CN110937669A - 处理剂及压裂返排液的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种处理剂及压裂返排液的处理方法。该处理剂包括亚氯酸盐和有机酸。采用本申请提供的处理剂，可实现快速杀菌，同时去除硫化物、亚铁离子、铁离子、钙离子、镁离子及悬浮物的目的。同时本发明还提供了一种利用上述处理剂处理压裂返排液的方法，该方法简单且成本较低，实现了资源的再利用，同时该处理剂即使有残留也不会对后续配制的压裂液性能产生不利影响。

Description

处理剂及压裂返排液的处理方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种处理剂及压裂返排液的处理方法。

背景技术

油气井压裂作业结束后，压裂液在地层条件和破胶剂的作用下破胶，黏度降低，从地层中返排至地面。返排出的压裂液中含有大量的添加剂、地层离子和机械杂质等，直接排放将严重污染环境，而进行无害化处理的成本又较高。因此，近几年来，国内外开展了压裂液回收再利用技术研究，即对返排出的压裂液进行回收处理，然后再次用于压裂施工。该方法既可节约配液用水和配液材料，又解决了压裂作业后大量废液难处理的问题，起到节能减排作用。

但是实际的处理工艺中，存在许多问题。比如胍胶压裂返排液存在极易滋生细菌的问题，再次配制压裂液时需要对细菌进行有效杀灭，而目前存在杀菌剂用量大，杀菌效果不理想，长期使用同一类型传统杀菌剂(醛类、季铵盐类)会导致细菌产生抗药性，杀菌效果变差的问题；对于返排液中含有的较多悬浮物，需要加入大量的絮凝剂；对于返排液中存在的硫化物，主要采用加入氧化剂的方式去除，但是氧化物的残留又会对后续配制出的压裂液性能产生不利影响；铁离子去除工艺较复杂、处理药剂成本较高等。由此可见，现有技术中存在处理工艺流程长，成本高，资源浪费，且药剂残留会对后续配制的压裂液性能产生影响等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种处理剂及压裂返排液的处理方法，以解决现有技术中的压裂液回收再利用存在处理工艺流程长，成本高，资源浪费，且药剂残留会对后续配制的压裂液性能产生影响的问题。

为了实现目的，根据本发明的一个方面，提供了一种处理剂，包括亚氯酸盐和有机酸。

进一步地，亚氯酸盐选自亚氯酸钾和/或亚氯酸钠。

进一步地，有机酸为水溶性有机酸，优选地，水溶性有机酸选自低级一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸中的一种或多种。

进一步地，低级一元羧酸为葡萄糖酸或醋酸，二元羧酸为己二酸或草酸，多元羧酸为柠檬酸。

进一步地，亚氯酸盐和有机酸的重量比为10:5～1。

进一步地，处理剂用于处理压裂返排液。

根据本发明的另一个方面，提供了一种压裂返排液的处理方法，包括以下步骤，用pH调节剂将压裂返排液的pH值调至6～7，然后加入权利要求1至6中任一项的处理剂进行反应，沉降、过滤得到返排液处理液。

进一步地，在加入处理剂之后，进行沉降之前，还包括向压裂返排液中添加絮凝剂的步骤。

进一步地，絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，该部分水解聚丙烯酰胺和压裂返排液的重量比为0～0.002:100。

进一步地，PH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、盐酸及醋酸中的一种或多种。

进一步地，处理剂和压裂返排液的重量比为0.01～0.15:100。

进一步地，压裂返排液包括胍胶及胍胶衍生物压裂返排液，胍胶衍生物为羟丙基胍胶、羧甲基羟丙基胍胶或香豆胶。

应用本发明的技术方案，通过添加pH调节剂将压裂返排液的pH值调至6～7，然后在压裂返排液中加入处理剂进行搅拌、沉降及过滤，能够对压裂返排液快速杀菌，同时去除返排液中的硫化物、亚铁离子、铁离子及悬浮物。处理后的压裂返排液可以用于配制压裂液，而且在配制压裂液过程中添加的碱性药剂能够与残留的二氧化氯反应生成在碱性条件性能够稳定存在的亚氯酸盐。因此，采用本申请中的处理剂处理压裂返排液，方法简单且成本较低，实现了资源的再利用，同时该处理剂即使有残留也不会对后续配制的压裂液性能产生不利影响。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术中所描述的，现有技术中压裂返排液的处理方法中需要采用多种不同药剂分别对返排液中的杂质进行处理，存在处理工艺流程长，成本高，资源浪费，且药剂残留会对后续配制的压裂液性能产生影响的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种处理剂，该处理剂包括亚氯酸盐和有机酸。

本申请提供的处理剂中，采用了包括亚氯酸盐和有机酸的混合处理剂。该混合处理剂的主剂为亚氯酸盐，其可与酸发生反应生成具有强杀菌效果和强氧化性的二氧化氯，二氧化氯能够对压裂返排液进行快速有效杀菌，同时二氧化氯能够将压裂返排液中的硫离子氧化，从而去除硫化物，将亚铁离子氧化为铁离子，而生成的铁离子又能够与聚合物絮凝，从而达到同时去除铁离子、聚合物以及其他悬浮物的目的；该混合处理剂的辅剂为有机酸，不但能够与亚氯酸盐的反应生成二氧化氯，起到激活亚氯酸盐的目的，还能与钙离子、镁离子发生络合作用，达到去除钙镁离子的目的。即，仅采用本申请提供的单一处理剂，即可实现快速杀菌，同时去除硫化物、亚铁离子、铁离子、钙离子、镁离子及悬浮物的目的。

为了避免在压裂返排液处理体系中引入杂质离子影响后续制备压裂液的性能，在一种优选的实施例中，上述亚氯酸盐选自亚氯酸钾和/或亚氯酸钠。

为了使辅剂有机酸能够溶于压裂返排液中，从而更好地激活亚氯酸盐，同时去除钙镁离子，上述有机酸为水溶性有机酸，在一种优选的实施例中，水溶性有机酸选自低级一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸中的一种或多种。更优选地，低级一元羧酸为葡萄糖酸或醋酸、二元羧酸为己二酸或草酸、多元羧酸为柠檬酸。

为了起到更好的激活效果和去除钙镁离子的效果，根据压裂返排液中杂质离子的含量和压裂返排液的pH值，可以对亚氯酸盐和有机酸的重量比进行适当调整，在一种优选的实施例中，亚氯酸盐和有机酸的重量比为10:5～1。

在一种优选的实施例中，上述处理剂用于处理压裂返排液。该处理剂能够同时对压裂返排液进行杀菌、去除硫化物、亚铁离子、钙镁离子、聚合物及其他悬浮物。

在另一种典型的实施例中，本申请提供了一种压裂返排液的处理方法，首先用pH调节剂将压裂返排液的pH值调节到6～7，然后向压裂返排液中加入上述任一种处理剂，然后沉降、过滤掉沉淀物，得到返排液处理液。

由于处理剂在酸性条件下即可发生反应，而得到的返排液处理液在后续制备压裂液的过程中还需要添加碱进行碱化，因此为了对整个处理体系的药剂资源的合理化应用，本申请通过首先将压裂返排液的pH值调节至6～7，使得压裂返排液呈酸性，然后加入处理剂进行搅拌，处理剂中的亚氯酸钠在酸性溶液中发生反应，生成具有杀菌效果和强氧化性的二氧化氯，而且处理剂中的有机酸络合压裂返排液中的钙镁离子。即，本申请提供的技术方案仅添加单一处理剂即可实现对返排液的快速高效杀菌，同时去除其中的硫化物、亚铁离子、铁离子、钙离子、镁离子及悬浮物的目的。

为了进一步去除返排液中的悬浮物，在一种优选的实施例中，在加入处理剂后还包括向压裂返排液中添加絮凝剂的步骤。

为了避免絮凝剂本身的残留影响返排液处理液后续制备的压裂液的性能，优选地，上述絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)，且添加的部分水解聚丙烯酰胺和压裂返排液的重量比为0～0.002:100。

由于压裂返排液的pH值是不固定的，故当压裂返排液的pH呈碱性时，需要添加酸性调节剂，当压裂返排液的pH呈酸性时，则需要调价碱性调节剂，同时为了避免在压裂返排液处理体系中引入会影响后续制备的压裂液性能的杂质离子，在一种优选的实施例中，pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、盐酸和醋酸中的一种或多种。

由于胍胶及胍胶衍生物压裂返排液中极易滋生细菌，为了尽可能多地杀灭压裂返排液中的细菌，在一种优选的实施例中，添加的处理剂和压裂返排液的重量比为0.01～0.15:100。

在一种优选的实施例中，压裂返排液包括胍胶、胍胶衍生物压裂返排液，其中胍胶衍生物为羟丙基胍胶、羧甲基羟丙基胍胶及香豆胶。

在一种优选的实施例中，在得到返排液处理液之后，还包括用返排液处理液配制压裂液的步骤。这样实现了对压滤返配液的回收再利用，实现了节约资源，资源合理再利用。而且配制压裂液的过程中需要添加碱性药剂，这样即使上述处理过程中残留的二氧化氯会与压裂液中的氢氧化钠发生反应生成在碱性条件下较为稳定的亚氯酸钠，这使得本申请提供的处理剂即使有残留也不会对后续利用返排液处理液配制的压裂液有不利影响，保证了配制的压裂液的性能。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

取一定量的新疆油田羟丙基胍胶压裂液的返排液，用pH调节剂将压裂返排液的pH值调至6.5，加入占压裂返排液重量0.15％的处理剂。该处理剂包括亚氯酸钠、柠檬酸，其中亚氯酸钠的添加量为0.1％，柠檬酸的添加量为0.05％(两者重量比为10：5)。搅拌过滤后，测量处理前后压裂返排液的各项指标变化值见表1。

实施例2

与实施例1不同的是，占压裂返排液0.0145％的处理剂，其中亚氯酸钠的添加量为0.01％，柠檬酸的添加量为0.0025％(两者重量比为10:2.5)。

实施例3

与实施例1不同的是，加入占压裂返排液0.112％的处理剂，其中亚氯酸钠的添加量占0.1％，柠檬酸的添加量占0.01％(两者重量比为10:1)，且添加占压裂返排液0.002％的部分水解聚丙烯酰胺。

对比例1

与实施例1不同的是，加入占压裂返排液0.08％的处理剂，其组分全部为亚氯酸钠。

对比例2

与对比例1不同的是，加入占压裂返排液0.08％的处理剂，其中全部为柠檬酸。

表1处理前后压裂返排液的各项指标

对比例1中仅添加亚氯酸钠，影响了压滤返排液中的pH，导致仅有部分亚氯酸钠与酸进行反应，导致杀菌及去除离子效果较差。从以上实施例与对比例处理前后各指标的对比中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本申请提供了包括亚氯酸盐和有机酸的混合处理剂。该混合处理剂的主剂为亚氯酸盐，其可与酸发生反应生成具有强杀菌效果和强氧化性的二氧化氯，二氧化氯能够对压裂返排液进行快速有效杀菌，同时二氧化氯能够将压裂返排液中的硫离子氧化，从而去除硫化物，将亚铁离子氧化为铁离子，而生成的铁离子又能够与聚合物絮凝，从而达到同时去除铁离子和聚合物的目的；该处理剂的辅剂为有机酸，不但能够参与与亚氯酸盐的反应生成二氧化氯，起到激活亚氯酸盐的目的，还能与钙离子、镁离子发生络合作用，达到去除钙镁离子的目的。即，仅采用本申请提供的单一处理剂，即可实现快速杀菌，同时去除硫化物、亚铁离子、铁离子、钙离子、镁离子及悬浮物的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种处理剂，其特征在于，包括：亚氯酸盐和有机酸。

2.根据权利要求1所述的处理剂，其特征在于，所述亚氯酸盐选自亚氯酸钾和/或亚氯酸钠。

3.根据权利要求1所述的处理剂，其特征在于，所述有机酸为水溶性有机酸，优选地，所述水溶性有机酸选自低级一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的处理剂，其特征在于，所述低级一元羧酸为葡萄糖酸或醋酸，所述二元羧酸为己二酸或草酸，所述多元羧酸为柠檬酸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的处理剂，其特征在于，所述亚氯酸盐和所述有机酸的重量比为10:5～1。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的处理剂，其特征在于，所述处理剂用于处理压裂返排液。

7.一种压裂返排液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：用pH调节剂将所述压裂返排液的pH值调至6～7，然后加入权利要求1至6中任一项所述的处理剂进行反应，沉降、过滤得到返排液处理液。

8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，在加入所述处理剂之后，进行所述沉降之前，还包括向所述压裂返排液中添加絮凝剂的步骤。

9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述絮凝剂为部分水解聚丙烯酰胺，所述部分水解聚丙烯酰胺和所述压裂返排液的重量比为0～0.002:100。

10.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、盐酸及醋酸中的一种或多种。

11.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述处理剂和所述压裂返排液的重量比为0.01～0.15:100。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述压裂返排液包括胍胶及胍胶衍生物压裂返排液，所述胍胶衍生物为羟丙基胍胶、羧甲基羟丙基胍胶或香豆胶。