CN113264630A - 一种压裂返排液净化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂返排液净化处理系统，包括光降解模块、磁分离模块及离子分离模块；光降解模块用于得到初级净化压裂返排液；磁分离模块包括磁粉混合机构及磁粉分离机构，磁粉混合机构用于将初级净化压裂返排液与磁粉混匀得到吸附有固体悬浮物的磁粉和次级净化压裂返排液；磁粉分离机构用于将吸附有固体悬浮物的磁粉从次级净化压裂返排液中分离；离子分离模块用于去除次级净化压裂返排液中的重金属阳离子。本发明的有益效果是：通过光降解模块去除压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴，通过磁分离模块去除压裂返排液中的固体悬浮物，通过离子分离模块去除压裂返排液中的重金属阳离子，从而通过本系统可全面去除压裂返排液中的污染物。
Description
技术领域
本发明涉及压裂返排液处理技术领域，尤其是涉及一种压裂返排液净化处理系统。
背景技术
近年来，为使油井大量增产，在油气田进行开发的过程中工作人员经常采用压裂作业的方式进行油气开采，在压裂作业的同时一般会加入各类化学试剂，以求达到理想的油井增产目的。压裂作业后所形成的压裂返排液具有复杂的成分，其含有较高浓度的聚合物、微生物、有机质、表面活性剂、固体悬浮物、可溶性无机盐等。如果压裂返排液处置不当而直接排放，可能会污染地表水源，引发环境事故。
由于压裂作业一般在野外进行，压裂返排液难以像其它工业废水一样输送至污水处理厂进行集中处理，这导致现有的压裂返排液处理装置功能单一，仅仅能处理压裂返排液中的部分类别的污染物，处理后的压裂返排液达不到排放标准或重复配液水质标准。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种压裂返排液净化处理系统，用以解决现有的压裂返排液处理装置仅能处理压裂返排液中的部分类别的污染物、处理后的压裂返排液达不到排放标准或重复配液水质标准的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种压裂返排液净化处理系统，包括光降解模块、磁分离模块及离子分离模块；
所述光降解模块用于通过紫外线对压裂返排液进行光催化作用，并将紫外线照射过程中产生的臭氧与压裂返排液混合，以通过紫外线的光催化作用及臭氧的强氧化作用对压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴进行降解，得到初级净化压裂返排液；
所述磁分离模块包括磁粉混合机构及磁粉分离机构，所述磁粉混合机构用于将所述初级净化压裂返排液与磁粉混匀得到吸附有固体悬浮物的磁粉和次级净化压裂返排液，以通过磁粉吸附初级净化压裂返排液中的固体悬浮物；所述磁粉分离机构用于将吸附有固体悬浮物的磁粉从次级净化压裂返排液中分离；
所述离子分离模块用于将次级净化压裂返排液通过离子交换树脂过滤，以去除次级净化压裂返排液中的重金属阳离子。
优选地，所述光降解模块包括光降解容器、紫外灯管、光降解泵及文丘里管，所述光降解容器具有一光降解腔，所述紫外灯管设置于所述光降解腔内，所述光降解泵的进口内用于排入压裂返排液，所述光降解泵的出口与所述文丘里管的进口连通，所述文丘里管的出口与所述光降解腔连通，所述光降解腔与所述文丘里管的自吸口连通。
优选地，所述光降解模块还包括循环管及循环阀，所述循环管的一端与所述光降解腔连通，所述循环管的另一端与所述光降解泵的进口连通，所述循环阀设置于所述循环管上且用于控制所述循环管的启闭。
优选地，所述光降解模块还包括第一连接管、第一调节阀及浓度检测器，所述第一连接管的一端与所述光降解腔连通，所述第一连接管的另一端与所述磁粉混合机构连通，所述第一调节阀设置于所述第一连接管上且用于控制所述第一连接管的启闭，所述浓度检测器设置于所述光降解腔内且用于检测所述光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度；当所述浓度检测器获得的光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度高于预设浓度时，所述循环阀开启，所述第一调节阀关闭，当所述浓度检测器获得的光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度低于预设浓度时，所述循环阀关闭，所述第一调节阀开启。
优选地，所述光降解模块还包括预处理机构，所述预处理机构包括第一搅拌罐、第一搅拌器、第一酸液罐及第一加酸管，所述第一搅拌罐具有第一搅拌腔，所述第一搅拌罐的进口内用于通入压裂返排液，所述第一搅拌罐的出口与所述光降解泵的进口连通，所述第一搅拌器设置于所述第一搅拌腔内，所述第一酸液罐具有一用于储存盐酸的第一酸液腔，所述第一加酸管的一端与所述第一酸液腔连通，所述第一加酸管的另一端与所述第一搅拌腔连通。
优选地，所述光降解模块还包括暗箱，所述暗箱具有一屏蔽腔，所述光降解容器内置于所述暗箱内。
优选地，所述磁粉混合机构包括第二搅拌罐、第二搅拌器、第二酸液罐、第二加酸管、磁粉罐及加磁粉管，所述第二搅拌罐具有第二搅拌腔，所述第二搅拌罐的进口与所述第一连接管连通，所述第二搅拌罐的出口与所述磁粉分离机构连通，所述第二搅拌器设置于所述第二搅拌腔内，所述第二酸液罐具有一用于储存盐酸的第二酸液腔，所述第二加酸管的一端与所述第二酸液腔连通，所述第二加酸管的另一端与所述第二搅拌腔连通，所述磁粉罐具有一用于储存磁粉的磁粉腔，所述加磁粉管的一端与所述磁粉腔连通，所述加磁粉管的另一端与所述第二搅拌腔连通。
优选地，所述第二加酸管上设置有第二加酸阀，所述第二加酸阀用于控制所述第二加酸管的启闭；所述磁粉混合机构还包括酸碱度检测器，所述酸碱度检测器设置于所述第二搅拌腔内且用于检测所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度；当所述酸碱度检测器检测到的所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度高于预设酸碱度值时，所述第二加酸阀开启，当所述酸碱度检测器检测到的所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度低于预设酸碱度值时，所述第二加酸阀关闭。
优选地，所述磁粉分离机构包括第一永磁铁定子、第一外盘转子、碱液皿及清水皿，所述第一外盘转子转动设置于所述第一永磁铁定子上，所述第一外盘转子上开设有第一导流槽，所述第一导流槽的进料端与所述第二搅拌罐的出口连通，所述碱液皿及所述清水皿均设置于所述第一外盘转子的下方；当压裂返排液进入所述第一导流槽时，压裂返排液中的液体流入所述清水皿内，压裂返排液中的吸附有固体悬浮物的磁粉跟随所述第一外盘转子转动至所述碱液皿内，以使磁粉与固体悬浮物在碱液皿内的碱液中分离。
优选地，所述磁分离模块还包括磁粉回收机构，所述磁粉回收机构包括第二永磁铁定子、第二外盘转子、酸液皿、污泥皿及回收泵，所述第二外盘转子转动设置于所述第二永磁铁定子上，所述第二外盘转子上开设有第二导流槽，所述第二导流槽的进料端与所述碱液皿连通，所述酸液皿及所述污泥皿均设置于所述第二外盘转子的下方，所述回收泵的进口与所述酸液皿连通，所述回收泵的出口与所述第二搅拌腔连通；当含有固体悬浮物及磁粉的碱液进入所述第二导流槽时，固体悬浮物跟随碱液流入所述污泥皿内，磁粉跟随所述第二外盘转子转动至所述酸液皿内，再通过所述回收泵到达第二搅拌腔，以重复利用所述磁粉。
与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：通过光降解模块去除压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴，通过磁分离模块去除压裂返排液中的固体悬浮物，通过离子分离模块去除压裂返排液中的重金属阳离子，从而通过本系统可全面去除压裂返排液中的污染物，使处理后的压裂返排液达到排放标准或重复配液水质标准，此外，由于水处理剂可重复使用，极大的降低了压裂返排液的净化成本。
附图说明
图1是本发明提供的压裂返排液净化处理系统的一实施例的结构示意图；
图2是图1中的光降解模块的结构示意图；
图3是本发明提供的另一实施例中的光降解模块的结构示意图；
图4是图1中的磁分离模块的结构示意图；
图中：1-光降解模块、2-磁分离模块、3-离子分离模块、11-光降解容器、12-紫外灯管、13-光降解泵、14-文丘里管、15-循环管、151-循环阀、16-第一连接管、161-第一调节阀、17-浓度检测器、18-预处理机构、181-第一搅拌罐、182-第一搅拌器、183-第一酸液罐、184-第一加酸管、19-暗箱、21-磁粉混合机构、211-第二搅拌罐、212-第二搅拌器、213-第二酸液罐、214-第二加酸管、215-磁粉罐、216-加磁粉管、217-第二加酸阀、218-酸碱度检测器、22-磁粉分离机构、221-第一外盘转子、2211-第一导流槽、222-碱液皿、223-清水皿、23-磁粉回收机构、231-第二外盘转子、2311-第二导流槽、232-酸液皿、233-污泥皿、234-回收泵、31-离子交换树脂。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
请参照图1，图1为本发明提供的压裂返排液净化处理系统的一实施例的结构示意图，所述压裂返排液净化处理系统包括光降解模块1、磁分离模块2及离子分离模块3，其中：
所述光降解模块1用于通过紫外线对压裂返排液进行光催化作用，并将紫外线照射过程中产生的臭氧与压裂返排液混合，以通过紫外线的光催化作用及臭氧的强氧化作用对压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴进行降解，得到初级净化压裂返排液，同时可防止产生的臭氧外排，对工人的健康造成威胁。
所述磁分离模块2包括磁粉混合机构21及磁粉分离机构22，所述磁粉混合机构21用于将所述初级净化压裂返排液与磁粉混匀得到吸附有固体悬浮物的磁粉和次级净化压裂返排液(此时，吸附有固体悬浮物的磁粉悬浮于次级净化压裂返排液中)，以通过磁粉吸附初级净化压裂返排液中的固体悬浮物；所述磁粉分离机构22用于将吸附有固体悬浮物的磁粉从次级净化压裂返排液中分离，以去除压裂返排液中的固体悬浮物。
所述离子分离模块3用于将经所述磁分离模块2处理后的压裂返排液通过离子交换树脂31过滤，以去除压裂返排液中的重金属阳离子(包括钙离子、镁离子等)。
在使用时，将压裂返排液依次经光降解模块1、磁分离模块2及离子分离模块3进行处理，从而通过光降解模块1去除压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴，通过磁分离模块2去除压裂返排液中的固体悬浮物，通过离子分离模块3去除压裂返排液中的重金属阳离子，从而通过本系统可全面去除压裂返排液中的污染物，使处理后的压裂返排液达到排放标准或重复配液水质标准。
为了具体实现光降解模块1的功能，请参照图1-图3，在一优选的实施例中，所述光降解模块1包括光降解容器11、紫外灯管12、光降解泵13及文丘里管14，所述光降解容器11具有一光降解腔，所述紫外灯管12设置于所述光降解腔内，所述光降解泵13的进口内用于排入压裂返排液，所述光降解泵13的出口与所述文丘里管14的进口连通，所述文丘里管14的出口与所述光降解腔连通，所述光降解腔与所述文丘里管14的自吸口连通。在使用时，压裂返排液经由光降解泵13及文丘里管14进入光降解容器11内，在此过程中，光降解容器11内的紫外灯管12释放紫外线，紫外线照射于压裂返排液，从而通过光催化作用去除压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴，同时，紫外线与光降解容器11内的氧气会反应产生臭氧，同时，文丘里管14的自吸口处产生负压，光降解容器11内的产生的臭氧受到文丘里管14的自吸口处负压的作用而进入文丘里管14内，臭氧在文丘里管14内与压裂返排液充分混合，从而臭氧分子与细菌、有机质及残余油滴接触，由于臭氧具有强氧化性，可破坏细菌、有机质及残余油滴的分子结构，从而对压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴进行降解，同时也可对臭氧进行消耗，防止臭氧排放到空气中，对工人的健康造成威胁。
为了增强光降解模块1的处理效果，请参照图1-图3，在一优选的实施例中，所述光降解模块1还包括循环管15及循环阀151，所述循环管15的一端与所述光降解腔连通，所述循环管15的另一端与所述光降解泵13的进口连通，所述循环阀151设置于所述循环管15上且用于控制所述循环管15的启闭。在使用时，开启循环阀151，光降解泵13的抽吸力使光降解容器11内的压裂返排液沿着循环管15返排到光降解泵13的进口处，再经文丘里管14进入光降解容器11内，如此循环往复，以使压裂返排液与文丘里管14内的臭氧充分混合，从而增强光降解模块1的处理效果。
为了提高光降解模块1的自动化程度，请参照图1-图3，在一优选的实施例中，所述光降解模块1还包括第一连接管16、第一调节阀161及浓度检测器17，所述第一连接管16的一端与所述光降解腔连通，所述第一连接管16的另一端与所述磁粉混合机构21连通，所述第一调节阀161设置于所述第一连接管16上且用于控制所述第一连接管16的启闭，所述浓度检测器17设置于所述光降解腔内且用于检测所述光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度；当所述浓度检测器17获得的光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度高于预设浓度时，所述循环阀151开启，所述第一调节阀161关闭，从而通过循环管15持续不断地将光降解容器11内的压裂返排液返排到光降解泵13的进口处，以对光降解容器11内的压裂返排液持续进行光降解，当所述浓度检测器17获得的光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度低于预设浓度时，则表明压裂返排液中有机质浓度已达标，此时，所述循环阀151关闭，所述第一调节阀161开启，从而将有机质浓度已达标的压裂返排液排入到磁分离模块2进行进一步处理。
为了增强光降解模块1的处理效果，请参照图1-图3，在一优选的实施例中，所述光降解模块1还包括预处理机构18，所述预处理机构18包括第一搅拌罐181、第一搅拌器182、第一酸液罐183及第一加酸管184，所述第一搅拌罐181具有第一搅拌腔，所述第一搅拌罐181的进口内用于通入压裂返排液，所述第一搅拌罐181的出口与所述光降解泵13的进口连通，所述第一搅拌器182设置于所述第一搅拌腔内，所述第一酸液罐183具有一用于储存盐酸的第一酸液腔，所述第一加酸管184的一端与所述第一酸液腔连通，所述第一加酸管184的另一端与所述第一搅拌腔连通。在使用时，将压裂返排液首先导入第一搅拌罐181内，再通过第一加酸管184向第一搅拌罐181加入盐酸，以使第一搅拌罐181内的压裂返排液的酸碱度达到某一预设值，从而增强后续的光降解过程的去污效果。
为了防止紫外线泄露影响工作人员的安全，请参照图1和图2，在一优选的实施例中，所述光降解模块1还包括暗箱19，所述暗箱19具有一屏蔽腔，所述光降解容器11内置于所述暗箱19内。
为了提高本系统的处理效率，为克服图3中所示的光降解模块1工作效率较低的技术问题，在图1及图2所示的优选的实施例中，所述光降解模块1中的光降解容器11的个数为两个，两个光降解容器11同时工作，从而可减少光降解模块污水处理耗时，提高污水处理效率。
为了具体实现磁粉混合机构21的功能，请参照图1和图4，在一优选的实施例中，所述磁粉混合机构21包括第二搅拌罐211、第二搅拌器212、第二酸液罐213、第二加酸管214、磁粉罐215及加磁粉管216，所述第二搅拌罐211具有第二搅拌腔，所述第二搅拌罐211的进口与所述第一连接管16连通，所述第二搅拌罐211的出口与所述磁粉分离机构22连通，所述第二搅拌器212设置于所述第二搅拌腔内，所述第二酸液罐213具有一用于储存盐酸的第二酸液腔，所述第二加酸管214的一端与所述第二酸液腔连通，所述第二加酸管214的另一端与所述第二搅拌腔连通，所述磁粉罐215具有一用于储存磁粉的磁粉腔，所述加磁粉管216的一端与所述磁粉腔连通，所述加磁粉管216的另一端与所述第二搅拌腔连通，本实施例中，磁粉为磁性纳米净水剂(NPM)，在使用时，将压裂返排液导入第二搅拌罐211内，再通过加磁粉管216向第二搅拌罐211内加入磁粉，并通过第二加酸管214向第二搅拌罐211内加入盐酸，以使第二搅拌罐211内的压裂返排液的酸碱度达到某一预设值，从而保证磁粉的吸附效果，在搅拌过程中，压裂返排液中的固体悬浮物被磁粉吸附。
为了使第二搅拌罐211内的压裂返排液的酸碱度调节过程自动化，请参照图1和图4，在一优选的实施例中，所述第二加酸管214上设置有第二加酸阀217，所述第二加酸阀217用于控制所述第二加酸管214的启闭；所述磁粉混合机构21还包括酸碱度检测器218，所述酸碱度检测器218设置于所述第二搅拌腔内且用于检测所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度；当所述酸碱度检测器218检测到的所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度高于预设酸碱度值时，所述第二加酸阀217开启，从而使酸碱度值继续降低，当所述酸碱度检测器218检测到的所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度低于预设酸碱度值时，所述第二加酸阀217关闭，从而使酸碱度保持在该预设酸碱度值。
为了具体实现磁粉分离机构22的功能，请参照图1和图4，在一优选的实施例中，所述磁粉分离机构22包括第一永磁铁定子、第一外盘转子221、碱液皿222及清水皿223，所述第一外盘转子221转动设置于所述第一永磁铁定子上，所述第一外盘转子221上开设有第一导流槽2211，所述第一导流槽2211的进料端与所述第二搅拌罐211的出口连通，所述碱液皿222及所述清水皿223均设置于所述第一外盘转子221的下方；当压裂返排液进入所述第一导流槽2211时，压裂返排液中的液体在重力作用下流入所述清水皿223内，压裂返排液中的吸附有固体悬浮物的磁粉由于受到第一永磁铁定子的吸附，不会流入清水皿223内，而是跟随所述第一外盘转子221转动至所述碱液皿222内，此时，磁粉离开了第一永磁铁定子的磁力吸附范围，从而吸附有固体悬浮物的磁粉会进入碱液皿222内的碱液中，同时，磁粉与固体悬浮物在碱液皿222内的碱液的作用下发生分离。
为了降低磁分离模块2的使用成本，请参照图1和图4，在一优选的实施例中，所述磁分离模块2还包括磁粉回收机构23，所述磁粉回收机构23包括第二永磁铁定子、第二外盘转子231、酸液皿232、污泥皿233及回收泵234，所述第二外盘转子231转动设置于所述第二永磁铁定子上，所述第二外盘转子231上开设有第二导流槽2311，所述第二导流槽2311的进料端与所述碱液皿222连通，所述酸液皿232及所述污泥皿233均设置于所述第二外盘转子231的下方，所述回收泵234的进口与所述酸液皿232连通，所述回收泵234的出口与所述第二搅拌腔连通；当含有固体悬浮物及磁粉的碱液进入所述第二导流槽2311时，固体悬浮物跟随碱液流入所述污泥皿233内，磁粉由于受到第二永磁铁定子的吸附，不会流入污泥皿233内，磁粉跟随所述第二外盘转子231转动至所述酸液皿232内，此时，磁粉离开了第二永磁铁定子的磁力吸附范围，从而磁粉会进入酸液皿232内的酸液中，再通过所述回收泵234到达第二搅拌腔，以重复利用所述磁粉。
为了更好地理解本发明，以下结合图1-图4来对本发明提供的压裂返排液净化处理系统的工作过程进行详细说明：在使用时，压裂返排液经由光降解泵13及文丘里管14进入光降解容器11内，在此过程中，光降解容器11内的紫外灯管12释放紫外线，紫外线照射于压裂返排液，从而通过光催化作用去除压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴，同时，紫外线与光降解容器11内的氧气会反应产生臭氧，同时，文丘里管14的自吸口处产生负压，光降解容器11内的产生的臭氧受到文丘里管14的自吸口处负压的作用而进入文丘里管14内，臭氧在文丘里管14内与压裂返排液充分混合，从而臭氧分子与细菌、有机质及残余油滴接触，由于臭氧具有强氧化性，可破坏细菌、有机质及残余油滴的分子结构，从而对压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴进行降解；在磁分离模块2中，压裂返排液导入第二搅拌罐211内，再通过加磁粉管216向第二搅拌罐211内加入磁粉，并通过第二加酸管214向第二搅拌罐211内加入盐酸，在搅拌过程中，压裂返排液中的固体悬浮物被磁粉吸附，之后，压裂返排液被导入到第一外盘转子221的第一导流槽2211内，压裂返排液中的液体在重力作用下流入清水皿223内，压裂返排液中的吸附有固体悬浮物的磁粉由于受到第一永磁铁定子的吸附，不会流入清水皿223内，而是跟随第一外盘转子221转动至碱液皿222内，此时，磁粉离开了第一永磁铁定子的磁力吸附范围，从而吸附有固体悬浮物的磁粉会进入碱液皿222内的碱液中，同时，磁粉与固体悬浮物在碱液皿222内的碱液的作用下发生分离，接着将含有固体悬浮物及磁粉的碱液导入到第二外盘转子231的第二导流槽2311内，固体悬浮物跟随碱液流入所述污泥皿233内，磁粉由于受到第二永磁铁定子的吸附，不会流入污泥皿233内，磁粉跟随第二外盘转子231转动至酸液皿232内，此时，磁粉离开了第二永磁铁定子的磁力吸附范围，从而磁粉会进入酸液皿232内的酸液中，再通过回收泵234到达第二搅拌腔，以重复利用所述磁粉，最后将清水皿223内压裂返排液通过离子交换树脂31过滤，以去除压裂返排液中的重金属阳离子。通过本装置综合处理后的压裂返排液直接排入油田注入水系统，而污泥皿233内回收的污泥定期由罐车装载集中处理。
为了验证本发明提供的技术方案的可行性及实际效果，针对不同类型的油气藏压裂液进行了以下三组验证试验：
验证试验1：
取某低渗透砂岩油藏冻胶压裂返排液用于测试，冻胶压裂液初始组成为0.5％胍胶+0.3％有机硼交联剂+0.1％防膨剂JC+0.1％氟碳表活剂+0.5％胶囊破胶剂(质量比例)。清水配液时，交联时间为15s，胶液粘度96mPa.s，加入0.3％磁粉用于返排液净化，使用便携式pH计、便携式浊度仪、便携式多参数水质分析仪、分光光度计、粘度计等仪器进行检测相关数据。
处理前后返排液组成如下表所示，复配压裂液性能接近清水配制压裂液。
| 技术指标 | 处理前 | 处理后 |
| 外观 | 浅黄色有臭味浑浊液 | 无色无味透明溶液 |
| 粘度/mPa.s | 8.2 | 1.1 |
| 浊度 | 602 | 13 |
| pH值 | 7.2 | 7.1 |
| 硼含量/mg/L | 50 | 4 |
| 钙镁离子含量/mg/L | 2300 | 110 |
| 微生物含量个/mL | >10<sup>5</sup> | <10<sup>2</sup> |
| 复配压裂液成胶时间/s | 7 | 25 |
| 复配压裂液粘度/mPa.s | 25 | 88 |
验证试验2：
取某页岩气藏滑溜水压裂返排液用于测试，滑溜水压裂液初始组成为0.5％聚丙烯酰胺降阻剂+0.2％表面活性剂+0.1％阻垢剂+0.1％黏土稳定剂+0.05％杀菌剂(质量比例)。清水配液时，滑溜水粘度15mPa.s。加入0.3％磁粉用于返排液净化。使用便携式pH计、便携式浊度仪、便携式多参数水质分析仪、分光光度计、粘度计等仪器进行检测相关数据。处理前后返排液组成如下表所示，复配压裂液性能接近清水配制压裂液。
验证试验3：
取某低渗煤层气藏压裂返排液用于测试，煤层气压裂液初始组成为0.22％YZ-1稠化剂+0.8％KCL防膨剂+0.04％YS-1杀菌剂+0.04％YL-1交联剂+0.08％YDH-1活化剂+0.04％～0.15％APS破胶剂。清水配液时，交联时间为13s，胶液粘度58mPa.s。加入0.3％磁粉用于返排液净化。使用便携式pH计、便携式浊度仪、便携式多参数水质分析仪、分光光度计、粘度计等仪器进行检测相关数据。处理前后返排液组成如下表所示，复配压裂液性能接近清水配制压裂液。
| 技术指标 | 处理前 | 处理后 |
| 外观 | 乌黑色有臭味浑浊液 | 无色无味透明溶液 |
| 粘度/mPa.s | 8.2 | 1.1 |
| 浊度 | 598 | 11 |
| pH值 | 7.2 | 7.1 |
| 钙镁离子含量/mg/L | 2100 | 121 |
| 微生物含量个/mL | >10<sup>5</sup> | <10<sup>2</sup> |
| 复配压裂液成胶时间/s | 5 | 15 |
| 复配压裂液粘度/mPa.s | 12 | 52 |
通过以上三组验证试验的结果可以确定本发明提供的压裂返排液净化处理系统对各种类型的的压裂返排液均具有良好的去污效果。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压裂返排液净化处理系统，其特征在于，包括光降解模块、磁分离模块及离子分离模块；
所述光降解模块用于通过紫外线对压裂返排液进行光催化作用，并将紫外线照射过程中产生的臭氧与压裂返排液混合，以通过紫外线的光催化作用及臭氧的强氧化作用对压裂返排液中的细菌、有机质及残余油滴进行降解，得到初级净化压裂返排液；
所述磁分离模块包括磁粉混合机构及磁粉分离机构，所述磁粉混合机构用于将所述初级净化压裂返排液与磁粉混匀得到吸附有固体悬浮物的磁粉和次级净化压裂返排液，以通过磁粉吸附初级净化压裂返排液中的固体悬浮物；所述磁粉分离机构用于将吸附有固体悬浮物的磁粉从次级净化压裂返排液中分离；
所述离子分离模块用于将次级净化压裂返排液通过离子交换树脂过滤，以去除次级净化压裂返排液中的重金属阳离子。
2.根据权利要求1所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述光降解模块包括光降解容器、紫外灯管、光降解泵及文丘里管，所述光降解容器具有一光降解腔，所述紫外灯管设置于所述光降解腔内，所述光降解泵的进口内用于排入压裂返排液，所述光降解泵的出口与所述文丘里管的进口连通，所述文丘里管的出口与所述光降解腔连通，所述光降解腔与所述文丘里管的自吸口连通。
3.根据权利要求2所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述光降解模块还包括循环管及循环阀，所述循环管的一端与所述光降解腔连通，所述循环管的另一端与所述光降解泵的进口连通，所述循环阀设置于所述循环管上且用于控制所述循环管的启闭。
4.根据权利要求3所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述光降解模块还包括第一连接管、第一调节阀及浓度检测器，所述第一连接管的一端与所述光降解腔连通，所述第一连接管的另一端与所述磁粉混合机构连通，所述第一调节阀设置于所述第一连接管上且用于控制所述第一连接管的启闭，所述浓度检测器设置于所述光降解腔内且用于检测所述光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度；
当所述浓度检测器获得的光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度高于预设浓度时，所述循环阀开启，所述第一调节阀关闭，当所述浓度检测器获得的光降解腔内的压裂返排液中有机质的浓度低于预设浓度时，所述循环阀关闭，所述第一调节阀开启。
5.根据权利要求2所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述光降解模块还包括预处理机构，所述预处理机构包括第一搅拌罐、第一搅拌器、第一酸液罐及第一加酸管，所述第一搅拌罐具有第一搅拌腔，所述第一搅拌罐的进口内用于通入压裂返排液，所述第一搅拌罐的出口与所述光降解泵的进口连通，所述第一搅拌器设置于所述第一搅拌腔内，所述第一酸液罐具有一用于储存盐酸的第一酸液腔，所述第一加酸管的一端与所述第一酸液腔连通，所述第一加酸管的另一端与所述第一搅拌腔连通。
6.根据权利要求2所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述光降解模块还包括暗箱，所述暗箱具有一屏蔽腔，所述光降解容器内置于所述暗箱内。
7.根据权利要求4所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述磁粉混合机构包括第二搅拌罐、第二搅拌器、第二酸液罐、第二加酸管、磁粉罐及加磁粉管，所述第二搅拌罐具有第二搅拌腔，所述第二搅拌罐的进口与所述第一连接管连通，所述第二搅拌罐的出口与所述磁粉分离机构连通，所述第二搅拌器设置于所述第二搅拌腔内，所述第二酸液罐具有一用于储存盐酸的第二酸液腔，所述第二加酸管的一端与所述第二酸液腔连通，所述第二加酸管的另一端与所述第二搅拌腔连通，所述磁粉罐具有一用于储存磁粉的磁粉腔，所述加磁粉管的一端与所述磁粉腔连通，所述加磁粉管的另一端与所述第二搅拌腔连通。
8.根据权利要求7所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述第二加酸管上设置有第二加酸阀，所述第二加酸阀用于控制所述第二加酸管的启闭；
所述磁粉混合机构还包括酸碱度检测器，所述酸碱度检测器设置于所述第二搅拌腔内且用于检测所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度；
当所述酸碱度检测器检测到的所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度高于预设酸碱度值时，所述第二加酸阀开启，当所述酸碱度检测器检测到的所述第二搅拌腔内的压裂返排液的酸碱度低于预设酸碱度值时，所述第二加酸阀关闭。
9.根据权利要求7所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述磁粉分离机构包括第一永磁铁定子、第一外盘转子、碱液皿及清水皿，所述第一外盘转子转动设置于所述第一永磁铁定子上，所述第一外盘转子上开设有第一导流槽，所述第一导流槽的进料端与所述第二搅拌罐的出口连通，所述碱液皿及所述清水皿均设置于所述第一外盘转子的下方；
当压裂返排液进入所述第一导流槽时，压裂返排液中的液体流入所述清水皿内，压裂返排液中的吸附有固体悬浮物的磁粉跟随所述第一外盘转子转动至所述碱液皿内，以使磁粉与固体悬浮物在碱液皿内的碱液中分离。
10.根据权利要求9所述的压裂返排液净化处理系统，其特征在于，所述磁分离模块还包括磁粉回收机构，所述磁粉回收机构包括第二永磁铁定子、第二外盘转子、酸液皿、污泥皿及回收泵，所述第二外盘转子转动设置于所述第二永磁铁定子上，所述第二外盘转子上开设有第二导流槽，所述第二导流槽的进料端与所述碱液皿连通，所述酸液皿及所述污泥皿均设置于所述第二外盘转子的下方，所述回收泵的进口与所述酸液皿连通，所述回收泵的出口与所述第二搅拌腔连通；
当含有固体悬浮物及磁粉的碱液进入所述第二导流槽时，固体悬浮物跟随碱液流入所述污泥皿内，磁粉跟随所述第二外盘转子转动至所述酸液皿内，再通过所述回收泵到达第二搅拌腔，以重复利用所述磁粉。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113264630B (zh) | 2022-06-24 |
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