装置、PH值调节及金属离子沉淀装置和絮凝沉降装置均包括自动加药单元和带搅拌或循环系统的液罐。
所述的低压三相分离器包括气液分离罐、自动化监控系统、振动筛、收集罐，气液分离罐的气体出口连接气体燃烧罐的入口，气液分离罐的液体出口连接振动筛的入口，振动筛的液体出口连接收集罐的入口，振动筛的固体出口连接收砂罐的入口，收集罐的出口连接精细过滤器的入口，自动化监控系统连接气液分离罐。
所述的精细过滤器采用200μm与20μm或10μm两级合金滤芯。
所述的气体燃烧罐为铁皮罐，铁皮罐包括罐体，罐体为双层铁皮，双层铁皮中间为空层，罐体下方至少开设两路管线，一路管线将清水或返排液引入双层铁皮中间的空层，另一路将气体引入罐体内。
本发明的有益效果：本发明提供的这种压裂返排液回收处理工艺，包括高压气液分离器、滤筒过滤器、气体燃烧罐、杀菌处理装置、PH值调节及金属离子沉淀装置、絮凝沉降装置、低压三相分离器、精细过滤器、储液罐和收砂罐，井口压裂返排液经过地面管汇节流降压后进入高压气液分离器，进行气液分离，分离后的气体进入滤筒过滤器进行气体、固体的分离，分离后的气体进入气体燃烧罐燃烧，分离后的固体沉积在滤筒过滤器的底部；经过高压气液分离器分离后的液体进入杀菌处理装置进行杀菌处理，再经PH值调节及金属离子沉淀装置进行PH值调节和金属离子沉淀处理，再经絮凝沉降装置对返排液中的悬浮物进行絮凝沉降，再经低压三相分离器进行气、液、固相分离，分离后的气体进入气体燃烧罐燃烧，固体杂质进入收砂罐收集，液体进入精细过滤器再次过滤处理，最后进入储液罐进行收集，用于下口井压裂液配液使用；因此，该压裂返排液回收处理工艺充分考虑压裂返排液含金属离子、压裂砂、固体杂质及腐败菌的特点，设置了杀菌、PH值调节及金属离子处理、悬浮物杂质絮凝沉降、多级分离、精细过滤装置，实现了压裂返排液的精细回收处理；本工艺流程系统能实现压裂返排液的在线处理与回收利用，且处理量不低于50m3/h ,能满足油气井放喷排液要求。现场试验表明，该工艺可靠程度高，现场实施性能强，处理后的返排液用于再配液施工，施工性能稳定，液体携砂能力强，返排液利用率达到95%；返排液回收处理系统具有现场操作简单，该工艺能减少压裂液废液排放，节省压裂用水，回收的返排液用于再施工的配液水，缩短施工周期。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明的流程示意图。
附图标记说明：1、压裂井口；2、高压气液分离器；3、滤筒过滤器；4、气体燃烧罐；5、杀菌处理装置；6、PH值调节及金属离子沉淀装置；7、絮凝沉降装置；8、低压三相分离器；9、精细过滤器；10、储液罐，11、收砂罐。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种压裂返排液回收处理工艺，包括压裂井口1，其特征在于：还包括高压气液分离器2、滤筒过滤器3、气体燃烧罐4、杀菌处理装置5、PH值调节及金属离子沉淀装置6、絮凝沉降装置7、低压三相分离器8、精细过滤器9、储液罐10和收砂罐11，所述的压裂井口1的出口连接高压气液分离器2的入口，高压气液分离器2的出口分别连接滤筒过滤器3的入口和杀菌处理装置5的入口，滤筒过滤器3的出口连接气体燃烧罐4的入口，杀菌处理装置5的出口依次连接PH值调节及金属离子沉淀装置6、絮凝沉降装置7和低压三相分离器8的入口，低压三相分离器8的出口分别连接气体燃烧罐4的入口、精细过滤器9的入口和收砂罐11的入口，精细过滤器9的出口连接储液罐10的入口；压裂井口1返出的压裂返排液经过地面管汇节流降压后进入高压气液分离器2，进行气液分离，分离后的气体进入滤筒过滤器3进行气体、固体的分离，分离后的气体进入气体燃烧罐4燃烧，分离后的固体沉积下来；经过高压气液分离器2分离后的液体进入杀菌处理装置5进行杀菌处理，再经PH值调节及金属离子沉淀装置6进行PH值调节和金属离子沉淀处理，再经絮凝沉降装置7对返排液中的悬浮物进行絮凝沉降，再经低压三相分离器8进行气、液、固相分离，分离后的气体进入气体燃烧罐4燃烧，固体杂质进入收砂罐11收集，液体进入精细过滤器9再次过滤处理，最后进入储液罐10进行收集，用于下口井压裂液配液使用。本发明充分考虑压裂返排液含金属离子、压裂砂、固体杂质及腐败菌的特点，设置了杀菌处理装置5、PH值调节及金属离子沉淀装置6、絮凝沉降装置7、低压三相分离器8、精细过滤器9，实现了压裂返排液的精细回收处理；经过所述一种压裂返排液回收处理工艺处理后，返排液中悬浮物(机械杂质)含量低于50mg/L，钙、镁离子含量低于100mg/L，总铁含量低于30mg/L，细菌含量低于80个/mL，pH值在6-8之间，悬浮物的含量低于70mg/L，上述返排液经处理后的各项指标满足返排液再利用配压裂液的水质要求；本发明能实现压裂返排液的在线处理与回收利用，且处理量不低于50m3/h ,能满足油气井放喷排液要求。返排液回收系统具有现场操作简单，返排液回收效率高于95%，可循环利用的优点；返排液回收处理系统能减少压裂液废液排放，节省压裂用水，回收的返排液用于再施工的配液水，缩短施工周期，单层缩短施工周期大约1天。
实施例2：
如图1所示，在实施例1的基础上，所述的高压气液分离器2设置有旋流分离元件和沉砂罐。所述的高压气液分离器具有旋流除砂功能，设置有旋流分离元件及沉砂罐，当高压流体通过旋流分离元件时，在离心力和重力作用下，液体和固体砂进入沉集罐内，气体从上部管线进入气体燃烧罐，结构简单；当高压气液分离器2分离后的气体含有的固体物较少时，可直接接入气体燃烧罐4，不再通过滤筒过滤器3进行除砂处理。
进一步的，所述的滤筒过滤器3包括两级过滤装置，第一级过滤装置为除砂桶且气体沿切线进入除砂桶内，第二级过滤装置为滤网,所述第一级过滤装置的滤网目数小于第二级过滤装置的滤网目数；流体由入口进入除砂桶是从滤网外部沿切线进入，首先形成由离心力产生的第一级旋流除砂，使大颗粒固体物质首先落入底部的积砂器，小颗粒固体物质由滤网完成第二级过滤，很好的将大小颗粒物质进行过滤，减少对设备的损耗。
进一步的，所述的杀菌处理装置5、PH值调节及金属离子沉淀装置6和絮凝沉降装置7均包括自动加药单元和带搅拌或循环系统的液罐，自动加药单元包括流量计，自动加药单元通过流量计计量并在对应的单元中分别添加杀菌剂、pH调节剂、金属离子沉淀剂、无机有机复合絮凝剂。本发明充分考虑压裂返排液含金属离子、压裂砂、固体杂质及腐败菌的特点，设置了杀菌处理装置5、PH值调节及金属离子沉淀装置6、絮凝沉降装置7、低压三相分离器8、精细过滤器9，实现了压裂返排液的精细回收处理；当高压气液分离器2分离后的液体经过杀菌处理装置5、PH值调节及金属离子沉淀装置6、絮凝沉降装置7、低压三相分离器8处理后的液体固体杂质少，对返排回收液复配再利用不影响时，可将低压三相分离器8分离后的液体直接接入储液罐10进行收集存储，待再次配液使用。
进一步的，所述的低压三相分离器8包括气液分离罐、自动化监控系统、振动筛、收集罐，气液分离罐的气体出口连接气体燃烧罐4的入口，气液分离罐的液体出口连接振动筛的入口，振动筛的液体出口连接收集罐的入口，振动筛的固体出口连接收砂罐11的入口，收集罐的出口连接精细过滤器9的入口，自动化监控系统连接气液分离罐；自动化监控系统为现有技术，所述的低压三相分离器可实现气、液、固体三相分离，液体从高压气液分离装置进入气液分离罐后进行气液分离，通过自动化监控系统将测试数据传入智能工控机，进行监控与报警，气、液体分离后进入振动筛进行固、液体分离，实现智能化操作且整个过程精确度高。
进一步的，所述的精细过滤器9采用200μm与20μm或10μm两级合金滤芯；精细过滤器优选200μm与20μm/10μm两级合金滤芯，当压裂返排液通过两级滤芯时，颗粒杂质被截留在滤网内部，随着被截留下来的颗粒越来越多，在进、出口之间产生压力差，当压差达到设定值时，排污口打开，由排污口排出，当滤网清洗完毕后，压差降到最小值，系统返回到初始过滤状，系统正常运行。
进一步的，所述的气体燃烧罐4为铁皮罐，铁皮罐包括罐体，罐体为双层铁皮，双层铁皮中间为空层，罐体下方至少开设两路管线，一路管线将清水或返排液引入双层铁皮中间的空层，另一路将气体引入罐体内；对燃烧罐起降温作用，防止罐体经持续高温产生变形。
所述的储液罐为储存压裂液或清水的铁皮大罐，灌顶开有两个口，罐底有两个出口，可连接压裂设备液体吸入管汇。
所述的收砂罐为方形铁皮大罐。
本发明的工作原理：
压裂井口1返出的压裂返排液经过地面管汇节流降压后进入高压气液分离器2，进行气液分离，分离后的气体进入滤筒过滤器3进行气体、固体的分离，分离后的气体进入气体燃烧罐4燃烧，分离后的固体沉积下来；经过高压气液分离器2分离后的液体进入杀菌处理装置5进行杀菌处理，再经PH值调节及金属离子沉淀装置6进行PH值调节和金属离子沉淀处理，再经絮凝沉降装置7对返排液中的悬浮物进行絮凝沉降，再经低压三相分离器8进行气、液、固相分离，分离后的气体进入气体燃烧罐4燃烧，固体杂质进入收砂罐11收集，液体进入精细过滤器9再次过滤处理，最后进入储液罐10进行收集，用于下口井压裂液配液使用。
本发明的有益效果是：
1本发明充分考虑压裂返排液含金属离子、压裂砂、固体杂质及腐败菌的特点，设置了杀菌处理装置5、PH值调节及金属离子沉淀装置6、絮凝沉降装置7、低压三相分离器8、精细过滤器9，实现了压裂返排液的精细回收处理。
2本工艺流程系统能实现压裂返排液的在线处理与回收利用，且处理量不低于50m3/h ,能满足油气井放喷排液要求。现场试验表明，该工艺可靠程度高，现场实施性能强，处理后的返排液用于再配液施工，施工性能稳定，液体携砂能力强，返排液利用率达到95%。
3返排液回收处理系统具有现场操作简单，该工艺能减少压裂液废液排放，节省压裂用水，回收的返排液用于再施工的配液水，缩短施工周期。
本发明所述的第一级过滤装置、第二级过滤装置、杀菌处理装置、PH值调节及金属离子沉淀装置、絮凝沉降装置、自动加药单元、带搅拌或循环系统的液罐、气液分离罐、自动化监控系统、振动筛和收集罐均为现有技术，在此不做详尽描述。
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)
1.一种压裂返排液回收处理工艺，包括压裂井口（1），其特征在于：还包括高压气液分离器（2）、滤筒过滤器（3）、气体燃烧罐（4）、杀菌处理装置（5）、PH值调节及金属离子沉淀装置（6）、絮凝沉降装置（7）、低压三相分离器（8）、精细过滤器（9）、储液罐（10）和收砂罐（11），所述的压裂井口（1）的出口连接高压气液分离器（2）的入口，高压气液分离器（2）的出口分别连接滤筒过滤器（3）的入口和杀菌处理装置（5）的入口，滤筒过滤器（3）的出口连接气体燃烧罐（4）的入口，杀菌处理装置（5）的出口依次连接PH值调节及金属离子沉淀装置（6）、絮凝沉降装置（7）和低压三相分离器（8）的入口，低压三相分离器（8）的出口分别连接气体燃烧罐（4）的入口、精细过滤器（9）的入口和收砂罐（11）的入口，精细过滤器（9）的出口连接储液罐（10）的入口。
2.如权利要求1所述的压裂返排液回收处理工艺，其特征在于：所述的高压气液分离器（2）设置有旋流分离元件和沉砂罐。
3.如权利要求2所述的压裂返排液回收处理工艺，其特征在于：所述的滤筒过滤器（3）包括两级过滤装置，第一级过滤装置为除砂桶且气体沿切线进入除砂桶内，第二级过滤装置为滤网,所述第一级过滤装置的滤网目数小于第二级过滤装置的滤网目数。
4.如权利要求3所述的压裂返排液回收处理工艺，其特征在于：所述的杀菌处理装置（5）、PH值调节及金属离子沉淀装置（6）和絮凝沉降装置（7）均包括自动加药单元和带搅拌或循环系统的液罐。
5.如权利要求4所述的压裂返排液回收处理工艺，其特征在于：所述的低压三相分离器（8）包括气液分离罐、自动化监控系统、振动筛、收集罐，气液分离罐的气体出口连接气体燃烧罐（4）的入口，气液分离罐的液体出口连接振动筛的入口，振动筛的液体出口连接收集罐的入口，振动筛的固体出口连接收砂罐（11）的入口，收集罐的出口连接精细过滤器（9）的入口，自动化监控系统连接气液分离罐。
6.如权利要求5所述的压裂返排液回收处理工艺，其特征在于：所述的精细过滤器（9）采用200μm与20μm或10μm两级合金滤芯。
7.如权利要求6所述的压裂返排液回收处理工艺，其特征在于：所述的气体燃烧罐（4）为铁皮罐，铁皮罐包括罐体，罐体为双层铁皮，双层铁皮中间为空层，罐体下方至少开设两路管线，一路管线将清水或返排液引入双层铁皮中间的空层，另一路将气体引入罐体内。
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