CN217265186U - 一种压裂返排液处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油气田污水处理技术领域，公开了一种压裂返排液处理系统，包括收集罐，收集罐连通有第一水泵，第一水泵连通有第一加料混合器，第一加料混合器连通有第二混合加料器，第二加料混合器连通有搅拌罐，搅拌罐上设有药品添加器和搅拌器；搅拌罐连通有第二水泵，第二水泵连通有沉淀罐，沉淀罐上有第三水泵，第三水泵连通有除铁罐；沉淀罐连通有第一污泥输送泵，第一污泥输送泵连通有污泥浓缩池，污泥浓缩池内设有第二污泥输送泵，第二污泥输送泵连通有板框压滤机，除铁罐上连通有第四水泵，第四水泵连通有第三加料混合器，第三加料混合器连通有储存罐。本实用新型能够对压裂返排液中的固相和金属离子有效的去除，再次用于压裂液的配制。

Description

一种压裂返排液处理系统

技术领域

本实用新型涉及油气田污水处理技术领域，尤其涉及一种压裂返排液处理系统。

背景技术

压裂返排液是油气田压裂作业后返排出的一种含有固相的液体，该类液体主要成分为瓜胶、防腐剂、破胶剂、石油类及其它各种化学添加剂，呈现“三高” (高COD值，高稳定性，高粘度)特征，如果不经过处理而直接外排将会对环境造成危害，且与我国提倡的绿色发展、和谐发展背道而驰。因此，如何有效地治理在油气田开采过程中产生的压裂返排液，对油气田可持续开采具有重要的意义。近几年，为了节约水资源，现很多压裂施工也在采用经处理过的压裂返排液来循环配制新的压裂液，这也为压裂返排液的环保处理提供了新思路。

压裂返排液处理比较常用的方法是化学法，化学法是将一定量的化学药剂加入返排液中,经过一定的反应时间后,返排液中的污染物会在药剂的作用下发生分解或者沉淀,有效降低返排液的COD值。化学法具有投资低、设备占地少、处理量大等优点,且能有效降低返排液中COD含量，降低后续处理难度。

目前采用化学法比较容易除去压裂返排液中的钙、镁离子、悬浮物和固相，但在压裂液返排时，部分地下水也会随着压裂液一起排出，但很多地区的地下水含有大量的亚铁离子，导致压裂返排液中就含有大量的亚铁离子，这些离子若在压裂返排液处理中不清除而直接排放，将对环境产生影响；若用于循环配制新的压裂液，也会对下一次的压裂液配制产生影响。因此，如何高效的去除压裂返排液中的亚铁离子，是压裂返排液处理技术中需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种压裂返排液处理系统，能够对压裂返排液中的固相和金属离子有效的去除，再次用于压裂液的配制。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种压裂返排液处理系统，包括用于储存压裂返排液的收集罐，所述收集罐的底部连通有第一水泵，所述第一水泵的出水端连通有第一加料混合器，所述第一加料混合器连通有第二加料混合器，所述第二加料混合器的出口端连通有搅拌罐，所述搅拌罐上设置有药品添加器，所述搅拌罐内设置有搅拌器；所述搅拌罐的底部连通有第二水泵，所述第二水泵的出水端连通有沉淀罐，所述沉淀罐上安装有第三水泵，所述第三水泵的出水端连通有除铁罐，所述除铁罐内设置有过滤网，所述过滤网上设置有若干的锰砂颗粒；所述沉淀罐的底部连通有第一污泥输送泵，所述第一污泥输送泵的出口端连通有污泥浓缩池，所述污泥浓缩池内设置有第二污泥输送泵，所述第二污泥输送泵连通有板框压滤机，所述除铁罐上连通有第四水泵，所述第四水泵的出口端连通有第三加料混合器，所述第三加料混合器的出口端连通有储存罐。

进一步，所述第一加料混合器、第二加料混合器和第三加料混合器的结构相同，均包括加料筒，所述加料筒的两端设置有连接头，所述加料筒与连接头连通，所述加料筒上连通有加料漏斗。当加料时，可以将待加入的处理剂放到加料漏斗中，处理剂逐渐的漏入到加料筒中，水流通过连接头和加料筒，将从加料漏斗漏下的处理剂与压裂返排液进行混合。

进一步，所述沉淀罐内安装有第五水泵，所述第五水泵的出口端连通于收集罐。在处理时，需要对沉淀罐内的钙、镁离子进行检测，若检测到沉淀罐内的钙镁离子超标后，可以开启第五水泵，第五水泵将沉淀罐内的水抽回收集罐，再在第一加料混合器和第二加料混合器上进行加处理剂，进行二次去除钙、镁离子。

进一步，所述板框压滤机的底部连通有第六水泵，所述第六水泵的出口端连通于收集罐。板框压滤机将污泥进行压滤后，固相将拉走，而液相则再次通过第六水泵再次泵入收集罐，再进行金属离子和少量固相的去除。

进一步，所述第三加料混合器的出口端设置有pH测量仪，所述pH测量仪电连接有控制器，所述第三加料混合器的加料筒与加料漏斗之间安装有电磁阀，所述电磁阀与控制器电连接。在处理时，若pH测量仪检测到从第三加料混合器出来的水的pH测量仪超出设定范围，则控制器可以控制从第三加料混合器加入pH 调节剂的量，从而达到智能化调节的目的。

进一步，所述过滤网将除铁罐分隔为上部的待除铁区和下部的已除铁区，所述过滤网朝向待除铁区的一侧固定连接有竖杆，所述竖杆远离过滤网的端部设置有圆锥盖，所述圆锥盖的锥部朝上，且上方设置有进水管，所述进水管的出水口位于圆锥盖的锥部的正上方，所述进水管穿过除铁罐与除铁罐固定连接；所述圆锥盖靠近进水管的一侧面上设置有圆环曝气管，所述圆环曝气管的周向上开设有若干的曝气孔，所述圆环曝气管上连通有进气管，所述进气管连通有气泵；所述锰砂颗粒放置于过滤网上，所述除铁罐的已除铁区底部连通有出水管，所述出水管上连通有第一开关调节阀，所述第一开关调节阀与第四水泵连通。

进一步，所述气泵设置在除铁罐的顶部，所述气泵连通有三通管，所述进气管包括第一进气管和第二进气管，所述第一进气管的一端与三通管的一端连通，所述第二进气管的一端与三通管的另一端连通，所述第一进气管和第二进气管的另一端均与圆环曝气管连通，且第一进气管和第二进气管与圆环曝气管的两个连接点之间的连接线穿过圆环曝气管的中心。如此，气泵鼓出的空气通过三通管进入到第一进气管和二第进气管，然后从第一进气管和第二进气管分别进入到圆环曝气管内，因为整个圆环曝气管的周向上均设置有若干的曝气孔，所以一般情况下，越远离连接点的曝气孔的气流越小，本方案将两个圆环曝气管上的进气点刚好位于圆环曝气管直径的两端上，这样从第一进气管和二第进气管进气的空气可以从连接点向两边流动，从而使得圆环曝气管上的每个曝气孔出来的空气更加的均匀。

进一步，所述第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵、第五水泵、第六水泵、第一污泥泵、第二污泥泵、搅拌器、电磁阀、pH测量仪和气泵均与控制器电连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过收集罐收集压裂返排液，通过第一加料混合器和第二加料混合器加入水处理剂对压裂返排液中的钙镁离子进行去除，然后再利用搅拌罐加入絮凝剂，利用沉淀罐将絮凝的固相进行沉淀，固相则通过板框压滤机进行压缩成为含水率低的泥块运走，沉淀后的水则利用除铁罐进行亚铁离子的去除；最后通过第三加料混合器加入pH调节剂，对压裂返排液的pH进行调节，直到处理后的压裂返排液能够满足再次配制压裂返排液的要求。

附图说明

图1是本实用新型一种压裂返排液处理系统的示意图；

图2为图1中陈铁罐的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大示意图；

图4为图2中的圆锥盖、圆环曝气管、第一进气管和第二进气管处的结构示意图；

图5为图1中第三加料混合器的结构示意图；

图6为本实用新型的电路结构示意图。

其中，收集罐1、第一水泵2、第一加料混合器3、第二加料混合器4、搅拌罐5、搅拌器6、第二水泵7、沉淀罐8、第三水泵9、除铁罐10、过滤网11、锰砂颗粒12、第一污泥输送泵13、污泥浓缩池14、第二污泥输送泵15、板框压滤机16、第六水泵17、料筒18、连接头19、加料漏斗20、第五水泵21、pH测量仪22、控制器23、电磁阀24、待除铁区25、已除铁区26、竖杆27、圆锥盖 28、支撑杆29、进水管30、第一开关调节阀31、圆环曝气管32、曝气孔33、第一进气管34、第二进气管35、气泵36、三通管37、出水管38、第二开关调节阀39、进人孔40、盖板41、单头螺栓42、吊环43、第一支撑脚44、第二支撑脚45、第一外螺纹46、第二外螺纹47、底板48、连接螺纹筒49、转动杆50、储存罐51、第四水泵52、第三加料混合器53。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1～图6所示

一种压裂返排液处理系统，包括用于储存压裂返排液的收集罐1，收集罐1 可以是软质的罐体，利用机架放置，便于收集罐1直接放置于压裂井口收集压裂液，收集罐1的底部通过管线连通有第一水泵2，第一水泵2的出水端通过管线连通有第一加料混合器3，第一加料混合器3通过管线连通有第二加料混合器，第二加料混合器4的出口端通过管线连通有搅拌罐5，搅拌罐5上设置有药品添加器，药品添加器可以是现有技术的漏斗，搅拌罐5内设置有搅拌器6，搅拌器 6包括电机和搅拌桨，此为现有技术；搅拌罐5的底部通过管线连通有第二水泵 7，第二水泵7的出水端通过管线连通有沉淀罐8，沉淀罐8上安装有第三水泵9，第三水泵9的出水端通过管线连通有除铁罐10，除铁罐10内设置有过滤网11，过滤网11上设置有若干的锰砂颗粒12；沉淀罐8的底部通过管线连通有第一污泥输送泵13，第一污泥输送泵13的出口端通过管线连通有污泥浓缩池14，污泥浓缩池14内设置有第二污泥输送泵15，第二污泥输送泵15通过管线连通有板框压滤机16，除铁罐10上通过管线连通有第四水泵，第四水泵的出口端通过管线连通有第三加料混合器53，第三加料混合器53的出口端通过管线连通有储存罐51。其中板框压滤机16使用现有技术，此处不在赘述。

第一加料混合器3、第二加料混合器4和第三加料混合器53的结构相同，均包括加料筒18，加料筒18的两端焊接有连接头19，加料筒18与连接头19连通，加料筒18上连通有加料漏斗20。沉淀罐8内安装有第五水泵21，第五水泵 21的出口端通过管线连通于收集罐1；板框压滤机16的底部连通有第六水泵17，第六水泵17的出口端通过管线连通于收集罐1；第三加料混合器53的出口端设置有pH测量仪22，pH测量仪22电连接有控制器23，第三加料混合器53的加料筒18与加料漏斗20之间安装有电磁阀24，电磁阀24与控制器23电连接，第一水泵2、第二水泵7、第三水泵9、第四水泵、第五水泵21、第六水泵17、第一污泥泵、第二污泥泵、搅拌器6、pH测量仪22和气泵36均与控制器23电连接均与控制器23电连接。

过滤网11将除铁罐10分隔为上部的待除铁区25和下部的已除铁区26，过滤网11的上侧焊接有竖杆27，竖杆27的上端部焊接有圆锥盖28，圆锥盖28与竖杆27之间焊接有三根支撑杆29，圆锥盖28的锥部朝上，且上方设置有进水管30，进水管30的出水口位于圆锥盖28的锥部的正上方，进水管30穿过除铁罐10与除铁罐10固定连接，进水管30位于除铁罐10外的一端上连通有第一开关调节阀31，进水管30位于除铁罐10内的部分与除铁罐10之间焊接有固定块。

圆锥盖28的上侧面上紧密贴合的设有圆环曝气管32，圆环曝气管32的周向上开设有若干的曝气孔33，圆环曝气管32上连通有第一进气管34和第二进气管35，除铁罐10的顶部安装有气泵36，气泵36连通有三通管37；第一进气管34的一端与三通管37的一端连通，第二进气管35的一端与三通管37的另一端连通，第一进气管34和第二进气管35的另一端均与圆环曝气管32连通，且第一进气管34和第二进气管35与圆环曝气管32的两个连接点之间的连接线穿过圆环曝气管32的中心。

过滤网11上放置有若干的锰砂颗粒12，除铁罐10的已除铁区26底部连通有出水管38，出水管38上安装有第二开关调节阀39。除铁罐10的待除铁区25 的侧壁上开设有进人孔40，进人孔40上设置有盖板41，进人孔40周边的除铁罐10上开设有若干第一螺纹孔，盖板41上设置有若干与第一螺纹孔匹配的第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔上螺纹连接有单头螺栓42。

除铁罐10的顶部上焊接有两个吊环43，除铁罐10的底部焊接有三个支撑脚。支撑脚包括第一支撑脚44和第二支撑脚45，第一支撑脚44的上端与除铁罐10焊接，第一支撑脚44的下端设置有第一外螺纹46，第二支撑脚45的上端设置有第二外螺纹47，第二支撑脚45的下端焊接有底板48，第一外螺纹46和第二外螺纹47之间螺纹连接有连接螺纹筒49，第一外螺纹46和第二外螺纹47 的螺纹旋向相反，连接螺纹筒49上固定连接有两个转动杆50。

本实用新型的使用方法如下：

从地层中返排的压裂返排液盛装到收集罐1中，通过控制器23开启第一水泵2，第一水泵2将收集罐1内的压裂返排液泵入到第一加料混合器3中，通过第一加料混合器3的加料漏斗20加入第一种水处理剂，然后压裂返排液再通过第二加料混合器4，通过第二加料混合器4的加料漏斗20加入第二种水处理剂，经过两种处理剂的处理后，去除压裂返排液中的钙镁等离子压裂返排液进入到搅拌罐5，通过搅拌罐5上的药品添加器加入絮凝剂，比如PAC、PAM等；然后开启搅拌器6，搅拌器6将絮凝剂与压裂返排液进行搅拌充分的混合；混合均匀后，通过第二水泵7将絮凝后的压裂返排液泵入到沉淀罐8中，沉淀罐8内，经过絮凝的固相则沉入了沉淀罐8的底部，清水部分则位于沉淀罐8的上部；位于上部的含铁清水则通过第三水泵9泵入到除铁罐10。

当含铁清水进入除铁罐10时，通过控制器23开启气泵36，气泵36鼓出的空气通过三通管37进入到第一进气管34和二第进气管，然后从第一进气管34 和第二进气管35分别进入到圆环曝气管32内，最后从曝气孔33上喷出空气。

含铁清水通过第一开关调节阀31调控进入除铁罐10，含铁清水从进水管30 进入后从出口端流出，刚好流入到圆锥盖28的锥部上，含铁清水从圆锥盖28的顶部从各个方向沿着圆锥盖28向下流动，此时利用圆锥盖28将含铁水分摊为比较薄的水流，当水流流到圆环曝气管32处时，以为圆环曝气管32的阻挡，首先水流会向上卷起然后再呈抛物线的落下，在这个过程中，形成很薄的水帘，与曝气孔33喷出的空气大面积充分的接触，增加含铁水的氧含量。增加氧含量的含铁清水然后落入到待除铁区25内，然后当含铁清水经过位于过滤网11上的锰砂之后，锰矿砂中二氧化锰与含铁水接触后起催化作用，将水中的二价铁催化成三价铁，再把三价铁吸附在锰砂颗粒12表面从而起到除铁的目的。

被除铁的水则通过过滤网11，进入到已除铁区26，打开第二开关调节阀39，除铁后的水则通过出水管38流入下一工序或者储存罐51，用于下一次压裂液的配制。为使得含铁水能够比较均匀的通过过滤网11上的锰砂，可以暂缓的打开第二开关调节阀39，待已除铁区26内水装满，且位于除铁罐10内的水没过锰砂时，再开启第二开关调节阀39，且流量与第一开关调节阀的流量相当，这样位于除铁罐10的含铁水就会从整个锰砂平面上缓慢下降，在下降过程中进行除铁。

经除铁后的清水再通过第四水泵泵入到第三加料混合器53中，然后pH调节剂从第三混合器上的加料漏斗20上漏下，对除铁清水进行pH调节，在这个过程中，若pH测量仪22检测到从第三加料混合器53出来的水的pH测量仪22超出设定范围，则控制器23可以控制从第三加料混合器53加入pH调节剂的量，从而达到智能化调节的目的。

位于沉淀罐8底部的固相则通过第一污泥输送泵13将其输送到污泥浓缩池 14储存，当污泥浓缩池14内的污泥积累要一定量之后，利用第二污泥输送泵15 将其泵入到板框压滤机16内，将污泥压缩成含水量低的污泥块，使用运输设备运走，而被挤压出来的液相液相则再次通过第六水泵17再次泵入收集罐1，再进行金属离子和少量固相的去除。

在处理过程中，还需要对沉淀罐8内的钙、镁离子进行检测，若检测到沉淀罐8内的钙镁离子超标后，可以开启第五水泵21，第五水泵21将沉淀罐8内的水抽回收集罐1，再在第一加料混合器3和第二加料混合器4上进行加处理剂，进行二次去除钙、镁离子。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种压裂返排液处理系统，其特征在于：包括用于储存压裂返排液的收集罐，所述收集罐的底部连通有第一水泵，所述第一水泵的出水端连通有第一加料混合器，所述第一加料混合器连通有第二加料混合器，所述第二加料混合器的出口端连通有搅拌罐，所述搅拌罐上设置有药品添加器，所述搅拌罐内设置有搅拌器；所述搅拌罐的底部连通有第二水泵，所述第二水泵的出水端连通有沉淀罐，所述沉淀罐上安装有第三水泵，所述第三水泵的出水端连通有除铁罐，所述除铁罐内设置有过滤网，所述过滤网上设置有若干的锰砂颗粒；所述沉淀罐的底部连通有第一污泥输送泵，所述第一污泥输送泵的出口端连通有污泥浓缩池，所述污泥浓缩池内设置有第二污泥输送泵，所述第二污泥输送泵连通有板框压滤机，所述除铁罐上连通有第四水泵，所述第四水泵的出口端连通有第三加料混合器，所述第三加料混合器的出口端连通有储存罐。

2.根据权利要求1所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于：所述第一加料混合器、第二加料混合器和第三加料混合器的结构相同，均包括加料筒，所述加料筒的两端设置有连接头，所述加料筒与连接头连通，所述加料筒上连通有加料漏斗。

3.根据权利要求2所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于：所述沉淀罐内安装有第五水泵，所述第五水泵的出口端连通于收集罐。

4.根据权利要求3所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于：所述板框压滤机的底部连通有第六水泵，所述第六水泵的出口端连通于收集罐。

5.根据权利要求4所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于：所述第三加料混合器的出口端设置有pH测量仪，所述pH测量仪电连接有控制器，所述第三加料混合器的加料筒与加料漏斗之间安装有电磁阀，所述电磁阀与控制器电连接。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于：所述过滤网将除铁罐分隔为上部的待除铁区和下部的已除铁区，所述过滤网朝向待除铁区的一侧固定连接有竖杆，所述竖杆远离过滤网的端部设置有圆锥盖，所述圆锥盖的锥部朝上，且上方设置有进水管，所述进水管的出水口位于圆锥盖的锥部的正上方，所述进水管穿过除铁罐与除铁罐固定连接；所述圆锥盖靠近进水管的一侧面上设置有圆环曝气管，所述圆环曝气管的周向上开设有若干的曝气孔，所述圆环曝气管上连通有进气管，所述进气管连通有气泵；所述锰砂颗粒放置于过滤网上，所述除铁罐的已除铁区底部连通有出水管，所述出水管上连通有第一开关调节阀，所述第一开关调节阀与第四水泵连通。

7.根据权利要求6所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于：所述气泵设置在除铁罐的顶部，所述气泵连通有三通管，所述进气管包括第一进气管和第二进气管，所述第一进气管的一端与三通管的一端连通，所述第二进气管的一端与三通管的另一端连通，所述第一进气管和第二进气管的另一端均与圆环曝气管连通，且第一进气管和第二进气管与圆环曝气管的两个连接点之间的连接线穿过圆环曝气管的中心。

8.根据权利要求7所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于：所述第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵、第五水泵、第六水泵、第一污泥泵、第二污泥泵、搅拌器、电磁阀、pH测量仪和气泵均与控制器电连接。

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