CN206580678U - 一种油田、气田压裂返排液处理系统 - Google Patents
一种油田、气田压裂返排液处理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种油田、气田压裂返排液处理系统及处理方法，其中处理系统包括加药搅拌系统、电化学处理罐、沉降系统、气浮系统以及过滤系统，加药搅拌系统用于将碱化剂、混凝剂和助凝剂分别与待处理的压裂返排液混合并搅拌后，送到电化学处理罐，经电化学处理罐处理后的压裂返排液送到沉降系统，经沉降系统分离后送入到气浮系统，后经过过滤系统过滤后回用或回注。本实用新型解决了现有的压裂返排液处理方法只能现场处理的技术问题，本实用新型压裂返排液处理工艺设计合理，处理系统主要采用撬装设备设计，车载式运输，机动灵活。
Description
技术领域
本实用新型属于废水处理领域，具体涉及压裂返排液的处理系统。
背景技术
随着我国油田的不断开发，压裂增产技术的不断应用，由此产生大量的压裂返排液，由于压裂返排液成分复杂，返排出地面后造成土壤污染，影响周边环境安全。另一方面由于压裂中需要使用大量清水，水资源短缺等现象。尤其是随着国内页岩气商业开发成功，其依赖的水力压裂需要大量的清水注入地层，同时要超过50％的返排液返回地表，存储这些返排液需要占用一定土地资源，且浪费大量的人力物力。压裂返排液中固有的化学需氧量cod高，钙、镁、铁等重金属离子高等特性，除具有一定毒害特性外，还给后期处理带来一定难度。
常规油气田压裂返排液处理，包含页岩气、煤层气、胍胶、清水压裂、em50等体系的返排废液处理。
目前压裂返排液主要处理以集中建站方式为主，处理后的水要回注地层下。此方法主要适用于距离处理厂附近有足够容量的回注井。本实用新型主要采用撬装设备设计，车载式运输，机动灵活。具备现场处理能力。处理后水质满足油田回注水标准。
发明内容
为了解决现有的压裂返排液处理方法只能现场处理的技术问题，本实用新型的目的之一提供一种油田、气田压裂返排液处理系统，本实用新型的另一个目的提供一种油田、气田压裂返排液处理方法。
本实用新型的技术解决方案：
一种油田、气田压裂返排液处理系统，其特殊之处在于：包括加药搅拌系统1、电化学处理罐2、沉降系统3、气浮系统4以及过滤系统5，所述加药搅拌系统1用于将碱化剂、混凝剂和助凝剂分别与待处理的压裂返排液混合并搅拌后，送到电化学处理罐2，经电化学处理罐2处理后的压裂返排液送到沉降系统3，经沉降系统3分离后送入到气浮系统4，后经过过滤系统过滤后回用或回注。
其中加药搅拌系统包括废水处理管道11、一号加药装置15、二号加药装置16以及三号加药装置17，所述废水处理管道11的入口接压裂返排液，所述废水处理管道11依次设置有一号接口12、二号接口13和三号接口14；
所述一号加药装置15包括搅拌溶解罐112、药剂存储罐111、搅拌器19以及加药泵110，所述搅拌器19设置在搅拌溶解罐112内，所述搅拌溶解罐112上设置加药窗口18，所述搅拌溶解罐112与药剂存储罐111容积相等，所述搅拌溶解罐111位于药剂存储罐112的上方，且与药剂存储罐112连通，通过加药泵110将药剂存储罐111内的药剂经过一号接口12添加至废水处理管道11内；一号加药装置15、二号加药装置16以及三号加药装置17的结构相同，通过加药泵110分别与一号接口12、二号接口13和三号接口14连接。
其中电化学处理罐包括罐体24、压缩机21、辅管22、电源以及设置在罐体24内多个电极23，所述辅管22设置在罐体24的底部，所述辅管22上设置有多个排气孔25，所述辅管22的一端与压缩机21连通，所述辅管22的另一端密封；
多个电极23两两相对排列在罐体内，所述电源与电极连接。
上述电极23为Fe电极，两两电极23之间的距离小于等于20mm。
其中沉降系统包括沉降罐31以及设置在沉降罐31内的斜管，所述沉降罐31的下端为污泥出口，所述沉降罐31的上端设置有溢流堰33，来自电化学处理罐的污水先通过斜管进行分离，污泥从沉降罐31底部排出，上清液进入气浮系统。
其中气浮系统包括尼克泵41、溶气分离罐42、处理槽45以及位于处理槽45上方的刮渣机49，所述处理槽45内设置有挡水板46，所述挡水板46将处理槽45划分为混合区47和分离区48，所述溶气分离罐42上设置有排气阀43和用于测量溶气分离罐内部压力的压力表44；
所述尼克泵41将气、液混合后输出高压气压混合物，高压气液混合物进入溶气分离罐42，所述溶气分离罐42的出口与处理槽45连通底部连通，来自沉降系统的处理液进入处理槽45的底部，所述处理槽45的外侧设置污泥收集器410，通过刮渣机49刮走的污泥进入污泥收集410器，进行气浮分离后的处理液通过分离区的底部流出。
上述过滤系统包括双层过滤器和膜过滤器，所述膜过滤系统为侵入式超滤膜过滤。
一种油田、气田压裂返排液处理方法，包括以下步骤：
1)加药搅拌：
向待处理的压裂返排液吸入加入碱化剂，调节pH值在8-10之间后，加入混凝剂和助凝剂，搅拌待有大量矾花出现后，得到一次处理液；
2)电解氧化：
将一次处理液进行电解氧化处理，电解时间为10分钟，电流密度控制在80-180mA/cm2，得到二次处理液；
3)沉降处理：
将二次处理液进行泥水沉降分离，将污泥收集后，得到三次处理液，调节三次处理液的pH值至6-7之间，同时加入助凝剂；
4)气浮处理：
将三次处理液进行气浮处理，四次处理液输送到下一级处理，刮出渣子送入存储罐保存；
5)将步骤4)处理后的上清液进行过滤，得到满足回注或回用的合格水。
步骤1)所用的碱化剂为氢氧化钠或碳酸钠，用量在1000-4000mg/L；
步骤1)所用的混凝剂为硫酸亚铁、碱式氯化铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的一种或两种混合物，总加量控制在800-6000mg/L；步骤1)所用的助凝剂为阴性聚丙烯酰胺或阳离子性聚丙烯酰胺一种或几种，分子量800-1600万，用量在15-300ppm。
进一步的，气浮处理的具体步骤为：
尼克泵将气、液混合后输出高压气液混合物，高压气液混合物进入溶气分离罐，溶气分离罐中混合均匀后进入处理槽的混合区，三次处理液与气液混合物混合后，进入处理槽的分离器，杂质随着气泡上浮，通过刮渣机刮走的污泥进入污泥收集器，进行气浮分离后的四次处理液通过分离区的底部流出；其中回流比为30-50％，回流水量在8-12m3/h，溶气分离罐的压力在0.3-0.34MPa。
本实用新型所具有的优点：
1、本实用新型压裂返排液处理工艺设计合理，处理系统主要采用撬装设备设计，车载式运输，机动灵活。设备尺寸：9500*2350*2650*2。
2、本实用新型的压裂返排液处理系统具备现场处理能力。处理后水质满足油田回注水标准，处理能力：20m3/h。
附图说明
图1为本实用新型油田、气田压裂返排液处理系统的结构示意图；
图2为本实用新型加药搅拌系统的结构示意图；
图3为本实用新型电化学处理罐的结构示意图；
图4为本实用新型沉降系统的结构示意图；
图5为气浮系统的结构示意图；
其中附图标记为：1-加药搅拌系统，11-废水处理管道，12-一号接口，13-二号接口，14-三号接口，15-一号加药装置，16-二号加药装置，17-三号加药装置，18-加药窗口，19-搅拌器，110-加药泵，111-药剂存储罐，112-搅拌溶解罐，2-电化学处理罐，21-压缩机，22-辅管，23-电极，24-罐体，25-排气孔，26-出口，3-沉降系统，31-沉降罐，32-斜管，33-溢流堰，4-气浮系统，41-尼克泵，42-溶气分离罐，43-排气阀，44-压力表，45-处理槽，46-挡水板，47-混合区，48-分离区，49-刮渣机，410-污泥收集器，5-过滤系统。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种油田、气田压裂返排液处理系统，包括加药搅拌系统1、电化学处理罐2、沉降系统3、气浮系统4以及过滤系统5，加药搅拌系统用于将碱化剂、混凝剂和助凝剂分别与待处理的压裂返排液混合并搅拌后，送到电化学处理罐，经电化学处理罐处理后的压裂返排液送到沉降系统，经沉降系统分离后送入到气浮系统，后经过过滤系统过滤回用或回注。
实施例2：如图2所示，加药搅拌系统包括废水处理管道11、一号加药装置15、二号加药装置16以及三号加药装置17，废水处理管道11的入口接压裂返排液，废水处理管道17依次设置有一号接口12、二号接口13和三号接口14，一号加药装置15包括搅拌溶解罐112、药剂存储罐111、搅拌器19以及加药泵110，搅拌器19设置在搅拌溶解罐内，搅拌溶解罐111上设置加药窗口18，搅拌溶解罐112与药剂存储罐111容积相等，搅拌溶解罐112位于药剂存储罐111的上方，且与药剂存储罐111连通，通过加药泵110将药剂存储罐111内的药剂经过一号接口12添加至废水处理管道11内；一号加药装置15、二号加药装置16以及三号加药装置17的结构相同，通过加药泵110分别与一号接口12、二号接口13和三号接口14连接。加药泵110采用隔膜计量泵，一用一备，设计加药量为500-8000ppm。
实施例3：如图3所示，电化学处理罐包括罐体24、压缩机21、辅管22、电源以及设置在罐体内多个电极23，辅管22设置在罐体24的底部，辅管22上设置有多个排气孔25，辅管的一端与压缩机21连通，辅管的另一端密封；多个电极两两相对排列在罐体内，电源与电极连接。电化学处理罐为高压电解方法，设计隔离后电压为200-300V高压脉冲，根据水质自动调节。极板采用铁板，板级间距不小于20mm，设计电流密度80-180mA/cm2，底部辅以空气曝气，设计气量为5-10L/m2.S
实施例4：如图4所示，沉降系统包括沉降罐31以及设置在沉降罐31内的斜管32，沉降罐31的下端为污泥出口，沉降罐31的上端设置有溢流堰33，来自电化学处理罐的污水先通过斜管进行分离，污泥从沉降罐底部排出，上清液进入气浮系统。
实施例5：如图5所示，气浮系统包括尼克泵41、溶气分离罐42、处理槽45以及位于处理槽45上方的刮渣机49，处理槽45内设置有挡水板46，挡水板46将处理槽45划分为混合区47和分离区48，溶气分离罐42上设置有排气阀43和用于测量溶气分离罐内部压力的压力表44；
尼克泵41将空气、清液混合后输出高压气压混合物，高压气液混合物进入溶气分离罐42，溶气分离罐42的出口与处理槽45连通底部连通，来自沉降系统的处理液进入处理45槽的底部，处理槽45的外侧设置污泥收集器410，通过刮渣机49刮走的污泥进入污泥收集器410，进行气浮分离后的处理液通过分离区的底部流出。
这样的气浮系统能够大大节省空间，实现泥水快速分离。
同等流量设计下，气浮系统的箱体尺寸较传统加压溶气气浮减小1/3；本实用新型的气浮系统溶气效果好，微气泡直径在30um(常规在50um)；使用的溶气分离罐，体积约在500*1000，常规在550*2550；出水稳定向较常规气浮有一定提高。
实施例6：过滤系统包括双层过滤器和膜过滤器，膜过滤系统为侵入式超滤膜过滤。双层过滤器：采用双层滤料过滤系统，两种过滤介质：石英砂与无烟煤。设计流量为20m3/h，滤速为35m/h，设计进水ss指标不大于200mg/L，设计出水ss指标小于20mg/L。
膜过滤处理单元：采用国产PVDF超滤膜单元，侵入式结构，膜组置于方形水箱中，设计产水量20m3/h,辅以曝气系统，设计曝气量为10-30L/m2.S。
实施例7：
一种适用于油气田压裂返排液处理，包括以下步骤：
1)首先废水吸入搅拌罐内，加入氢氧化钠，加入量为1000mg/L，调节pH值在8后，按照总加量在800mg/L的标准加入硫酸亚铁，后再按照用量在15ppm的标准加入分子量800万的阴性聚丙烯酰胺，搅拌10min后，有大量矾花出现后，停止搅拌，将废水输送到电化学处理罐；
2)将步骤1)处理后的废水进行电解氧化处理，电解时间为10分钟，电流密度控制在80mA/cm2，底部辅以空气曝气，设计气量为5L/m2.S；
3)将步骤2)处理后的废水进行沉淀处理，处理时间30min；
4)将步骤3)处理后的废水调节pH值调整至7之间，同时按照10ppm的标准加入助凝剂，进入气浮处理，处理时间不小于35min，清液输送到下一级处理，刮渣机刮出渣子送入存储罐保存；其中气浮处理中回流比为30％，溶气压力为3kg/cm2；
5)将步骤4)处理后废水经过滤系统过滤后，满足油田A2级回注水标准。
实施例8：
一种适用于油气田压裂返排液处理，包括以下步骤：
1)首先废水吸入搅拌罐内，加入碳酸钠，加入量为4000mg/L，调节pH值在10后，按照总加量在6000mg/L的标准加入碱式氯化铝和聚合氯化铝的混合物，后再按照用量在300ppm的标准加入分子量1600万的阳离子性聚丙烯酰胺，搅拌10min后，有大量矾花出现后，停止搅拌，将废水输送到电化学处理罐；
2)将步骤1)处理后的废水进行电解氧化处理，电解时间为10分钟，氧化时间为30min，电流密度控制在180mA/cm2，底部辅以空气曝气，设计气量为10L/m2.S；电解氧化系统为高压电解方法，设计隔离后电压为200-300v高压脉冲，根据水质自动调节。极板采用铁板，板级间距不小于20mm。
3)将步骤2)处理后的废水进行沉淀处理，处理时间30min；
4)将步骤3)处理后的废水调节pH值调整至7之间，同时按照20ppm的标准加入助凝剂，进入气浮处理，处理时间40min，清液输送到下一级处理，刮渣机刮出渣子送入存储罐保存；其中气浮处理中回流比为50％，溶气压力为3.4kg/cm2；回流比是指进水量和尼可泵流量的比值。例如：污水进入气浮系统是20方，尼可泵将其中十方水连同空气一同吸入加压，那么回流比就是50％。
5)将步骤4)处理后废水经过滤系统过滤后，满足油田A2级回注水标准。
实施例9：在实施例8的基础上，混凝剂为硫酸亚铁、碱式氯化铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的一种或两种混合物，总加量控制在800-6000mg/L。
实施例10：在实施例8的助凝剂为阴性聚丙烯酰胺或阳离子性聚丙烯酰胺一种或几种，分子量800-1600万，用量在15-300ppm。
Claims (7)
1.一种油田、气田压裂返排液处理系统，其特征在于：包括加药搅拌系统(1)、电化学处理罐(2)、沉降系统(3)、气浮系统(4)以及过滤系统(5)，所述加药搅拌系统(1)用于将碱化剂、混凝剂和助凝剂分别与待处理的压裂返排液混合并搅拌后，送到电化学处理罐(2)，经电化学处理罐(2)处理后的压裂返排液送到沉降系统(3)，经沉降系统(3)分离后送入到气浮系统(4)，后经过过滤系统过滤后回用或回注。
2.根据权利要求1所述的油田、气田压裂返排液处理系统，其特征在于：所述加药搅拌系统包括废水处理管道(11)、一号加药装置(15)、二号加药装置(16)以及三号加药装置(17)，所述废水处理管道(11)的入口接压裂返排液，所述废水处理管道(11)依次设置有一号接口(12)、二号接口(13)和三号接口(14)；
所述一号加药装置(15)包括搅拌溶解罐(112)、药剂存储罐(111)、搅拌器(19)以及加药泵(110)，所述搅拌器(19)设置在搅拌溶解罐(112)内，所述搅拌溶解罐(112)上设置加药窗口(18)，所述搅拌溶解罐(112)与药剂存储罐(111)容积相等，所述搅拌溶解罐(112)位于药剂存储罐(111)的上方，且与药剂存储罐(111)连通，通过加药泵(110)将药剂存储罐(111)内的药剂经过一号接口(12)添加至废水处理管道(11)内；一号加药装置(15)、二号加药装置(16)以及三号加药装置(17)的结构相同，通过加药泵(110)分别与一号接口(12)、二号接口(13)和三号接口(14)连接。
3.根据权利要求1所述的油田、气田压裂返排液处理系统，其特征在于：
所述电化学处理罐包括罐体(24)、压缩机(21)、辅管(22)、电源以及 设置在罐体(24)内多个电极(23)，所述辅管(22)设置在罐体(24)的底部，所述辅管(22)上设置有多个排气孔(25)，所述辅管(22)的一端与压缩机(21)连通，所述辅管(22)的另一端密封；
多个电极(23)两两相对排列在罐体内，所述电源与电极连接。
4.根据权利要求3所述的油田、气田压裂返排液处理系统，其特征在于：所述电极(23)为Fe电极，两两电极(23)之间的距离小于等于20mm。
5.根据权利要求1所述的油田、气田压裂返排液处理系统，其特征在于：所述沉降系统包括沉降罐(31)以及设置在沉降罐(31)内的斜管，所述沉降罐(31)的下端为污泥出口，所述沉降罐(31)的上端设置有溢流堰(33)，来自电化学处理罐的污水先通过斜管进行分离，污泥从沉降罐(31)底部排出，上清液进入气浮系统。
6.根据权利要求1所述的油田、气田压裂返排液处理系统，其特征在于：所述气浮系统包括尼克泵(41)、溶气分离罐(42)、处理槽(45)以及位于处理槽(45)上方的刮渣机(49)，所述处理槽(45)内设置有挡水板(46)，所述挡水板(46)将处理槽(45)划分为混合区(47)和分离区(48)，所述溶气分离罐(42)上设置有排气阀(43)和用于测量溶气分离罐内部压力的压力表(44)；
所述尼克泵(41)将气、液混合后输出高压气压混合物，高压气液混合物进入溶气分离罐(42)，所述溶气分离罐(42)的出口与处理槽(45)连通底部连通，来自沉降系统的处理液进入处理槽(45)的底部，所述处理槽(45)的外侧设置污泥收集器(410)，通过刮渣机(49)刮走的污泥进入污泥收集器(410)，进行气浮分离后的处理液通过分离区的底部流出。
7.根据权利要求1所述的油田、气田压裂返排液处理系统，其特征在于：所述过滤系统包括双层过滤器和膜过滤器，所述膜过滤系统为侵入式超滤膜过滤。
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Cited By (2)
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| CN106854024A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-16 | 陕西实诺能源技术开发有限公司 | 一种油田、气田压裂返排液处理系统及处理方法 |
| CN113354173A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油田污水处理系统和方法 |
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2017
- 2017-03-02 CN CN201720199974.6U patent/CN206580678U/zh active Active
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