CN208916977U - 一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于油田开发压裂返排液技术领域，涉及一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用的系统。一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，包括依次设置的预处理单元、水质调节单元、氧化降粘单元及絮凝处理单元，所述絮凝处理单元分别连接有污泥处理单元及上清液处理单元，所述的污泥处理单元包括依次连接的污泥脱水单元、污泥干化单元及污泥固化制砖单元；所述的预处理单元还与污泥固化制砖单元连接。本实用新型实现瓜胶体系压裂返排液处理后资源化利用，节约水资源，降低生产成本，同时无二次污染产生。

Description

一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统

技术领域

本实用新型属于油田开发压裂返排液技术领域，涉及一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用的系统。

背景技术

压裂开发是目前油气田开发过程常用的技措之一，对油气田稳产增产起到了重要的作用。瓜胶体系压裂液是目前压裂过程中常用压裂液，而其压裂返排液由于其产生量大，具有高分子聚合物含量高、油含量高、悬浮物含量高且成分复杂等特点，属于处理难度很大的油田废水。由于特有的高黏度、高悬浮物、高细菌含量和高COD等特点，不经处理无法满足配置压裂液的用水要求，同时不能进行深井回注，否则会阻塞地层污染地下水，亦不能直接外排，因此瓜胶压裂返排液如不有效处理会对生态环境会造成巨大的威胁，会成为制约油气田发展的关键因素。在水资源较为缺乏的陕北地区，实现压裂返排液的资源化利用，对于油气产业的发展具有重要意义。

目前，瓜胶压裂返排液的处置方式有三种：深井回注、处理后外排和处理后回用。深井回注会有伤害地层、污染地下水风险，同时造成资源的浪费；处理后外排往往需要较复杂的处理工艺和较高的处理成本；处理后回用既解决了返排液的潜在的污染难题，又实现了资源化利用。

对于瓜胶压裂返排液的处理，主要是针对其高黏度、高悬浮物、高细菌含量和高COD等特点展开的。通常由于瓜胶压裂返排液的特殊性，单一的处理方法很难达到理想的处理效果，目前多采用三种及以上方法连用组成多级处理工艺可以达到较为理想的处理效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用工艺，对工艺中产生的污泥进行资源化利用，解决了现有的压裂返排液处理技术中易产生二次污染的技术难题。

本实用新型的技术方案在于：

一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，包括依次设置的预处理单元、水质调节单元、氧化降粘单元及絮凝处理单元，所述絮凝处理单元分别连接有污泥处理单元及上清液处理单元，所述的污泥处理单元包括依次连接的污泥脱水单元、污泥干化单元及污泥固化制砖单元；所述的预处理单元还与污泥固化制砖单元连接。

所述的预处理单元为固液分离装置。

所述的水质调节单元为将返排液pH值调节至9-11的pH调节池。

所述的pH调节池为水质调节剂为氢氧化钠的pH调节池。

所述的氧化降粘单元包括氧化池及与氧化池通过连接管线连接的氧化剂加药箱，所述氧化剂加药箱为高锰酸钾加药箱、芬顿试剂加药箱或者次氯酸钠加药箱。

所述的絮凝处理单元包括絮凝池、絮凝剂加药箱及助凝剂加药箱，所述絮凝剂加药箱及助凝剂加药箱依次分别通过连接管线与絮凝池连接；其中，絮凝剂加药箱为硫酸硅酸铝铁加药箱、聚合硫酸铁加药箱或者聚合氯化铝加药箱，助凝剂加药箱为阴离子聚丙烯酰胺加药箱及两性聚丙烯酰胺加药箱。

所述的氧化池及絮凝池均连接有搅拌装置。

所述的上清液处理单元为精细过滤装置，所述的精细过滤装置为朗茨北京科技有限公司生产的新型立式自清洗过滤器。

所述的污泥处理单元中的污泥脱水单元为叠螺机，所述叠螺机为沈阳大辽环境机械装备有限公司生产的叠螺机。

所述的污泥干化单元为污泥热泵干化机，所述污泥热泵干化机为天津五洲同创空调制冷设备有限公司生产的3吨污泥热泵干化机。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型过对瓜胶压裂返排液依次进行固液分离预处理、水质调节、氧化降粘及絮凝处理，将絮凝处理后的上清液经精细过滤装置过滤后满足后续配液标准，污泥通过污泥处理单元后用于制砖。本实用新型实现瓜胶体系压裂返排液处理后资源化利用，节约水资源，降低生产成本，同时无二次污染产生。SS去除率达到99以上，应用本实用新型瓜胶体系压裂返排液的处理后的压裂液与采用自来水配置的滑溜水性能相近，符合DB.61/T575-2013《压裂用滑溜水体系》标准，满足压裂施工工艺要求。

附图说明

图1是本实用新型工艺单元组成图。

具体实施方式

一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，包括依次设置的预处理单元、水质调节单元、氧化降粘单元及絮凝处理单元，所述絮凝处理单元分别连接有污泥处理单元及上清液处理单元，所述的污泥处理单元包括依次连接的污泥脱水单元、污泥干化单元及污泥固化制砖单元；所述的预处理单元还与污泥固化制砖单元连接。

所述的预处理单元为固液分离装置。所述的水质调节单元为将返排液pH值调节至9-11的pH调节池。所述的pH调节池为水质调节剂为氢氧化钠的pH调节池。所述的氧化降粘单元包括氧化池及与氧化池通过连接管线连接的氧化剂加药箱，所述氧化剂加药箱为高锰酸钾加药箱、芬顿试剂加药箱或者次氯酸钠加药箱。所述的絮凝处理单元包括絮凝池、絮凝剂加药箱及助凝剂加药箱，所述絮凝剂加药箱及助凝剂加药箱依次分别通过连接管线与絮凝池连接；其中，絮凝剂加药箱为硫酸硅酸铝铁加药箱、聚合硫酸铁加药箱或者聚合氯化铝加药箱，助凝剂加药箱为阴离子聚丙烯酰胺加药箱及两性聚丙烯酰胺加药箱。所述的氧化池及絮凝池均连接有搅拌装置。所述的上清液处理单元为精细过滤装置，所述的精细过滤装置为朗茨北京科技有限公司生产的新型立式自清洗过滤器。所述的污泥处理单元中的污泥脱水单元为叠螺机，所述叠螺机为沈阳大辽环境机械装备有限公司生产的叠螺机。所述的污泥干化单元为污泥热泵干化机，所述污泥热泵干化机为天津五洲同创空调制冷设备有限公司生产的3吨污泥热泵干化机。

其中，氧化剂的质量分数为1000mg/L -1500mg/L，絮凝剂的添加量为500-1000mg/L，助凝剂的添加量为0.5 mg/L -1.0mg/L，搅拌装置的搅拌时间为10-20min。

本实用新型的具体实施过程为：压裂返排液从井口排出过程中，返排液中含有泥沙等大颗粒的机械杂质，为减小后续处理压力，首先压裂返排液进入固液分离装置进行预处理；经预处理后的压裂返排液从固液分离装置进入水质调节单元，将pH值调至9-11；将pH值调整后的压裂返排液中加入氧化剂进行氧化降黏处理，氧化剂可以将高分子有机物氧化为小分子的有机物，压裂返排液的黏度大幅降低。在氧化降黏后的压裂返排液中依次加入絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉淀，在絮凝剂的作用下，采用中速搅拌，压裂返排液中的小分子有机物和悬浮物迅速凝聚形成无数微小絮体，继而加入助凝剂，微小絮体发生明显的聚集现象，一段时间后，形成分层，即上清液和大量的矾花絮体沉淀析出形成的污泥，上清液变澄清透明，进入精细过滤装置去除其中的残余悬浮物，确保水质满足配液标准；污泥排出后进入叠螺机进行脱水处理后，然后进入污泥热泵干化机；其中，固液分离装置中分离出的泥渣和经过污泥热泵干化机处理后的污泥进入污泥固化制砖单元，将泥砂及污泥制成砖块，用于附近井场的围墙建设，实现对间接产生的污泥的资源化利用，解决了传统的压裂返排液处理工艺易产生二次污染的难题。

应用本处理系统，对延长油田某井场单口井进行压裂施工作业后的返排液进行处理，设计总处理量为100m³/d,每天以24小时连续运行设计；

压裂返排液处理前水质如表1所示：

表1.压裂返排液处理前水质分析

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预处理：压裂返排液从地层返排至地面过程中会携带大量的黏土泥砂等固相机械杂质，通过固液分离装置可以去除95%以上的机械杂质，降低了后续处理流程的压力。

水质调节：压裂返排液中含有高含量的Fe²⁺离子，为了不影响处理后配液，采用添加碱剂将其去除，加入氢氧化钠溶液调节pH值至9，使99%以上的铁离子形成微小的絮状体，并逐渐变大，沉淀析出。

氧化降黏：调节pH值之后的压裂返排液进入氧化池，加入氧化剂H₂O₂，加入剂量为1000mg/L，中速搅拌30 min，使破胶充分，大分子有机物被氧化为小分子有机物，黏度大幅降低。

絮凝沉降：氧化降黏处理后进入絮凝池，首先加入PAC，加入剂量为800mg/L，中速搅拌20min，使压裂返排液中胶体粒子形成微小絮体；然后加入PAM，加入剂量为0.5mg/L，中速搅拌10min，使微小絮体发生凝聚，形成大的矾花絮体，沉淀析出形成污泥，获得澄清透明的上清液；污泥排出后进入叠螺机进行脱水处理后，最后进入污泥干化单元。

精细过滤：絮凝池的上清液进入精细过滤器中进行过滤处理，除去上清液中大部分的残留悬浮物。

污泥固化制砖单元：固液分离装置中分离出的泥渣和经过污泥热泵干化机处理后的污泥进入污泥固化制砖单元，将泥砂及污泥制成砖块，用于附近井场的围墙建设，实现对间接产生的污泥的资源化利用。

经过上述工艺流程处理后的压裂返排液水质如表2所示。悬浮物、总铁、二价铁含量大幅降低，水质条件明显改善。

表2.压裂返排液处理后水质分析

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应用处理后的压裂返排液处理液配置滑溜水压裂液，同时与应用自来水配置的滑溜水压裂液最为参照，按照DB.61/T 575-2013《压裂用滑溜水体系》标准，检测两种滑溜水的性能。性能测试结果如表3所示。

表3处理液和自来水分别配制的滑溜水压裂液体系性能

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由表3可知，瓜胶体系压裂返排液经处理后所配制的滑溜水压裂液的各项性能与自来水配制的滑溜水压裂液性能相近，且均达到DB.61/T 575-2013《压裂用滑溜水体系》标准，能够满足现场压裂液配制用水要求。

本实用新型保护各个处理单元相互连接形成的整体系统，对于各个单元的内部连接均为本领域的技术人员所公知的，因此不予赘述。

Claims (10)

1.一种瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：包括依次设置的预处理单元、水质调节单元、氧化降粘单元及絮凝处理单元，所述絮凝处理单元分别连接有污泥处理单元及上清液处理单元，所述的污泥处理单元包括依次连接的污泥脱水单元、污泥干化单元及污泥固化制砖单元；所述的预处理单元还与污泥固化制砖单元连接。

2.根据权利要求1所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的预处理单元为固液分离装置。

3.根据权利要求2所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的水质调节单元为将返排液pH值调节至9-11的pH调节池。

4.根据权利要求3所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的pH调节池为水质调节剂为氢氧化钠的pH调节池。

5.根据权利要求4所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的氧化降粘单元包括氧化池及与氧化池通过连接管线连接的氧化剂加药箱，所述氧化剂加药箱为高锰酸钾加药箱、芬顿试剂加药箱或者次氯酸钠加药箱。

6.根据权利要求5所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的絮凝处理单元包括絮凝池、絮凝剂加药箱及助凝剂加药箱，所述絮凝剂加药箱及助凝剂加药箱依次分别通过连接管线与絮凝池连接；其中，絮凝剂加药箱为硫酸硅酸铝铁加药箱、聚合硫酸铁加药箱或者聚合氯化铝加药箱，助凝剂加药箱为阴离子聚丙烯酰胺加药箱及两性聚丙烯酰胺加药箱。

7.根据权利要求6所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的氧化池及絮凝池均连接有搅拌装置。

8.根据权利要求7所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的上清液处理单元为精细过滤装置。

9.根据权利要求8所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的污泥处理单元中的污泥脱水单元为叠螺机。

10.根据权利要求9所述的瓜胶体系压裂返排液的处理后回用系统，其特征在于：所述的污泥干化单元为污泥热泵干化机。