CN111087108B - 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，属于油气田开采污水处理领域。本发明采用纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，可以有效减少化学药剂的消耗量，本发明不加化学破胶剂，同时能将净水剂加药量降低50％左右，从而达到降低压裂返排液处理综合成本，减少废液中化学物质的再次引入产生固体废弃物，减少二次污染的风险，且可以有效提高氧化效率，减小设备体积，降低运行管理成本，确保处理后的压裂返排液能够稳定达标外排，使电极氧化、羟基自由基氧化、超声波空化和电絮凝相结合，可以达到理想的处理效果，同时采用污泥浓缩脱水技术，可以有效减少污染物的产生量，降低危废物处置成本和环境污染风险。

Description

一种油气田压裂返排液处理方法
技术领域
本发明涉及油气田开采污水处理技术领域，尤其涉及一种油气田压裂返排液处理方法。
背景技术
目前，国内油气田压裂返排液处理技术或多或少存在一些缺陷，如化学法耗药量大，处理成本高，易造成二次污染；微生物厌氧或好氧法处理时间长，控制因素复杂，需要与可生物降解的絮凝剂结合，避免污泥的二次污染等。压裂返排液成分复杂，体系多变，现有的处理技术难以确保处理后的油气田压裂返排液有效达到国家排放标准。因此，对压裂返排液的主要成分做进一步分析，探究经济、科学、合理的油气田压裂返排液处理技术具有深远的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油气田压裂返排液处理方法。本发明提供的处理方法能减少化学药剂的引入和用量，降低成本，且处理后的返排液能够达标外排。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种油气田压裂返排液处理方法，包括以下步骤：
将油气田压裂返排液的pH值调节为7～9，得到pH值调整后的压裂返排液；
将所述pH值调整后的压裂返排液依次进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，得到废液；
将所述废液进行沉降澄清处理，得到上清液，所述上清液经检测达到排放标准后，直接外排，若检测未达到排放标准，则与油气田压裂返排液混合，进行回用。
优选地，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理的臭氧浓度为0～500mg/L，时间为0～60min。
优选地，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理采用推流式，所述pH值调整后的压裂返排液进入配水区后，经过螺旋叠加的穿孔板布水，经过穿孔板的层层切割，气泡逐渐变小至纳米级。
优选地，所述超声强化电催化氧化处理采用超声波协同铁阳极和不锈钢网阴极进行电解，所述超声波的功率为0～1kW，电流密度为0～3A/dm2。
优选地，所述电解的电解质为硫酸亚铁，所述硫酸亚铁的投加量为0～2g/L。
优选地，所述超声强化电催化氧化处理的时间为0～60min。
优选地，所述沉降澄清处理的时间为0～30min，所述沉降澄清处理时使用净水剂，所述净水剂的用量为300～500mg/L。
优选地，所述沉降澄清处理后还包括对所得污泥进行浓缩脱水，所得废渣进行后处置。
优选地，对所述浓缩脱水所得脱出水进行检测，若检测达到排放标准，则直接外排，若检测未达到排放标准，进行回收再处理。
优选地，所述油气田压裂返排液为胍胶压裂返排液或滑溜水体系压裂返排液。
本发明提供了一种油气田压裂返排液处理方法，包括以下步骤：将油气田压裂返排液的pH值调节为7～9，得到pH值调整后的压裂返排液；将所述pH值调整后的压裂返排液依次进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，得到废液；将所述废液进行沉降澄清处理，得到上清液，所述上清液经检测达到排放标准后，直接外排，若检测未达到排放标准，则与油气田压裂返排液混合，进行回用。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果为：
1、采用纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，可以有效减少化学药剂的消耗量，常规处理需要预处理(化学剂破胶体800～2200mg/L)+水质高效净化(净水剂600～1000mg/L)与稳定技术(助凝剂8～10mg/L)+过滤，本发明不加化学破胶剂，同时能将净水剂加药量降低50％左右(本发明使用量为300～500mg/L)，从而达到降低压裂返排液处理综合成本，减少废液中化学物质的再次引入产生固体废弃物，减少二次污染的风险。
2、本发明采用纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，可以有效提高氧化效率，减小设备体积，降低运行管理成本，确保处理后的压裂返排液能够稳定达标外排。
3、本发明采用超声强化电催化氧化处理，使电极氧化、羟基自由基氧化、超声波空化和电絮凝相结合，可以达到理想的处理效果。
4、本发明采用污泥浓缩脱水技术，可以有效减少污染物的产生量，降低危废物处置成本和环境污染风险。
实施例的数据表明，本发明提供的处理方法得到的外排水的水质满足污水综合排放标准GB8978-1996。
附图说明
图1为实施例1提供的油气田压裂返排液处理方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种油气田压裂返排液处理方法，包括以下步骤：
将油气田压裂返排液的pH值调节为7～9，得到pH值调整后的压裂返排液；
将所述pH值调整后的压裂返排液依次进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，得到废液；
将所述废液进行沉降澄清处理，得到上清液，所述上清液经检测达到排放标准后，直接外排，若检测未达到排放标准，则与油气田压裂返排液混合，进行回用。
本发明将油气田压裂返排液的pH值调节为7～9，得到pH值调整后的压裂返排液。在本发明中，所述油气田压裂返排液优选为胍胶压裂返排液或滑溜水体系压裂返排液。本发明对所述胍胶压裂返排液和滑溜水体系压裂返排液的来源没有特殊的限定。
在本发明中，优选使用纯碱将pH值调节为7～9。
得到pH值调整后的压裂返排液后，本发明将所述pH值调整后的压裂返排液依次进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，得到废液。
在本发明中，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理的臭氧浓度优选为0～500mg/L，更优选为50～80mg/L，时间优选为0～60min。在本发明中，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理优选采用推流式，所述pH值调整后的压裂返排液优选进入配水区后，经过螺旋叠加的穿孔板布水，经过穿孔板的层层切割，气泡逐渐变小至纳米级。在本发明中，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理用于初步降解pH值调整后的压裂返排液中的大分子难降解性物质，并缓解pH值调整后的压裂返排液中化学溶解性干扰离子的再次引入，减少二次污染风险，其中，臭氧气体以纳米级微气泡的形态作用于废液，可以有效提高氧化速率。臭氧纳米微气泡高级氧化处理的基本原理为：臭氧可以与pH值调整后的压裂返排液中有机污染物反应，将非极性物质转变为极性物质，将高分子有机物转变为低分子有机物，将亲水性有机胶团转变为疏水性无机物；芳香族化合物的臭氧氧化反应分为两个阶段，有机污染物→中间产物→产物，第一阶段反应快、耗氧量大、芳香性消失，第二阶段反应慢、耗氧量小、脂族化合物被降解；对含有双键的烯烃类有机物，臭氧易与其进行1,3偶极加成反应。
在本发明中，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理优选在臭氧纳米微气泡高级氧化处理机中进行。
在本发明中，所述超声强化电催化氧化处理优选采用超声波协同铁阳极和不锈钢网阴极进行电解，所述超声波的功率优选为0～1kW，更优选为0.6kW，电流密度优选为0～3A/dm2，更优选为2.5A/dm2。
在本发明中，所述电解的电解质优选为硫酸亚铁，所述硫酸亚铁的投加量优选为0～2g/L，更优选为1g/L。
在本发明中，所述超声强化电催化氧化处理的时间优选为0～60min。
在本发明中，所述超声强化电催化氧化处理的整个过程为：有机污染物→铁阳极氧化→羟基自由基氧化→超声波空化协同羟基自由基氧化→氢氧化铁吸附沉降。超声强化电催化氧化处理的基本原理为：所得臭氧纳米微气泡高级氧化处理废液中的臭氧和氧气在不锈钢网阴极被还原为过氧化氢，不锈钢网阴极产生的过氧化氢被铁阳极产生的二价铁离子还原为羟基自由基，羟基自由基对臭氧纳米微气泡高级氧化处理废液中的大部分有机污染物有氧化作用，同时，超声波空化产生的局部温度可达5000℃，压力可达50MPa，可以大大强化羟基自由基氧化降解有机污染物，体系中产生的氢氧化铁絮体可以吸附部分有机污染物并沉降下来，进而减少臭氧纳米微气泡高级氧化处理废液中有机污染物的处理量，提高处理效率。
在本发明中，所述超声强化电催化氧化处理优选在超声强化电催化氧化处理机中进行。
得到废液后，本发明将所述废液进行沉降澄清处理，得到上清液，所述上清液经检测达到排放标准后，直接外排，若检测未达到排放标准，则与油气田压裂返排液混合，进行回用。在本发明中，所述沉降澄清处理的时间优选为0～30min，更优选为20min。在本发明中，所述沉降澄清处理时优选使用净水剂，所述净水剂的用量优选为300～500mg/L，本发明对所述净水剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。在本发明中，所述沉降澄清处理优选在沉降澄清罐中进行。
在本发明中，所述沉降澄清处理后优选还包括对所得污泥进行浓缩、脱水，所得废渣优选进行后处置。本发明对所述后处置的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，具体的，如固废收集。
在本发明中，对所述浓缩脱水所得脱出水优选进行检测，若检测达到排放标准，则直接外排，若检测未达到排放标准，进行回收再处理。在本发明中，所述回收再处理优选为与油气田压裂返排液混合再进行本发明上述的处理。
在本发明中，所述上清液的水质优选满足污水综合排放标准GB8978-1996，若上清液的水质不满足污水综合排放标准GB8978-1996，优选与油气田压裂返排液混合再进行本发明上述的处理。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的油气田压裂返排液处理方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
传统的处理工艺为：预处理(化学剂破胶)+水质高效净化与稳定技术+过滤，局限性强，如COD指标不能满足外排指标(外排指标≤150mg/L)，只限于回注及回用，如，CODCr为6707mg/L，处理后CODCr为4072mg/L。
本实施例是用于新疆油田某井区产生的羟丙基胍胶体系压裂返排液。处理量为10m3/h，pH值为5.7，悬浮物含量为575mg/L，石油类含量为43mg/L，CODCr为6707mg/L，图1为本实施例油气田压裂返排液处理方法的流程图，压裂返排液调整pH值后依次进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，得到废液，废液进行沉降澄清处理，得到上清液，上清液经检测达标后直接外排，若不达标，与油气田压裂返排液混合再回用，沉降澄清处理后还经过污泥浓缩和污泥脱水，所得固体进行固废收集，所得脱出水经检测达标后直接外排，若不达标，与油气田压裂返排液混合再回用。
其处理方法为：
1、向压裂返排液中投加纯碱，将pH值调整至7。
2、将经过pH值调整后的废液进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理，用于初步降解废液中的大分子难降解性物质，并缓解废液中化学溶解性干扰离子的再次引入，减少二次污染风险。其中，臭氧气体以纳米级微气泡的形态作用于废液，可以有效提高氧化速率，臭氧浓度为500mg/L，氧化反应时间为60min。
3、将经过臭氧纳米微气泡高级氧化处理后的废液进行超声强化电催化氧化处理。超声强化电催化氧化采用超声波协同铁阳极和不锈钢网阴极进行电解，电解质硫酸亚铁投加量为1g/L，超声波功率为0.6kW，电流密度为2.5A/dm2，氧化反应时间为60min。
超声强化电催化氧化处理废液的整个过程为：有机污染物→铁阳极氧化→羟基自由基氧化→超声波空化协同羟基自由基氧化→氢氧化铁吸附沉降。
超声强化电催化氧化处理的基本原理为：废液中的臭氧和氧气在不锈钢网阴极被还原为过氧化氢，不锈钢网阴极产生的过氧化氢被铁阳极产生的二价铁离子还原为羟基自由基，羟基自由基对废液中的大部分有机污染物有氧化作用，同时，超声波空化产生的局部温度可达5000℃，压力可达50MPa，可以大大强化羟基自由基氧化降解有机污染物，体系中产生的氢氧化铁絮体可以吸附部分有机污染物并沉降下来，进而减少废液中有机污染物的处理量，提高处理效率。
4、经步骤3处理后的废液进入沉降澄清罐，沉降时间为20min，净水剂的用量为300mg/L，沉降后的污泥进行浓缩脱水，污泥脱水后的废渣进行妥善处置，污泥脱出的水检测达标后外排，检测不达标时进行回收再处理。
5、经步骤4处理后的废液检测达标后外排，检测不达标时进行回收再处理。
在每一处理阶段都设有取样口，便于检测进出水指标，分析不同阶段的处理效果，及时调整下一阶段的处理工艺，确保处理后的压裂返排液达到外排的水质要求。
经本方法处理后的出水水质测定结果如表1所述，由表1可知，本发明的出水水质优选满足污水综合排放标准GB8978-1996。表2为污水综合排放标准GB8978-1996。
表1各阶段出水水质
Figure BDA0002319945890000071
表2为污水综合排放标准GB8978-1996
序号 项目 标准限值 检出限
1 pH值 6～9 /
2 氨氮，mg/L 25 0.025
3 COD，mg/L 150 30
4 石油类，mg/L 10 0.06
5 悬浮物，mg/L 150 /
6 硫化物，mg/L 1 0.02
7 挥发酚，mg/L 0.5 0.01
8 BOD<sub>5</sub>，mg/L / 0.02
实施例2
传统的处理工艺为：预处理(化学剂破胶)+水质高效净化与稳定技术+过滤，局限性强，如COD指标不能满足外排指标(外排指标≤150mg/L)，只限于回注及回用，如，CODCr为4672mg/L，处理后CODCr为4154mg/L。
本实施例是用于新疆油田某井区产生的滑溜水体系压裂返排液。处理量为10m3/h，pH值为7.1，悬浮物含量为241mg/L，石油类含量为88mg/L，CODCr为4672mg/L，其处理方法为：
1、向压裂返排液中投加纯碱，将pH值调整至9。
2、将经过pH值调整后的废液进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理，用于初步降解废液中的大分子难降解性物质，并缓解废液中化学溶解性干扰离子的再次引入，减少二次污染风险。其中，臭氧气体以纳米级微气泡的形态作用于废液，可以有效提高氧化速率，臭氧浓度为50mg/L，氧化反应时间为50min。
3、将经过臭氧纳米微气泡高级氧化处理后的废液进行超声强化电催化氧化处理。超声强化电催化氧化采用超声波协同铁阳极和不锈钢网阴极进行电解，电解质硫酸亚铁投加量为2g/L，超声波功率为1kW，电流密度为3A/dm2，氧化反应时间为50min。
4、经步骤3处理后的废液进入沉降澄清罐，沉降时间为30min，净水剂的用量为500mg/L，沉降后的污泥进行浓缩脱水，污泥脱水后的废渣进行妥善处置，污泥脱出的水检测达标后外排，检测不达标时进行回收再处理。
5、经步骤4处理后的废液检测达标后外排，检测不达标时进行回收再处理。
在每一处理阶段都设有取样口，便于检测进出水指标，分析不同阶段的处理效果，及时调整下一阶段的处理工艺，确保处理后的压裂返排液达到外排的水质要求。
经本方法处理后的出水水质测定结果如表3所述，由表3可知，本发明的出水水质优选满足污水综合排放标准GB8978-1996。
表3各阶段出水水质
Figure BDA0002319945890000081
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种油气田压裂返排液处理方法，其特征在于，具体为以下步骤：
将油气田压裂返排液的pH值调节为7~9，得到pH值调整后的压裂返排液；
将所述pH值调整后的压裂返排液依次进行臭氧纳米微气泡高级氧化处理和超声强化电催化氧化处理，得到废液；所述超声强化电催化氧化处理采用超声波协同铁阳极和不锈钢网阴极进行电解，所述超声波的功率为0.6~1kW，电流密度为2.5~3A/dm2；
将所述废液进行沉降澄清处理，得到上清液，所述上清液经检测达到排放标准后，直接外排，若检测未达到排放标准，则与油气田压裂返排液混合，进行回用。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理的臭氧浓度为50~500mg/L，时间为50~60min。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述臭氧纳米微气泡高级氧化处理采用推流式，所述pH值调整后的压裂返排液进入配水区后，经过螺旋叠加的穿孔板布水，经过穿孔板的层层切割，气泡逐渐变小至纳米级。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述电解的电解质为硫酸亚铁，所述硫酸亚铁的投加量为1~2g/L。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述超声强化电催化氧化处理的时间为50~60min。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述沉降澄清处理的时间为20~30min，所述沉降澄清处理时使用净水剂，所述净水剂的用量为300~500mg/L。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述沉降澄清处理后还包括对所得污泥进行浓缩脱水，所得废渣进行后处置。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，对所述浓缩脱水所得脱出水进行检测，若检测达到排放标准，则直接外排，若检测未达到排放标准，进行回收再处理。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述油气田压裂返排液为胍胶压裂返排液或滑溜水体系压裂返排液。
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CN105668887A (zh) * 2016-04-18 2016-06-15 成都诺德源环保科技有限公司 一种应用于油气田压裂返排液深度处理达标外排的方法
CN106145437A (zh) * 2015-04-27 2016-11-23 北京维奥思环境工程有限公司 一种油气田钻井压裂返排液的处理方法及系统

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