CN106277626A - 压裂返排液处理再配液压裂技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采油或采气过程中所用的压裂返排液处理技术，具体为压裂返排液处理再配液处理技术。该技术包括以下步骤：1）返排液预处理，使用气浮法除油；2）加入解剖剂，搅拌30分钟；加入pH调节剂、金属离子屏蔽剂进行处理后进行一级过滤；3）加入助滤剂和混凝剂，搅拌溶解，上下分层后，进行二级过滤；4) 加入除硼剂，搅拌30分钟后，静止4h后，在1500r/min下离心15分钟后，进行三级过滤。油气井压裂施工后产生大量废液，其中含有高浓度胍胶/冻胶、高分子聚合物以及油类，成分复杂。通过对压裂返排液处理再配液，达到了节约施工成本，解决污水排放的目的，节能环保。

Description

压裂返排液处理再配液压裂技术

技术领域

本发明涉及采油或采气过程中所用的压裂返排液处理技术，具体为压裂返排液处理再配液压裂技术。

背景技术

压裂工艺是油井增产的一项主要措施，在各油田普遍采用。油气井压裂施工后产生大量废液，其中含有高浓度胍胶/冻胶、高分子聚合物以及油类，成分复杂。而压裂液类型主要有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液和酸基压裂液等体系。其中最常用的是水基压裂液，它具有高黏度、低摩阻、悬砂性好、对地层伤害小等优点，现已成为主要压裂液类型。压裂液组成比较复杂，通常包括增黏剂、交黏剂、破胶剂等。此外，为改善压裂液的各项指标，还需加调节剂、高温稳定剂、防黏土膨胀剂、破乳剂、降阻剂、表面活性剂等多种化学添加剂。

目前，国内返排液处理技术主要采用氧化-混凝-过滤的“老三段”式常规处理工艺。此方法适用范围窄、针对性弱，不能有效去除返排液SS、降低COD；同时存在药剂投加量大、污泥增大，运行成本高的缺点。

发明内容

本发明根据以上技术问题，提供一种压裂返排液处理再配液压裂技术。通过该技术，可有效处理压裂施工后产生返排液，达到再配液施工的目的；处理水配液施工满足水基压裂液性能指标(SY/T 5107-2005)。并通过对压裂返排液 处理再配液，达到了节约施工成本，解决污水排放的目的，节能环保。

本发明的具体技术方案如下：

针对苏里格区块返排液高矿化度、高粘度的特点，研发了预处理+pH调节+深度氧化+色度去除+精密过滤组合的工艺路线。具体为：

压裂返排液处理再配液压裂技术，该处理技术包括以下步骤：

(1)将压裂返排液进行预处理，并使用气浮法除油，使含油率≤5mg/L；

(2)混凝-膜分离技术

①将返排液用螺旋泵打入第一反应罐中，确定解剖剂和金属离子屏蔽剂的添加量，然后加入解剖剂，搅拌20-40分钟；再加入金属离子屏蔽剂，搅拌1-2分钟后，将液体以10-20m³/h通过物理除悬***，其主要过滤介质为石英砂，悬浮物SS和无机盐，液体进入缓存罐。所述的高效解剖剂为过氧化物或次氯酸盐(比如双氧水，次氯酸钠或次氯酸)，其wt％为0.1-0.5％。所述的金属离子屏蔽剂为无机盐或有机螯合物(比如碳酸盐或柠檬酸盐)，其wt％为0.1-1.0％。

添加量由水质检测和经验判断

②将缓存罐液体泵入第二反应罐，依次加入助滤剂、混凝剂和有机絮凝剂，搅拌溶解，上下分层后，将液体以10-20m³/h通过隔膜压滤设备，实现固液分离；除去残余胍胶和聚合物。所述的助滤剂为硅藻土、珍珠岩、纤维素、石棉、石墨粉、锯屑、氧化镁、石膏的任意一种或几种混合物，其wt％为0.1-1.0％。所述的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚硅酸硫酸铁、聚合氯化铁铝中的任意一种或几种的混合物，其wt％为0.1-0.5％。

③将得到的滤液以10-20m³/h通过装有多孔颗粒活性碳的吸附装置，向流出滤液中加入除硼剂，搅拌20-40分钟后，静止2-4h后，在1000-2000r/min下离心10-20分钟后，将液体泵入膜生物反应池，进行MBR膜处理，可除去COD和色 度。处理后液体回收率90％，Ca²⁺、Mg²⁺的浓度≤1％，硼含量≤5mg/L，返排液处理后可以达到国家二级排放标准。所述的除硼剂为水溶性硅酸盐(5-10％硅酸钠水溶液)，其wt％为0.05-0.1％。

所述的所述有机絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺(比如说AM-DM共聚阳离子聚丙烯酰胺)，其wt％为2-3ppm。

在本申请中添加高效解剖剂，由于该高效解剖剂在适宜的pH条件下能够快速分解，并产生氧化作用强的·OH(羟基自由基)，在·OH作用下能够对废液中的高分子有机物质起到快速氧化降解或改变有机物的结构作用，从而打断高分子分子链；

并且该高效解剖剂在适宜的pH条件下能够快速分解产生金属氧化，该金属氧化是一种潜在的催化剂，能够加速解剖剂的氧化作用。同时该金属氧化物在水中水解能够形成多羟基的具有极强吸附作用无机胶核，该多羟基的胶核对有机物、悬浮细颗粒物质具有高效的吸附、包夹作用，从而加速破胶后的悬浮物的沉淀，提高水质净化效果。

在本申请中添加混凝剂，由于胶体由难溶性分子聚集而成的胶核和双电层组成，胶核表面吸附离子而带有电荷，从而吸引溶液中的异号离子，这些异号离子同时受到两种力作用，一是微粒表面的静电引力，它吸引异号离子贴近微粒；另一种是异号离子本身热运动到的扩散作用力以及溶液对其的溶剂化作用力，微粒表面的阴、阳离子层为双电层，双电层结构由贴近胶体表面的内层和扩散层组成(如图1，图2)，前者主要取决于吸附离子，后者取决于静电力和无规则运动。加入混凝剂后，即加入电解质，导致与反离子同电荷离子增加，双电层压缩，ζ电位降低，最终胶体脱稳。

金属离子屏蔽剂，如钙屏蔽剂的加入，可有效除去或屏蔽处理液中残留Ca²⁺、 Mg^{2 +}，降低配液回用的不利影响；

除硼剂可有效去除硼离子，防止压裂液部分交联、形成碎胶，保证配液及施工顺利。

助滤剂的添加，则可以增大絮体形成的粒径，加大絮体沉降速率。

本发明的积极效果体现在：

(一)本方案处理后除了符合石油开采废水排放标准DB61/308-2003外，也符合国家规定GB 8978-1996《污水综合排放标准》中的一级标准。

(二)液体回收率90％，Ca²⁺、Mg²⁺的浓度≤1％，硼含量≤5mg/L，返排液处理后可以达到国家二级排放标准。

附图说明：

图1为扩散双电层中电位变化图。

图2为扩散层内离子分布图

图3为气浮法去油处理流程示意图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。以下实施例中的％，如无特殊说明，均表示wt％。

实施例1：

水质情况：桃7-13-13A井

(1)气浮法除油

将压裂返排液进行预处理，并使用气浮法除油，使出水水质的含油率≤5mg/L；检测方法为共沸蒸馏法。

(2)混凝-膜分离技术

1)将返排液用螺旋泵打入反应罐中，加入0.1wt％解剖剂，搅拌20-40分钟；加入0.1-％金属离子屏蔽剂，搅拌1-2分钟后，将液体以一定流量通过物理除悬***，其主要过滤介质为石英砂，液体进入缓存罐；

2)将缓存罐液体泵入反应罐2，加入0.2-％助滤剂和0.1-％混凝剂和2-3ppm阳离子聚丙烯酰胺，搅拌溶解，上下分层后，将液体以15m³/h的流速通过隔膜压滤设备，实现固液分离；

3)得到的滤液以12m³/h的流速通过装有多孔颗粒活性碳的吸附装置，得到处理后水。

(3)处理效果：液体回收率90％，Ca²⁺、Mg²⁺的浓度≤1％，硼含量≤5mg/L，具体指标如下表所示：

实施例2：

水质情况：桃7-13-13A井

(1)气浮法除油

出水水质，含油率≤5mg/L；检测方法为共沸蒸馏法。

(2)混凝-膜分离技术

1)将返排液用螺旋泵打入反应罐中，取小样实验，确定解剖剂和金属离子屏蔽剂加量，加入0.4-0.5％解剖剂，搅拌20-40分钟；加入0.3％金属离子屏蔽剂，搅拌1-2分钟后，将液体以15m³/h的流速通过物理除悬***，其主要过滤介质为石英砂，液体进入缓存罐；

2)将缓存罐液体泵入反应罐2，加入0.2％助滤剂和0.2％混凝剂和2-3ppm阳离子聚丙烯酰胺，搅拌溶解，上下分层后，将液体以12m³/h的流速通过隔膜压滤设备，实现固液分离；

3)得到的滤液以15m³/h的流速通过装有多孔颗粒活性碳的吸附装置，向流出滤液中加入0.05％除硼剂，搅拌20-40分钟后，静止2-4h后，在1000-2000r/min下离心10-20分钟后，将液体泵入膜生物反应池。

(3)处理效果：液体回收率90％，Ca²⁺、Mg²⁺的浓度≤1％，硼含量≤5mg/L，具体指标如下表所示：

COD去除率高达返排液处理后可以达到国家二级排放标准。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.压裂返排液处理再配液处理技术，其特征在于包括以下步骤：

（1）将压裂返排液进行预处理，并使用气浮法除油，使含油率≤5mg/L；

（2）混凝-膜分离技术

①将返排液用螺旋泵打入第一反应罐中，加入解剖剂，搅拌20-40分钟；再加入金属离子屏蔽剂，搅拌1-2分钟后，将液体以10-20m³/h通过物理除悬***，其主要过滤介质石英砂，液体进入缓存罐；

②将缓存罐液体泵入第二反应罐，依次加入助滤剂、混凝剂和有机絮凝剂，搅拌溶解，上下分层后，将液体以10-20m³/h通过隔膜压滤设备，实现固液分离；

③将得到的滤液以10-20m³/h通过装有多孔颗粒活性碳的吸附装置，向流出滤液中加入除硼剂，搅拌20-40分钟后，静止2-4h后，在1000-2000r/min下离心10-20分钟后，将液体泵入膜生物反应池，通过MBR膜即得。

2.据权利要求所述压裂返排液处理再配液处理技术，其特征在于：所述的高效解剖剂为过氧化物或次氯酸盐，其wt%为0.1-0.5%。

3.据权利要求所述压裂返排液处理再配液处理技术，其特征在于：所述的金属离子屏蔽剂为无机盐或有机螯合物，其wt%为0.1-1.0%。

4.根据权利要求所述压裂返排液处理再配液处理技术，其特征在于：所述的助滤剂为硅藻土、珍珠岩、纤维素、石棉、石墨粉、锯屑、氧化镁、石膏中的任意一种或几种混合物，其wt%为0.1-1.0%。

5.根据权利要求所述压裂返排液处理再配液处理技术，其特征在于：所述的除硼剂为水溶性硅酸盐，其wt%为0.05-0.1%。

6.根据权利要求所述压裂返排液处理再配液处理技术，其特征在于：所述的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚硅酸硫酸铁、聚合氯化铁铝中的任意一种或几种的混合物，其wt%为0.1-0.5%。

7.根据权利要求所述压裂返排液处理再配液处理技术，其特征在于：所述的所述有机絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺，其wt%为2-3ppm。