CN109160691A - 一种页岩气压裂返排液处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气压裂返排液处理方法，涉及石油钻井行业中页岩气压裂返排液处理技术领域。其步骤如下：1)pH调节及预处理步骤：包含油水分离工艺、pH调节工艺、预过滤工艺；2)絮凝及快速分离步骤：包含生物复合絮凝工艺、磁分离工艺、生物絮凝工艺、斜板沉淀工艺；3)精细处理步骤：包含多介质过滤工艺、MBR工艺；4)杀菌步骤：包含电解杀菌工艺、紫外线杀菌工艺。本方法采用磁分离技术大幅加快了絮凝沉降时间，提高了处理效率；并且可撬装，占地面积小；处理流程简便，处理效果好，处理后的返排液水质可满足滑溜水压裂液的配液需求。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井行业中页岩气压裂返排液处理技术领域。
背景技术
体积改造是目前页岩气开发采用的主要手段，体积改造压裂液用量大、返排液量大的特点决定了我国页岩气开采要实现跨越式发展，水资源压力大。而且，我国页岩气资源富集区很多集中在中西部山区，现有蜀南地区长宁-威远等页岩气开采区块，都处于农田区，地表地形复杂，人口密集。因此，返排液重复配液使用是减轻环保压力、降低生产成本的有效途径。
根据对大量返排液水质检测数据的分析，返排液含有大量固体悬浮；长时间存放出现“发黑发臭”的现象；浊度高（200~500NTU）； COD高（200~2000mg/L）；并且Ca2+、Mg2+、Fe2 +、Fe3+等二价以上金属离子含量较多。直接回用会导致水质进一步恶化，不但会对储层造成伤害，影响压裂液的各项性能指标，还会增加环境风险。所以，返排液重复配液使用之前，必须进行处理。
然而，井场面积有限、返排液量大(200~500m3/d)，对返排液的处理提出了新的要求，需要占地面积小的快速处理工艺。并且，处理过程也不能采用可能造成二次污染的处理试剂。
公开号为CN104692555A，公开日为2015年6月10日的中国专利文献公开了一种压裂返排液回收处理再利用方法，其特征在于包括以下步骤：步骤a、压裂返排液经过气液分离装置进行气液分离；步骤b、液体进入沉砂除油罐进行除砂去凝析油；步骤c、通过泵将去除凝析油的罐中液体泵入去离子罐中，去除金属离子；步骤d、处理后的液体经过滤罐进行过滤，进一步去除沉淀；步骤e、经过滤后的液体进入压裂返排液专用储液罐，从罐中取样进行全离子分析，补充缺失的添加剂，使其可以满足压裂液施工要求。
但是，以上述专利文献为代表的现有技术，其絮凝沉降时间较长，处理效率不高，使得后续的固液分裂效果不理想。最终使得处理后的压裂返排液的各项指标不能满足二次利用的标准要求。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种页岩气压裂返排液处理方法，本方法采用磁分离技术大幅加快了絮凝沉降时间，提高了处理效率；并且可撬装，占地面积小；处理流程简便，处理效果好，处理后的返排液水质可满足滑溜水压裂液的配液需求。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种页岩气压裂返排液处理方法，其特征在于步骤如下：
1)pH调节及预处理步骤：包含油水分离工艺、pH调节工艺、预过滤工艺；
2)絮凝及快速分离步骤：包含生物复合絮凝工艺、磁分离工艺、生物絮凝工艺、斜板沉淀工艺；
3)精细处理步骤：包含多介质过滤工艺、MBR工艺；
4)杀菌步骤：包含电解杀菌工艺、紫外线杀菌工艺。
pH调节及预处理步骤，首先采用油水分离工艺，除去返排液中的少许浮油，然后通过pH调节工艺调节pH值至中性，最后通过预过滤工艺去除较大的机械杂质。
絮凝及快速分离步骤，首先采用生物复合絮凝工艺，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂与聚合氯化铝（PAC）以1：15的比例复配的生物复合絮凝剂对返排液进行絮凝处理，通过磁分离工艺实现快速分离絮体，然后再通过生物絮凝技术，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂，对返排液进行絮凝处理进一步除去返排液中的重金属和高价金属离子。
精细处理步骤，首先采用多介质过滤工艺除去絮凝及快速分离步骤出水中残余的絮体，然后进入MBR装置，MBR装置中的超滤膜和嗜盐的有机物降解菌株可以对返排液进行精细过滤与有机物降解。
杀菌步骤，采用电化学杀菌工艺与紫外线杀菌工艺联用，快速高效杀灭返排液中的微生物。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明提供的高效无二次污染的页岩气压裂返排液处理方法，根据页岩气压裂返排液的污染特性及处理需求设计，相对于常规返排液处理方法，采用了磁分离技术大幅加快了絮凝沉降时间，提高了处理效率；并且可撬装，占地面积小；处理流程简便，处理效果好，处理后的返排液水质可满足滑溜水压裂液的配液需求。
2、本发明的步骤中采用返排液经过絮凝及快速分离步骤，通过实施例2和3可以明显看出其水质有了明显的改善，这是由于发明人经过若干次实验，才得知采用“生物复合絮凝工艺，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂与聚合氯化铝（PAC）以1：15的比例复配的生物复合絮凝剂对返排液进行絮凝处理，磁分离工艺实现快速分离絮体，然后再通过生物絮凝技术，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂，对返排液进行絮凝处理进一步除去返排液中的重金属和高价金属离子”这样的技术方案带来的。
3、本发明提供的高效无二次污染的页岩气压裂返排液处理方法，在满足处理效果的情况下，尽量采用无二次污染的生物试剂及生化处理方法，处理过程更加环保。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本方法处理流程图。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的最佳实施方式，其公开了一种页岩气压裂返排液处理方法，其特征在于步骤如下：
1)pH调节及预处理步骤：包含油水分离工艺、pH调节工艺、预过滤工艺；
2)絮凝及快速分离步骤：包含生物复合絮凝工艺、磁分离工艺、生物絮凝工艺、斜板沉淀工艺；
3)精细处理步骤：包含多介质过滤工艺、MBR工艺；
4)杀菌步骤：包含电解杀菌工艺、紫外线杀菌工艺。
pH调节及预处理步骤，首先采用油水分离工艺，除去返排液中的少许浮油，然后通过pH调节工艺调节pH值至中性，最后通过预过滤工艺去除较大的机械杂质。
絮凝及快速分离步骤，首先采用生物复合絮凝工艺，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂与聚合氯化铝（PAC）以1：15的比例复配的生物复合絮凝剂对返排液进行絮凝处理，通过磁分离工艺实现快速分离絮体，然后再通过生物絮凝技术，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂，对返排液进行絮凝处理进一步除去返排液中的重金属和高价金属离子。
精细处理步骤，首先采用多介质过滤工艺除去絮凝及快速分离步骤出水中残余的絮体，然后进入MBR装置，MBR装置中的超滤膜和嗜盐的有机物降解菌株可以对返排液进行精细过滤与有机物降解。
杀菌步骤，采用电化学杀菌工艺与紫外线杀菌工艺联用，快速高效杀灭返排液中的微生物。
实施例2
威远地区页岩气压裂现场取返排液进行处理，返排液水质指标如下表所示：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 378 |
| COD,mg/L | 345 |
| 总铁,mg/L | 40 |
| pH值 | 6.5 |
| SRB,个/mL | 3×10<sup>4</sup> |
| FB,个/mL | 7.5×10<sup>2</sup> |
| TGB,个/mL | 1.4×10<sup>6</sup> |
返排液经过pH调节及预处理步骤，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 298 |
| COD,mg/L | 345 |
| 总铁,mg/L | 35 |
| pH值 | 7.0 |
| SRB,个/mL | 3×10<sup>4</sup> |
| FB,个/mL | 7.5×10<sup>2</sup> |
| TGB,个/mL | 1.4×10<sup>6</sup> |
返排液经过絮凝及快速分离步骤，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 15 |
| COD,mg/L | 185 |
| 总铁,mg/L | 0.4 |
| pH值 | 7.0 |
| SRB,个/mL | 6×10<sup>2</sup> |
| FB,个/mL | 1.1×10<sup>2</sup> |
| TGB,个/mL | 0.3×10<sup>4</sup> |
返排液经过精细处理步骤，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 3 |
| COD,mg/L | 112 |
| 总铁,mg/L | 0.02 |
| pH值 | 7.0 |
| SRB,个/mL | 6×10<sup>2</sup> |
| FB,个/mL | 1.1×10<sup>2</sup> |
| TGB,个/mL | 0.3×10<sup>4</sup> |
返排液经过杀菌处理系统，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 3 |
| COD,mg/L | 112 |
| 总铁,mg/L | 0.02 |
| pH值 | 7.0 |
| SRB,个/mL | 0.3 |
| FB,个/mL | 0.3 |
| TGB,个/mL | 0.6 |
处理后的返排液配制抗盐降阻剂，降阻率74.3%，满足施工需求。
实施例3
长宁地区页岩气压裂现场取返排液进行处理，返排液水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 560 |
| COD,mg/L | 407 |
| 总铁,mg/L | 32.4 |
| pH值 | 6.8 |
| SRB,个/mL | 4.5×10<sup>4</sup> |
| FB,个/mL | 1.1×10<sup>3</sup> |
| TGB,个/mL | 0.7×10<sup>6</sup> |
返排液经过pH调节及预处理步骤，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 523 |
| COD,mg/L | 407 |
| 总铁,mg/L | 30.2 |
| pH值 | 7 |
| SRB,个/mL | 4.5×10<sup>4</sup> |
| FB,个/mL | 1.1×10<sup>3</sup> |
| TGB,个/mL | 0.7×10<sup>6</sup> |
返排液经过絮凝及快速分离步骤，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 17 |
| COD,mg/L | 243 |
| 总铁,mg/L | 0.8 |
| pH值 | 7 |
| SRB,个/mL | 1.1×10<sup>3</sup> |
| FB,个/mL | 1.4×10<sup>2</sup> |
| TGB,个/mL | 0.6×10<sup>4</sup> |
返排液经过精细处理步骤，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 2 |
| COD,mg/L | 135 |
| 总铁,mg/L | 0.07 |
| pH值 | 7 |
| SRB,个/mL | 1.1×10<sup>3</sup> |
| FB,个/mL | 1.4×10<sup>2</sup> |
| TGB,个/mL | 0.6×10<sup>4</sup> |
返排液经过杀菌处理系统，水质：
| 水质指标 | 数值 |
| 浊度,NTU | 2 |
| COD,mg/L | 135 |
| 总铁,mg/L | 0.07 |
| pH值 | 7 |
| SRB,个/mL | 0.6 |
| FB,个/mL | 0.3 |
| TGB,个/mL | 1.1 |
处理后的返排液配制抗盐降阻剂，降阻率73.8%，满足施工需求。
Claims (5)
1.一种页岩气压裂返排液处理方法，其特征在于步骤如下：
1)pH调节及预处理步骤：包含油水分离工艺、pH调节工艺、预过滤工艺；
2)絮凝及快速分离步骤：包含生物复合絮凝工艺、磁分离工艺、生物絮凝工艺、斜板沉淀工艺；
3)精细处理步骤：包含多介质过滤工艺、MBR工艺；
4)杀菌步骤：包含电解杀菌工艺、紫外线杀菌工艺。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液处理方法，其特征在于：pH调节及预处理步骤，首先采用油水分离工艺，除去返排液中的少许浮油，然后通过pH调节工艺调节pH值至中性，最后通过预过滤工艺去除较大的机械杂质。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液处理方法，其特征在于：絮凝及快速分离步骤，首先采用生物复合絮凝工艺，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂与聚合氯化铝（PAC）以1：15的比例复配的生物复合絮凝剂对返排液进行絮凝处理，通过磁分离工艺实现快速分离絮体，然后再通过生物絮凝技术，以丙烯酰胺改性壳聚糖作为生物絮凝剂，对返排液进行絮凝处理进一步除去返排液中的重金属和高价金属离子。
4.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液处理方法，其特征在于：精细处理步骤，首先采用多介质过滤工艺除去絮凝及快速分离步骤出水中残余的絮体，然后进入MBR装置，MBR装置中的超滤膜和嗜盐的有机物降解菌株可以对返排液进行精细过滤与有机物降解。
5.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液处理方法，其特征在于：杀菌步骤，采用电化学杀菌工艺与紫外线杀菌工艺联用，快速高效杀灭返排液中的微生物。
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