CN112479469A - 一种油田压裂返排液的分离药剂及磁分离方法 - Google Patents

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Abstract

一种油田压裂返排液的分离药剂及磁分离方法，本发明涉及一种油田压裂返排液的分离药剂及磁分离方法。本发明的目的是为了解决现有油田压裂返排液的处理方法所需时间长、分离效率低的问题，以高铁酸钠和硫酸亚铁作为复合降粘药剂，同时有絮凝剂的作用，具有毒性小价格低的特点，能够使压裂返排液粘度降低70％以上，提高了悬浮物沉淀的能力，将四氧化三铁作为造核颗粒，通过使用造核载体，提高了絮凝的速度，利用高能磁场将含成核因子的絮体从水中吸附到磁盘上，将分离时间减少到3分钟，大大提高了分离速度。本发明应用于油田压裂返排液的处理领域。

Description

一种油田压裂返排液的分离药剂及磁分离方法
技术领域
本发明涉及一种油田压裂返排液的分离药剂及磁分离方法。
背景技术
为保证油田稳产和对***油田薄差储层的高效开发，压裂作业成为油气井增产的主要措施之一，为各油田所普遍采用。压裂作业就是利用外界力的作用，一般是利用外界水力作用使油层形成裂缝，就是我们通常所说的油层水力压裂。油田试验总结出水平井穿层压裂开发和缝网压裂、体积压裂的开发模式，可大大提高难采储量的动用率。其中压裂过程中所用到的工作液就称为压裂液。压裂作业过程中排出的残余压裂液，含有胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂，具有点多面广、污染物浓度高、污染源分散、排放量大(一般每口井压裂后排液至少产生粘稠废液300m3左右)等特点，如果不经过处理而直接返排至地面或外排，将会对周围的环境，尤其是农作物及地表水***造成严重污染。目前，压裂废液达标治理难度很大，成为油气田工业污水环保达标治理的重点和难点。为保证油田4000万吨稳产和对***油田薄差储层的高效开发，油田试验总结出水平井穿层压裂开发和缝网压裂、体积压裂等开发模式可大大提高难采储量的动用率，油田需要大规模压裂技术作为有效增产措施，并且大规模压裂是致密油、低渗油藏开发的新方式，对新区布井意义重大，如州602-4井区，布井了减少38％。但由于没有有效的返排液处理技术和存放空间，严重制约了大规模压裂的开展。
随着全世界对环境保护观念的日益增强，对油田压裂返排液的处理也提出来了更为严格的要求。压裂液具有高COD值、高稳定性、高粘度、高悬浮物含量等特点，单一的物理或化学方法很难将其去除。对于油井压裂废液的处理，国外相关文献甚少，我国科研人员在科研实践中不断探索，形成了包括物理方法、化学处理法、物理化学法、生物处理法、土地处理***法5种主要的处理技术体系，物理方法、化学处理法、物理化学法、处理时间高于1h，生物处理法和土地处理***法处理需要1天的时间甚至更长。整体上来说，我国对残余压裂液无害化处理目前还处于研究阶段，真正能够用于现场大规模处理的未见报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有油田压裂返排液的处理方法所需时间长、分离效率低的问题，提供一种油田压裂返排液的分离药剂及磁分离方法。
本发明一种油田压裂返排液的分离药剂由降粘药剂、絮凝剂、造核载体和助凝剂组成；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:(8-10)组成。
本发明一种油田压裂返排液磁分离的方法，按以下步骤进行：
一、将压裂液通过进水泵输送到降粘反应池中，加入降粘药剂，药剂用量为50～100mg/L，搅拌混合1min；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:(8-10)组成；
二、降粘反应池出水进入到絮凝池，加入造核载体，通过水力搅拌进行混合，边搅拌边加入絮凝剂和助凝剂，混合1min；
三、絮凝池出水进入超磁分离设备，在磁盘工作区水力停留时间9-10s，然后进入过滤装置，即完成。
本发明是一种处理压裂返排液(简称压裂液)的方法，针对压裂液高稳定性、高粘度、高悬浮物含量等特点开发了复合快速降粘药剂，以高铁酸钠和硫酸亚铁作为复合降粘药剂，同时有絮凝剂的作用，具有毒性小价格低的特点，能够使压裂返排液粘度降低70％以上，提高了悬浮物沉淀的能力，将四氧化三铁作为造核颗粒，通过使用造核载体，提高了絮凝的速度，利用高能磁场将含成核因子的絮体从水中吸附到磁盘上，将分离时间减少到3分钟，大大提高了分离速度。
本发明的药剂实现了压裂液的快速降粘，为压裂液中悬浮物的絮凝沉淀创造了条件，在压裂液的处理中使用了造核载体，其具有磁性，不仅能够提高絮凝的速度，还能在磁场的作用下加快沉淀与压裂液的分离速度，大大提高了压裂液的处理效率。
本发明的有益效果是：
1、降粘药剂降粘率大于70％，无毒性，成本低；
2、造核载体提高了絮凝剂的絮凝速度，同时为快速固液分离提供了基础；
3、在磁场的作用下，固液分离时间大大缩短，磁盘工作区停留时间小于10秒，处理效率加大；
4、处理效率高，全流程分离时间仅需3min以内，分离效率同比常规沉降提高80％。
附图说明
图1为本发明的压裂液处理流程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种油田压裂返排液的分离药剂由降粘药剂、絮凝剂、造核载体和助凝剂组成；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:(8-10)组成。
本实施方式的药剂实现了压裂液的快速降粘，为压裂液中悬浮物的絮凝沉淀创造了条件，在压裂液的处理中使用了造核载体，其具有磁性，不仅能够提高絮凝的速度，还能在磁场的作用下加快沉淀与压裂液的分离速度，大大提高了压裂液的处理效率。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：絮凝剂为聚合氯化铁铝-S。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：造核载体为四氧化三铁粉末。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式一种油田压裂返排液磁分离的方法，按以下步骤进行：
一、将压裂液通过进水泵输送到降粘反应池中，加入降粘药剂，药剂用量为50～100mg/L，搅拌混合1min；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:(8-10)组成；
二、降粘反应池出水进入到絮凝池，加入造核载体，通过水力搅拌进行混合，边搅拌边加入絮凝剂和助凝剂，混合1min；
三、絮凝池出水进入超磁分离设备，在磁盘工作区水力停留时间9-10s，然后进入过滤装置，即完成。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：步骤一中搅拌的转速为200～400r/min。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是：步骤一中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成。其他与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是：步骤二中的造核载体为四氧化三铁粉末，加入量为40～80mg/L其他与具体实施方式五至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是：步骤二中的絮凝剂为聚合氯化铁铝-S，加入量为600～800mg/L。其他与具体实施方式五至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五至九之一不同的是：步骤二中的助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为10～30mg/L。其他与具体实施方式五至九之一相同。
为验证本发明的有益效果进行了以下实验：
实施例1、本发明一种油田压裂返排液的分离药剂由降粘药剂、絮凝剂、造核载体和助凝剂组成；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成。
采用上述分离药剂进行油田压裂返排液磁分离的方法，按以下步骤进行：
一、将压裂液通过进水泵输送到降粘反应池中，加入降粘药剂，药剂用量为50mg/L，300r/min搅拌混合1min；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成；
二、降粘反应池出水进入到絮凝池，加入造核载体，通过水力搅拌进行混合，边搅拌边加入絮凝剂和助凝剂，混合1min；其中造核载体为四氧化三铁粉末，加入量为50mg/L，絮凝剂为聚合氯化铁铝-S，加入量为600mg/L，助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为15mg/L。
三、絮凝池出水进入超磁分离设备，在磁盘工作区水力停留时间10s，然后进入过滤装置，即完成。
采用上述药剂和方法、超磁分离机与过滤装置联用处理葡平某井压裂液，处理效果如表1。
表1葡平某井处理效果表
Figure BDA0002785311040000041
由表1可知，压裂液经处理后出水中悬浮物和含油量均小于20mg/L，能够达到回注标准。
实施例2、本发明一种油田压裂返排液的分离药剂由降粘药剂、絮凝剂、造核载体和助凝剂组成；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成。
采用上述分离药剂进行油田压裂返排液磁分离的方法，按以下步骤进行：
一、将压裂液通过进水泵输送到降粘反应池中，加入降粘药剂，药剂用量为50mg/L，300r/min搅拌混合1min；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成；
二、降粘反应池出水进入到絮凝池，加入造核载体，通过水力搅拌进行混合，边搅拌边加入絮凝剂和助凝剂，混合1min；其中造核载体为四氧化三铁粉末，加入量为50mg/L，絮凝剂为聚合氯化铁铝-S，加入量为600mg/L，助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为15mg/L。
三、絮凝池出水进入超磁分离设备，在磁盘工作区水力停留时间10s，然后进入过滤装置，即完成。
采用上述药剂和方法、超磁分离机与过滤装置联用处理垣平某井压裂液，处理效果如表2。
表2垣平某井处理效果表
Figure BDA0002785311040000051
由表2可知，压裂液经处理后出水中悬浮物为13.7mg/L，含油量为10.2mg/L，均小于20mg/L，能够达到油田回注标准。
实施例3、本发明一种油田压裂返排液的分离药剂由降粘药剂、絮凝剂、造核载体和助凝剂组成；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成。
采用上述分离药剂进行油田压裂返排液磁分离的方法，按以下步骤进行：
一、将压裂液通过进水泵输送到降粘反应池中，加入降粘药剂，药剂用量为50mg/L，300r/min搅拌混合1min；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成；
二、降粘反应池出水进入到絮凝池，加入造核载体，通过水力搅拌进行混合，边搅拌边加入絮凝剂和助凝剂，混合1min；其中造核载体为四氧化三铁粉末，加入量为50mg/L，絮凝剂为聚合氯化铁铝-S，加入量为600mg/L，助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为15mg/L。
三、絮凝池出水进入超磁分离设备，在磁盘工作区水力停留时间10s，然后进入过滤装置，即完成。
采用上述药剂和方法、超磁分离机与过滤装置联用处理齐平某井1压裂液，处理效果如表3。
表3齐平某井1处理效果表
Figure BDA0002785311040000052
Figure BDA0002785311040000061
由表3可知，压裂液经处理后出水中悬浮物和含油量均小于20mg/L，能够达到回注标准。
实施例4、本发明一种油田压裂返排液的分离药剂由降粘药剂、絮凝剂、造核载体和助凝剂组成；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成。
采用上述分离药剂进行油田压裂返排液磁分离的方法，按以下步骤进行：
一、将压裂液通过进水泵输送到降粘反应池中，加入降粘药剂，药剂用量为50mg/L，300r/min搅拌混合1min；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成；
二、降粘反应池出水进入到絮凝池，加入造核载体，通过水力搅拌进行混合，边搅拌边加入絮凝剂和助凝剂，混合1min；其中造核载体为四氧化三铁粉末，加入量为50mg/L，絮凝剂为聚合氯化铁铝-S，加入量为600mg/L，助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为15mg/L。
三、絮凝池出水进入超磁分离设备，在磁盘工作区水力停留时间10s，然后进入过滤装置，即完成。
采用上述药剂和方法、超磁分离机与过滤装置联用处理齐平某井1压裂液，处理效果如表4。
表4齐平某井2处理效果表
Figure BDA0002785311040000062
由表4可知，压裂液经处理后出水中悬浮物含量为16.8mg/L，含油量为11.9mg/L，均小于20mg/L，能够达到回注标准。

Claims (10)

1.一种油田压裂返排液的分离药剂，其特征在于该药剂由降粘药剂、絮凝剂、造核载体和助凝剂组成；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:(8-10)组成。
2.根据权利要求1所述的一种油田压裂返排液的分离药剂，其特征在于絮凝剂为聚合氯化铁铝-S。
3.根据权利要求1所述的一种油田压裂返排液的分离药剂，其特征在于造核载体为四氧化三铁粉末。
4.根据权利要求1所述的一种油田压裂返排液的分离药剂，其特征在于助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺。
5.利用如权利要求1所述的分离药剂进行油田压裂返排液磁分离的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将压裂液通过进水泵输送到降粘反应池中，加入降粘药剂，药剂用量为50～100mg/L，搅拌混合1min；其中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:(8-10)组成；
二、降粘反应池出水进入到絮凝池，加入造核载体，通过水力搅拌进行混合，边搅拌边加入絮凝剂和助凝剂，混合1min；
三、絮凝池出水进入超磁分离设备，在磁盘工作区水力停留时间9-10s，然后进入过滤装置，即完成。
6.根据权利要求5所述的一种油田压裂返排液磁分离的方法，其特征在于步骤一中搅拌的转速为200～400r/min。
7.根据权利要求5所述的一种油田压裂返排液磁分离的方法，其特征在于步骤一中降粘药剂由高铁酸钠和硫酸亚铁按质量比1:9组成。
8.根据权利要求5所述的一种油田压裂返排液磁分离的方法，其特征在于步骤二中的造核载体为四氧化三铁粉末，加入量为50mg/L.
9.根据权利要求5所述的一种油田压裂返排液磁分离的方法，其特征在于步骤二中的絮凝剂为聚合氯化铁铝-S，加入量为600～800mg/L。
10.根据权利要求5所述的一种油田压裂返排液磁分离的方法，其特征在于步骤二中的助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为10～30mg/L。
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