CN207276359U - 一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，包括汽车底盘和安装在汽车底盘大梁上的构架。构架上依次安装有精细过滤器、液压传动系统、保安过滤器、控制系统、缓存水箱、污泥回收装置、固液分离器、絮凝反应器、制药加药装置、源水供水装置；源水供水装置与井场污水罐、絮凝反应器连接；制药加药装置与絮凝反应器连接；絮凝反应器与固液分离器相连，该固液分离器与缓存水箱相连；缓存水箱与保安过滤器连接，该保安过滤器与精细过滤器相连；精细过滤器连接井场清水箱；精细过滤器、保安过滤器、缓存水箱、固液分离器、絮凝反应器、制药加药装置的底部均设有与污泥回收装置相连的污泥排出口。本实用新型方便、高效。

Description

一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车

技术领域

本实用新型涉及油田各种形式、各种环境的油气井压裂后返出地面的污水处理领域，尤其涉及一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车。

背景技术

随着能源需求量的不断增大，新能源的不断出现，页岩气、致密气等低渗透油气开发正在全面展开。水平井分段压裂技术已成为低渗透油气井开采及增产的主要手段，而分段压裂技术对水的需求量显著增加，同时压裂过程中会产生大量的废液返出地面。按压裂100口页岩气水平井，每口水平井平均用液量35000方，返排率40%计算，100口水平井压裂的用水量为350万方，返排污水量为140万方，存储污水所占土地面积约40多万平方米，对于水资源占用及地表生态环境造成极大浪费和破坏。

压裂返排废液成分复杂，有从地层携带出的泥沙、岩屑、矿物质和原油，还有压裂液原本的各种添加剂等污染物，如COD、BOD、酸碱离子、细菌、胶粘剂等多种有机和无机化学污染物，是复杂、稳定的多相分散体系。一旦进入生态循环就会污染土壤和水资源，严重污染环境。近年，国家针对油气开发过程中水资源的利用和保护问题，提出了水资源和环境保护的管理概念，对整个油气开发过程中的水资源、环保进行精细化管理，重点解决压裂用水的资源管理和环保，核心是重复利用（回注、回配）或排放。

目前，压裂返排液处理多以直接排至井场污水池自然风干、掩埋、转运回注、运往处理站处理等方式进行，这些措施都会污染环境及处理不及时产生质变，严重影响当地居民身心健康。在井口相对较集中、运输条件较好的区域可采取建站模式进行处理，将每口井压裂产生的污水运至处理站处理，若处理后达到排放标准直接排放成本损失小一点，可对水资源是一种浪费。若处理后运往需要回用的井口进行回注或回配，设备占用量大，产生很高的运输成本。由于整个井下产生废液量很大，废液腐蚀性强，运输或直接注水不但运行成本高，对设备的腐蚀也很严重，影响设备使用寿命。

我国油气藏多处于山地、丘陵、盆地和其它环境条件很差的地域，很多井场处于山顶或谷底，井口与井口间距离远，道路运输条件很差，很多地方建站困难。目前真正能达到排放标准或循环回用标准的工艺设备很少，且工艺复杂，运行成本高，处理时间长。油气田又是一个严禁烟火的工作环境，而污水处理设备全部采用380V强电，表面看采用防爆控制，实际很难做到100%全防爆，仍然存在较大安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种方便、高效的移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，包括汽车底盘和固定安装在所述汽车底盘大梁上的构架，其特征在于：所述构架上自车头至车尾依次固定安装有精细过滤器、液压传动系统、保安过滤器、控制系统、缓存水箱、污泥回收装置、固液分离器、絮凝反应器、制药加药装置、源水供水装置；所述源水供水装置的供水泵入口与井场污水罐连接，该供水泵出口与所述絮凝反应器的入口Ⅰ通过流量计法兰连接；所述制药加药装置的各出口Ⅰ与所述絮凝反应器的各加药口通过计量加药泵连接；所述絮凝反应器的出口Ⅱ与所述固液分离器的入口Ⅱ相连，该固液分离器的出口Ⅲ与所述缓存水箱的入口Ⅲ相连；所述缓存水箱的出口Ⅳ与所述保安过滤器的入口Ⅳ通过增压泵法兰连接，该保安过滤器的出口Ⅴ与所述精细过滤器的入口Ⅴ相连；所述精细过滤器的出口Ⅵ经过流量计连接井场清水箱；所述精细过滤器、保安过滤器、缓存水箱、固液分离器、絮凝反应器、制药加药装置的底部均设有污泥排出口，该污泥排出口与所述污泥回收装置的入口Ⅵ相连；所述污泥回收装置的出口Ⅶ与井场污泥罐的入口Ⅶ通过管道泵法兰连接；所述液压传动系统分别与所述汽车底盘、精细过滤器、保安过滤器、控制系统、缓存水箱、污泥回收装置、固液分离器、絮凝反应器、制药加药装置、源水供水装置相连；所述控制系统分别与所述精细过滤器、保安过滤器、固液分离器、絮凝反应器、制药加药装置相连。

该处理车的长度≤12000mm、宽度≤2500mm、高度≤4000mm。

所述汽车底盘的前后设有液压支腿，该汽车底盘的分动箱分取力口通过万向轴与所述液压传动系统相连。

所述制药加药装置设有四组带所述计量加药泵的配药投加药剂箱，每组计量加药泵为两台计量泵；所述配药投加药剂箱的顶部设有螺旋搅拌器Ⅰ；所述螺旋搅拌器Ⅰ中的搅拌轴Ⅰ垂直伸于箱内，并设有双层搅拌叶轮Ⅰ。

所述絮凝反应器设有四个串联反应箱，该反应箱的顶部设有螺旋搅拌器Ⅱ；所述螺旋搅拌器Ⅱ中的搅拌轴Ⅱ垂直伸于箱内，并设有双层搅拌叶轮Ⅱ。

所述缓存水箱内设有常压活性炭过滤器，且该缓存水箱与所述保安过滤器相连的管线上设有加压泵。

所述保安过滤器与所述精细过滤器均为两台。

所述精细过滤器和所述源水供水装置的排出管线Ⅰ上均设有流量计，且所述精细过滤器的排出管线Ⅰ上设有取样口。

所述保安过滤器与所述固液分离器的排出管线Ⅱ上均设有直接排出口和取样口。

所述絮凝反应器的出口Ⅱ与所述固液分离器的入口Ⅱ、所述固液分离器的出口Ⅲ与所述缓存水箱的入口Ⅲ、所述保安过滤器的出口Ⅴ与所述精细过滤器的入口Ⅴ、所述污泥排出口与所述污泥回收装置的入口Ⅵ均通过法兰相连。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型为车载移运式设备，长、宽、高都控制在国家相关标准规定的车载设备尺寸限定范围内12000mm、2500mm、4000mm，可针对各种地理环境区域的井位直接到井口进行污水处理作业，方便井场间移动，自由灵活。

2、本实用新型全部采用液压传动和液压控制，拒绝强电，100%全防爆，完全适合油田现场的安全作业，同时液压传动和液压控制其稳定性远远高于电气控制。液压控制，其执行元件调速方便，根据系统情况可随时调节系统流量，使系统工作稳定，保证良好的处理效果。

3、本实用新型动力借用汽车发动机动力源，分动箱分取力口取力，万向轴连接液压泵带动液压系统驱动供水泵、加压泵、加药泵及搅拌器等工作，无需外接动力源；气源借用汽车气包来控制设备中的气控阀门，无需外接空压机和气包。这样有利于车载产品设计的合理布局，既结构紧凑又满足性能要求，同时节约成本。

4、本实用新型汽车底盘前后设有液压支腿。设备总质量约28吨，设备作业时（停止状态）上装部分全部充满水后重量增加约31吨，总重量达到60吨左右，设置液压支腿减轻汽车轮胎和轴负荷；同时由于汽车所停靠的地面会出现不平整，设备出现倾斜，降低处理效果及跑水现象，设置液压支腿可调整设备的不平度，是设备在水平状态下作业。

5、本实用新型集成化程度高。在处理能力30m³/h不变的情况下，将地面建站设备几个橇块集成在一辆汽车上，同时设备长宽高不超限，设备运行载重量不超限。

6、本实用新型加药系统设置了四种配药投加药剂，每种计量加药泵设置两台，需要投加本药剂量大时两台同时开启，一般投加量小时只需一台工作，一台备用。若一台出现故障可切换另一台，这样不影响连续处理作业。

7、本实用新型保安过滤器、精细过滤器都采用了冗余设计，在一个出现故障、损坏或清洗时，另一个可继续工作，做到了设备连续不间断进行处理作业。

8、本实用新型满足石油矿场油气区安全、环保、健康（HSE）的要求。适用于井区偏僻、井位相对孤立、道路条件差、运输费用高、不易于建站等区域环境。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1—汽车底盘；2—精细过滤器；3—液压传动系统；4—构架；5—保安过滤器；6—控制系统；7—缓存水箱；8—污泥回收装置；9—固液分离器；10—絮凝反应器；11—制药加药装置；12—源水供水装置。

具体实施方式

如图1所示，一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，包括汽车底盘1和固定安装在汽车底盘1大梁上的构架4。构架4上自车头至车尾依次固定安装有精细过滤器2、液压传动系统3、保安过滤器5、控制系统6、缓存水箱7、污泥回收装置8、固液分离器9、絮凝反应器10、制药加药装置11、源水供水装置12。

源水供水装置12的供水泵入口与井场污水罐连接，该供水泵出口与絮凝反应器10的入口Ⅰ通过流量计法兰连接；制药加药装置11的各出口Ⅰ与絮凝反应器10的各加药口通过计量加药泵连接；絮凝反应器10的出口Ⅱ与固液分离器9的入口Ⅱ相连，该固液分离器9的出口Ⅲ与缓存水箱7的入口Ⅲ相连；缓存水箱7的出口Ⅳ与保安过滤器5的入口Ⅳ通过增压泵法兰连接，该保安过滤器5的出口Ⅴ与精细过滤器2的入口Ⅴ相连；精细过滤器2的出口Ⅵ经过流量计连接井场清水箱；精细过滤器2、保安过滤器5、缓存水箱7、固液分离器9、絮凝反应器10、制药加药装置11的底部均设有污泥排出口，该污泥排出口与污泥回收装置8的入口Ⅵ相连；污泥回收装置8的出口Ⅶ与井场污泥罐的入口Ⅶ通过管道泵法兰连接；液压传动系统3分别与汽车底盘1、精细过滤器2、保安过滤器5、控制系统6、缓存水箱7、污泥回收装置8、固液分离器9、絮凝反应器10、制药加药装置11、源水供水装置12相连；控制系统6分别与精细过滤器2、保安过滤器5、固液分离器9、絮凝反应器（10）、制药加药装置11相连。

其中：该处理车的长度≤12000mm、宽度≤2500mm、高度≤4000mm。

汽车底盘1的前后设有液压支腿，该汽车底盘1的分动箱分取力口通过万向轴与液压传动系统3相连。

制药加药装置11按照药剂品种设有四组带所述计量加药泵的配药投加药剂箱，每组计量加药泵为两台计量泵；配药投加药剂箱的顶部设有螺旋搅拌器Ⅰ；螺旋搅拌器Ⅰ中的搅拌轴Ⅰ垂直伸于箱内，并设有双层搅拌叶轮Ⅰ。

絮凝反应器10设有四个串联反应箱，该反应箱的顶部设有螺旋搅拌器Ⅱ；螺旋搅拌器Ⅱ中的搅拌轴Ⅱ垂直伸于箱内，并设有双层搅拌叶轮Ⅱ。

缓存水箱7内设有常压活性炭过滤器，且该缓存水箱7与保安过滤器5相连的管线上设有加压泵。

保安过滤器5与精细过滤器2均为两台。采用了冗余设计，即每种过滤器设置性能相同，每台过滤量即可满足设备的功能。

精细过滤器2和源水供水装置12的排出管线Ⅰ上均设有流量计，且精细过滤器2的排出管线Ⅰ上设有取样口。

保安过滤器5与固液分离器9的排出管线Ⅱ上均设有直接排出口和取样口。

絮凝反应器10的出口Ⅱ与固液分离器9的入口Ⅱ、固液分离器9的出口Ⅲ与缓存水箱7的入口Ⅲ、保安过滤器5的出口Ⅴ与精细过滤器2的入口Ⅴ、污泥排出口与污泥回收装置8的入口Ⅵ均通过法兰相连。

源水供水泵和过滤加压泵选用液压调速马达控制。

所用气源借用汽车气包压缩空气来控制设备中的气控阀门，无需另配空压机。

工作时，返排液在井场储存罐经过破胶氧化后由源水供水装置12供水泵泵入絮凝反应器10，返排液经过絮凝反应器10四个串联反应箱的同时，制药加药装置11计量加药泵分别将四个药剂箱内的四种药剂依次泵入絮凝反应器10四个串联反应箱，返排液与所加药剂在絮凝反应器10反应箱内充分混合絮凝；然后经过固液分离器9使固相和液相分离（分离率可达到95%左右），同时去除一定量的颜色和异味，固相进入污泥回收装置8，由管道泵泵入井场污泥罐，液相进入缓存水箱7；进入缓存水箱7的液相可与活性炭充分接触去除部分矿物质重金属离子，软化水质；缓存水箱7与保安过滤器5连接管线上设有加压泵将缓存水箱7内的液相泵入保安过滤器5进行一级过滤，去除残留的固相颗粒；借助保安过滤器5排出压力直接进入精细过滤器2进行精细过滤，完全去除固相物质，同时去除矿物质重金属离子、色度、异味。此时排出的水质可达到回用或排放标准。

实施例1 在井口处理中，当遇到压裂液为简单的滑溜水体系时，只需用源水供水装置12、制药加药装置11、絮凝反应器10、固液分离器9处理流程即可达到回用要求。具体为源水供水装置12将井场污水罐中的压裂返排液经过流量计泵入絮凝反应器10，同时制药加药装置11的制药系统按照四种药剂各自配置比例各配置药剂溶液，由计量加药泵按照各自投加比例将配置好的四种药剂溶液依次泵入絮凝反应器10四个反应罐中，这时压裂返排液和陆续进入的药剂溶液经过搅拌发生化学絮凝反应，同时去除一定的异味和颜色。经过絮凝后的压裂返排液流入到固液分离器9进行固相和液相分离，这时处理完的液相直接排出即可达到回用要求，固相流入污泥回收装置。

实施例2 在井口处理中，当遇到压裂液为滑溜水体系或简单的刮胶体系时，在实施例1处理流程的基础上，再经过缓存水箱7和保安过滤器5两个流程，即可达到回用要求，对于滑溜水体系也可能达到三级排放标准。经过固液分离器9后的液相流入缓存水箱7，缓存水箱7内活性炭过滤器不但起到过滤作用，同时具有吸附一定量的矿物质重金属离子和去除色、味的作用。然后由加压泵将缓存水箱7内的液相泵入保安过滤器分离残留的固相SS。

实施例3 在井口处理中，当遇到压裂液为刮胶体系时，在实施例2处理流程的基础上，借助布袋过滤器5出口压力再经过精细过滤器2即可达到回用或排放标准。精细过滤器2为膜过滤形式，过滤膜为特定的针对返排液刮胶体系配置。同时，每次根据检测到的返排液成分不同，对过滤膜配料成分作调整，使其处理后的水质达到标准要求。

Claims (10)

1.一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，包括汽车底盘（1）和固定安装在所述汽车底盘（1）大梁上的构架（4），其特征在于：所述构架（4）上自车头至车尾依次固定安装有精细过滤器（2）、液压传动系统（3）、保安过滤器（5）、控制系统（6）、缓存水箱（7）、污泥回收装置（8）、固液分离器（9）、絮凝反应器（10）、制药加药装置（11）、源水供水装置（12）；所述源水供水装置（12）的供水泵入口与井场污水罐连接，该供水泵出口与所述絮凝反应器（10）的入口Ⅰ通过流量计法兰连接；所述制药加药装置（11）的各出口Ⅰ与所述絮凝反应器（10）的各加药口通过计量加药泵连接；所述絮凝反应器（10）的出口Ⅱ与所述固液分离器（9）的入口Ⅱ相连，该固液分离器（9）的出口Ⅲ与所述缓存水箱（7）的入口Ⅲ相连；所述缓存水箱（7）的出口Ⅳ与所述保安过滤器（5）的入口Ⅳ通过增压泵法兰连接，该保安过滤器（5）的出口Ⅴ与所述精细过滤器（2）的入口Ⅴ相连；所述精细过滤器（2）的出口Ⅵ经过流量计连接井场清水箱；所述精细过滤器（2）、保安过滤器（5）、缓存水箱（7）、固液分离器（9）、絮凝反应器（10）、制药加药装置（11）的底部均设有污泥排出口，该污泥排出口与所述污泥回收装置（8）的入口Ⅵ相连；所述污泥回收装置（8）的出口Ⅶ与井场污泥罐的入口Ⅶ通过管道泵法兰连接；所述液压传动系统（3）分别与所述汽车底盘（1）、精细过滤器（2）、保安过滤器（5）、控制系统（6）、缓存水箱（7）、污泥回收装置（8）、固液分离器（9）、絮凝反应器（10）、制药加药装置（11）、源水供水装置（12）相连；所述控制系统（6）分别与所述精细过滤器（2）、保安过滤器（5）、固液分离器（9）、絮凝反应器（10）、制药加药装置（11）相连。

2.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：该处理车的长度≤12000mm、宽度≤2500mm、高度≤4000mm。

3.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述汽车底盘（1）的前后设有液压支腿，该汽车底盘（1）的分动箱分取力口通过万向轴与所述液压传动系统（3）相连。

4.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述制药加药装置（11）设有四组带所述计量加药泵的配药投加药剂箱，每组计量加药泵为两台计量泵；所述配药投加药剂箱的顶部设有螺旋搅拌器Ⅰ；所述螺旋搅拌器Ⅰ中的搅拌轴Ⅰ垂直伸于箱内，并设有双层搅拌叶轮Ⅰ。

5.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述絮凝反应器（10）设有四个串联反应箱，该反应箱的顶部设有螺旋搅拌器Ⅱ；所述螺旋搅拌器Ⅱ中的搅拌轴Ⅱ垂直伸于箱内，并设有双层搅拌叶轮Ⅱ。

6.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述缓存水箱（7）内设有常压活性炭过滤器，且该缓存水箱（7）与所述保安过滤器（5）相连的管线上设有加压泵。

7.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述保安过滤器（5）与所述精细过滤器（2）均为两台。

8.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述精细过滤器（2）和所述源水供水装置（12）的排出管线Ⅰ上均设有流量计，且所述精细过滤器（2）的排出管线Ⅰ上设有取样口。

9.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述保安过滤器（5）与所述固液分离器（9）的排出管线Ⅱ上均设有直接排出口和取样口。

10.如权利要求1所述的一种移运式、高性能、全防爆、集成化压裂返排液处理车，其特征在于：所述絮凝反应器（10）的出口Ⅱ与所述固液分离器（9）的入口Ⅱ、所述固液分离器（9）的出口Ⅲ与所述缓存水箱（7）的入口Ⅲ、所述保安过滤器（5）的出口Ⅴ与所述精细过滤器（2）的入口Ⅴ、所述污泥排出口与所述污泥回收装置（8）的入口Ⅵ均通过法兰相连。