CN110294550A - 一种压裂返排液的回用复配处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了油田废水处理技术领域的一种压裂返排液的回用复配处理方法及装置。该种压裂返排液的回用复配处理方法及装置利用收集池、一级气浮撬、二级气浮撬、催化氧化撬和固液分离系统设备，通过混合收集—混凝气浮—钙、镁离子去除—催化氧化—固液分离过程，实现了压裂反排液的回用复配。这样不仅解决水资匮乏问题及在山区拉水难成本高问题，而且进一步降低了污染及排放，从而促进了油田压裂返排液处理资源回收再利用、油田节能减排工艺的进步，实现了油田绿色发展的目标。

Description

一种压裂返排液的回用复配处理方法及装置

技术领域

本发明涉及油田废水处理技术领域，特别涉及一种压裂返排液的回用复配处理方法及装置。

背景技术

压裂作业是油气田开采过程中的一个重要环节，通过压裂来改善油气层渗透能力和解堵等问题。压裂技术在老区油井挖潜、新井试油、和单井增产中发挥着非常重要的作用，各大油田通过压裂作业实现油气井增产，压裂技术在油田开发中占据着不可替代的位置。

压裂过程中会不可避免的产生废液，这些在压裂作业过程中产生的返排废液成为了油田开采过程中一个不容忽视的污染源，若这些废液直接外排出去，直接给井场生态环境造成极大危害，严重影响油田生产与社会影响，由于压裂废液具有粘度大、稳定性好、COD高等特点，环保达标直排处理难度较大，处理成本高，因此亟需一种针对压裂返排液的处理方法来解决上述污染问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种压裂返排液的回用复配处理方法及装置，除去采出水中的胶状体、含油、钙、镁、氟化物、硼离子等杂质，达到回用复配标准。

为了实现上述发明目的，本发明一种压裂返排液的回用复配处理方法和装置，采用的如下技术方案：

一种压裂返排液的回用复配处理方法，包括以下步骤：

S1：混合收集，将压裂返排液以及其他污染液体收集至收集池并混合均匀形成污水，将污水送往一级气浮撬；

S2：混凝气浮，往一级气浮撬中添加复配絮凝剂，再通以微纳气泡，将过程中生成的絮状污泥送往固液分离系统，而将其余污水抽取送往二级气浮撬；

S3：钙、镁离子去除，往二级气浮撬加钙、镁离子去除剂将污水中的钙和镁反应生成碳酸钙、碳酸镁后再通以微纳气泡，将反应后的污水送往催化氧化撬，反应生成的污泥送往固液分离系统；

S4：催化氧化，往催化氧化撬中添加催化剂后氧化吸附污水中较难降解的氯化物及硼离子，污水经催化氧化处理后得到达到回用复配压裂液标准的清水；

S5：固液分离，在固液分离系统中将污泥进行脱水处理，将脱水处理过程中产生的污水送回收集池收集，将经脱水处理后的污泥收集后集中处理。

所述步骤S2中，所述微纳气泡由微纳气泡装置产生。气泡直径达到微纳级别时，气泡在水中停留时间变长，从而与悬浮物接触时间增加，并且气泡的表面积大大增加，悬浮物的浮力增加。

所述步骤S2中，添加复配絮凝剂后需匀速搅拌。从而增加污水中胶体杂质颗粒与絮凝剂水解成的胶团的碰撞机会和次数。

所述步骤S2中，复配絮凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁和聚合硫酸铝中的一种或多种。污水中胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性，絮凝剂投加到水中后水解成带电胶体，与其周围的离子组成双电层结构的胶团，由于压裂返排液的复杂性，单一的絮凝剂已经满足不了需求，因此需要根据采出水的成分针对性配比出复配絮凝剂，复配絮凝剂用以破胶絮凝水体中的胶状物质，同时可以去除部分氟化物及铁离子。

所述步骤S4中，还包括用清水收集罐收集达标排放的清水，部分清水用以定期冲洗催化氧化撬，并将清洗催化氧化撬后产生的污水送往收集池，其余清水用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用。这样不仅解决水资匮乏问题及在山区拉水难成本高问题，而且进一步降低了污染及排放，从而促进了油田压裂返排液处理资源回收再利用、油田节能减排工艺的进步，实现了油田绿色发展的目标。

一种实现上述压裂返排液的回用复配处理方法的装置，包括收集池、一级气浮撬、二级气浮撬、催化氧化撬和固液分离系统，所述收集池、一级气浮撬、二级气浮撬和催化氧化撬均分别设置有进水口和出水口，所述一级气浮撬和二级气浮撬的出水口均设置有两个，分别为污水出水口和污泥出水口，所述固液分离系统设置有污泥进水口、污水出水口和污泥出口，所述收集池的出水口与一级气浮撬的进水口连通，所述一级气浮撬的污水出水口与所述二级气浮撬的进水口连通，所述二级气浮撬的污水出水口与所述催化氧化撬的进水口连通，所述一级气浮撬和二级气浮撬的污泥出水口分别与所述固液分离系统的污泥进水口连通，所述固液分离系统的污水出水口与所述收集池的进水口连通。固液分离系统的污泥出口处排出来的污泥送往集中处集中处理，催化氧化撬的出水口排出的是清水，用以回用复配。

还包括清水收集罐，所述清水收集罐的进水口与所述催化氧化撬的出水口连通。清水收集罐收集清水，部分用于定期反冲洗催化氧化撬的污渍，其余均用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用。

所述催化氧化撬还设置有污泥出水口，所述污泥出水口与所述收集池的进水口连通。催化氧化撬容易有杂质附着，需要定期清理，催化氧化撬被清理冲洗之后的污水汇入到收集池中再次处理。

所述一级气浮撬和二级气浮撬中均设置有微孔曝气头和搅拌器。微纳气泡装置生成的微纳气泡通过微孔曝气头注入到一级气浮撬中，利用微纳气泡破裂时产生的·OH自由基，降解污水中的有机物，促进破乳、聚集和促使离子间的反应，微纳气泡处理法可以明显降低油含量、悬浮物含量；搅拌器在一级气浮撬中添加复配絮凝剂后工作匀速搅拌污水，从而增加污水中胶体杂质颗粒与絮凝剂水解成的胶团的碰撞机会和次数。

所述固液分离系统由板框压滤机、干泥输送机、污水收集箱组成，所述固液分离系统的进水口为所述板框压滤机的进料口，所述板框压滤机的滤渣出口与所述干泥输送机的进料口连通，所述板框压滤机的滤液出口与所述污水收集箱的进水口连通，所述污水收集箱的出水口与所述收集池的进水口连通。一级气浮撬和二级气浮撬的污泥出水口排出的污泥泵入板框压滤机，污泥在板框压滤机中形成滤渣和滤液，滤渣即为脱水处理后的污泥，通过滤渣出口落入干泥输送机上运往集中处，滤液通过滤液出口排入污水收集箱，污水收集箱将收集到的滤液汇入收集池再次处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：压裂反排液经上述处理后可适用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用，这样不仅进一步降低了污染及排放，而且解决了水资源匮乏问题及在山区拉水难成本高的问题，从而实现油田压裂返排液处理资源回收再利用，促进了油田节能减排工艺的进步，实现了油田绿色发展的目标。

附图说明

图1为本方法的流程框图；

图2为本装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本发明描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，一种压裂返排液的回用复配处理方法，包括以下步骤：S1：混合收集，将压裂返排液以及其他污染液体收集至收集池并混合均匀形成污水，将污水送往一级气浮撬；

S2：混凝气浮，往一级气浮撬中投放复配絮凝剂后匀速搅拌，复配絮凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁和聚合硫酸铝中的一种或多种，复配絮凝剂投放量为2-50mg/L。将PH值调节至7-8，利用高分子对PH值较敏感特性，破除污水中废弃泥浆中胶状体的状态，进一步提升对高分子和表面活性剂类化学品处理效果，污水中的胶状体首先失去稳定性达到破胶目的，然后相互凝集成尺寸较大的颗粒，再使用微纳气泡装置将微纳气泡通入污水液面下距一级气浮撬底部8～20cm处，微纳气泡平均直径为537nm，以1-2升气/(升水·小时)的通气率处理2-6小时，将过程中生成的污泥送往固液分离系统，而将其余污水抽取送往二级气浮撬；

S3：钙、镁离子去除，往二级气浮撬中加钙、镁离子去除剂，钙、镁离子去除剂添加量为50-100mg/L，将污水中的钙和镁反应生成碳酸钙、碳酸镁后通以微纳气泡，将反应后的污水送往催化氧化撬，反应生成的污泥送往固液分离系统；

S4：催化氧化，往催化氧化撬中添加催化剂后利用催化氧化技术(HCO)氧化吸附污水中较难降解的氯化物及硼离子，污水经处理后得到达到回用复配压裂液标准的清水，收集达标排放的清水，部分清水用以定期冲洗催化氧化撬，并将清洗催化氧化撬后的污水送往收集池，其余清水用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用；其中催化氧化技术(HCO)在常压下对污水进行接触氧化，接触氧化可将污水中有毒有害物质实现无害化处理，将大分子的有机物转化成小分子的有机物，并降低其化学键能断开分子链，从而可达到降解水中有机物的目的，催化剂由特殊纳米级材料制成，表面进行改性后对臭氧和低聚物有较强的吸附能力且对无机物和小分子有机物有较强的吸附能力，对大分子有机物有较强的解吸附能力；

S5：固液分离，在固液分离系统中将污泥进行脱水处理，将过程中产生的污水送回收集池收集后再次处理，将经脱水处理后的污泥收集后送往集中处集中处理，经脱水处理后的污泥含水率要求小于65％。

如图2所示，一种实现上述压裂返排液的回用复配处理方法的装置，包括收集池、一级气浮撬、二级气浮撬、催化氧化撬、清水收集罐和固液分离系统，收集池、一级气浮撬、二级气浮撬、催化氧化撬和清水收集罐均分别设置有进水口和出水口，一级气浮撬和二级气浮撬的出水口均设置有两个，分别为污水出水口和污泥出水口，固液分离系统由板框压滤机、干泥输送机、污水收集箱组成，板框压滤机设置有进料口、滤渣出口和滤液出口，板框压滤机的滤渣出口与干泥输送机的进料口连通，板框压滤机的滤液出口与污水收集箱的进水口连通，污水收集箱的出水口与收集池的进水口连通，收集池的出水口与一级气浮撬的进水口连通，一级气浮撬的污水出水口与二级气浮撬的进水口连通，二级气浮撬的污水出水口与催化氧化撬的进水口连通，催化氧化撬的出水口与清水收集罐的进水口连通，一级气浮撬和二级气浮撬的污泥出水口分别与板框压滤机的进料口连通，催化氧化撬还设置有污泥出水口，污泥出水口与收集池的进水口连通。

一级气浮撬和二级气浮撬中均设置有微孔曝气头和搅拌器。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种压裂返排液的回用复配处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：混合收集，将压裂返排液以及其他污染液体收集至收集池并混合均匀形成污水，将污水送往一级气浮撬；

S2：混凝气浮，往一级气浮撬中添加复配絮凝剂，再通以微纳气泡，将过程中生成的絮状污泥送往固液分离系统，而将其余污水抽取送往二级气浮撬；

S3：钙、镁离子去除，往二级气浮撬加钙、镁离子去除剂将污水中的钙和镁反应生成碳酸钙、碳酸镁后再通以微纳气泡，将反应后的污水送往催化氧化撬，反应生成的污泥送往固液分离系统；

S4：催化氧化，往催化氧化撬中添加催化剂后氧化吸附污水中较难降解的氯化物及硼离子，污水经催化氧化处理后得到达到回用复配压裂液标准的清水；

S5：固液分离，在固液分离系统中将污泥进行脱水处理，将脱水处理过程中产生的污水送回收集池收集，将经脱水处理后的污泥收集后集中处理。

2.根据权利要求1所述的一种压裂返排液的回用复配处理方法，其特征在于：所述步骤S2和所述步骤S3中的所述微纳气泡均由微纳气泡装置产生。

3.根据权利要求1所述的一种压裂返排液的回用复配处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，添加复配絮凝剂后需匀速搅拌。

4.根据权利要求1所述的一种压裂返排液的回用复配处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，复配絮凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁和聚合硫酸铝中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种压裂返排液的回用复配处理方法，其特征在于：所述步骤S4中，还包括用清水收集罐收集达标排放的清水，部分清水用以定期冲洗催化氧化撬，并将清洗催化氧化撬后产生的污水送往收集池，其余清水用于钻井泥浆、水基压裂液或固井水泥浆配制用。

6.一种实现权利要求5所述压裂返排液的回用复配处理方法的装置，其特征在于：包括收集池、一级气浮撬、二级气浮撬、催化氧化撬和固液分离系统，所述收集池、一级气浮撬、二级气浮撬和催化氧化撬均分别设置有进水口和出水口，所述一级气浮撬和二级气浮撬的出水口均设置有两个，分别为污水出水口和污泥出水口，所述固液分离系统设置有污泥进水口、污水出水口和污泥出口，所述收集池的出水口与一级气浮撬的进水口连通，所述一级气浮撬的污水出水口与所述二级气浮撬的进水口连通，所述二级气浮撬的污水出水口与所述催化氧化撬的进水口连通，所述一级气浮撬和二级气浮撬的污泥出水口分别与所述固液分离系统的污泥进水口连通，所述固液分离系统的污水出水口与所述收集池的进水口连通。

7.根据权利要求6所述的一种压裂返排液的回用复配处理装置，其特征在于：还包括清水收集罐，所述清水收集罐的进水口与所述催化氧化撬的出水口连通。

8.根据权利要求6所述的一种压裂返排液的回用复配处理装置，其特征在于：所述催化氧化撬还设置有污泥出水口，所述污泥出水口与所述收集池的进水口连通。

9.根据权利要求6所述的一种压裂返排液的回用复配处理装置，其特征在于：所述一级气浮撬和二级气浮撬中均设置有微孔曝气头和搅拌器。

10.根据权利要求6所述的一种压裂返排液的回用复配处理装置，其特征在于：所述固液分离系统由板框压滤机、干泥输送机、污水收集箱组成，所述固液分离系统的进水口为所述板框压滤机的进料口，所述板框压滤机的滤渣出口与所述干泥输送机的进料口连通，所述板框压滤机的滤液出口与所述污水收集箱的进水口连通，所述污水收集箱的出水口与所述收集池的进水口连通。