本實用新型涉及壓裂反排液循環(huán)再利用及無害化處理裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可循環(huán)再利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

油氣井壓裂是油田主要增產(chǎn)措施之一，而壓裂后，從油氣井返排出的大量反排液需經(jīng)過處理后重復(fù)用于壓裂施工作業(yè)或達標(biāo)排放，否則會導(dǎo)致環(huán)境污染。為了處理壓裂反排液，油田一般都是將臨近的反排液集中在一起，等著集中處理，因為不適合在周邊建立反排液處理廠，此時需要可移動的廢水處理裝置進行壓裂反排液的處理。對壓裂返排液進行處理一般都需要進行除砂、除油、除固體廢棄物等處理，而目前多采取以下方式：從油氣井返排出的壓裂液先輸送到2-3個預(yù)先加化學(xué)藥劑的沉淀罐進行自然沉淀，然后通過以袋式過濾器和濾芯過濾器為過濾核心的過濾設(shè)備進行過濾后，再重新投入使用。由于預(yù)先加化學(xué)藥劑的自然沉淀過程耗費時間長、設(shè)備連續(xù)處理能力差，且主體設(shè)備較多，另外，作為過濾核心功能部件使用的濾袋及濾芯使用一段時間后即出現(xiàn)堵塞，需要頻繁進行更換，且只能扔掉而不能回收處理，這又會造成二次污染等。因此亟待開發(fā)一種可循環(huán)利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)，一方面根據(jù)處理要求，需要的模塊單元隨時組裝、隨時拆裝，方便壓裂反排液處理；一方面篩選新型的高效除油泥設(shè)備、除砂設(shè)備、氧化絮凝設(shè)備、離心設(shè)備等，并選擇最佳的過濾組合，提高處理效率，縮小設(shè)備體積，組成可移動設(shè)備，以適應(yīng)小塊油田開發(fā)周期短，容易搬遷，投資少，管理簡單的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種解決壓裂反排液的循環(huán)再利用問題的一種可循環(huán)再利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)。

為此，本實用新型技術(shù)方案如下：

一種可循環(huán)再利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)，包括依次通過連通管路連接的壓裂返排液預(yù)處理裝置、ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置、氧化裝置、離心裝置、粗質(zhì)過濾裝置和細質(zhì)過濾裝置，以及第一給藥組、第二給藥組、動力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；第一給藥組和第二給藥組均包括多個給藥器和各給藥器的藥劑出口端連通的輸藥管；其中，

壓裂返排液預(yù)處理裝置包括裝置本體，其側(cè)壁上分別設(shè)置有壓裂返排液入液管、出液管和多根加藥管；每根加藥管分別與第一給藥組中各給藥器的輸藥管通過連接管路一一連接并形成連通，使給藥器中的藥劑輸送至連接管路中并在連接管路內(nèi)按一定比例混合后分別經(jīng)加藥管進入裝置本體內(nèi)；

第二給藥組中給藥器的各輸藥管與ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置和氧化裝置之間的連通管路形成連通，使給藥器中的藥劑輸送至連接管路中并與ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置內(nèi)的液體按一定比例混合后送入氧化裝置內(nèi)；

在ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置內(nèi)液體與第二給藥組內(nèi)藥劑發(fā)生混合的連接管道上，以及每根加藥管上均沿液體流動方向依次設(shè)置有管道混合器、計量泵和開關(guān)閥門；在其它各裝置之間的連接管路上均沿液體流動方向設(shè)置有計量泵和開關(guān)閥門；

其中，動力控制系統(tǒng)為柴油發(fā)動機組；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為基于PLC的實時在線控制系統(tǒng)，用于對各裝置啟動/關(guān)閉及裝置間連接管路上的計量泵和開關(guān)閥門進行控制。

進一步地，該系統(tǒng)還包括通過連接管路與壓裂返排液預(yù)處理裝置底部連通的除砂器和除泥器；其中，除砂器用于去除壓裂反排液中的固體廢棄物中的石英砂/陶粒砂；除泥器用于去除壓裂反排液中固體廢棄物中的油泥，其一般占固體廢棄物總重量的1～2％。

進一步地，該系統(tǒng)還包括通過連接管路與離心裝置底部連通沉淀池。其作用主要是存放離心以后裝置下部的固體沉淀。

其中，壓裂返排液預(yù)處理裝置包括裝置本體；裝置本體的一側(cè)側(cè)壁上開設(shè)有多個沿軸向間隔排布的連通孔，在每個連通孔內(nèi)均沿徑向插裝并固定有一加藥管，加藥管局部插裝并固定在裝置本體內(nèi)且位于裝置本體內(nèi)端部封閉；在位于裝置本體內(nèi)的加藥管的頂部、前側(cè)和/或后側(cè)的管壁上沿徑向設(shè)置有連續(xù)的立刺；在位于裝置本體內(nèi)的加藥管的底部管壁上沿徑向開設(shè)有多個與裝置本體內(nèi)部連通的出液孔；壓裂返排液入液管設(shè)置在裝置本體下側(cè)，出液管設(shè)置在位于入液管對側(cè)側(cè)壁的上側(cè)。

進一步地，位于裝置本體內(nèi)的加藥管的長度為裝置本體內(nèi)腔寬度的1/3。

進一步地，立刺的高度為8～12cm；出液孔的孔徑為0.5～1cm。

該可循環(huán)再利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)利用現(xiàn)有裝置重新設(shè)計組裝，具有結(jié)構(gòu)簡單、處理量大、占用空間小的特點，并且針對壓裂返排液自身特點進行處理，解決了油氣田井下作業(yè)施工后，實現(xiàn)為油區(qū)提供所能接受的壓裂反排液處理的新工藝與重復(fù)再利用技術(shù)。

附圖說明

圖1為本實用新型的可循環(huán)再利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的可循環(huán)再利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)的壓裂返排預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步的說明，但下述實施例絕非對本實用新型有任何限制。

如圖1所示，該可循環(huán)再利用的壓裂反排液無害化處理系統(tǒng)，包括集成在一撬座上的壓裂返排液預(yù)處理裝置1、ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3、氧化裝置4、離心裝置5、粗質(zhì)過濾裝置6、細質(zhì)過濾裝置7、沉淀池8、除砂器9、除泥器10、第一給藥組11、第二給藥組12、動力控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和連接管路；動力控制系統(tǒng)為柴油發(fā)動機組，為系統(tǒng)內(nèi)各裝置及電子控制閥門和計量泵提供動力；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為基于PLC的實時在線控制系統(tǒng)，用于對各裝置及各裝置間連接管路上的計量泵14和開關(guān)閥門15的啟動或關(guān)閉進行工藝參數(shù)設(shè)定和控制；具體地，壓裂返排液預(yù)處理裝置1、ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3、氧化裝置4、離心裝置5、粗質(zhì)過濾裝置6和細質(zhì)過濾裝置7依次通過連通管路連接。

如圖2所示，壓裂返排液預(yù)處理裝置1包括裝置本體101，裝置本體101的長×寬×高為3m×3m×5m，在裝置本體101底部四個角上設(shè)置有用于支撐的四根支柱107；在靠近裝置本體101底端的側(cè)壁上設(shè)置有進液口105，在靠近裝置本體101頂端的側(cè)壁上設(shè)置有出液口106，其中，進液口105與出液口106對側(cè)設(shè)置；在裝置本體101的一側(cè)側(cè)壁上沿軸向開設(shè)有三個連通孔，每個連通孔內(nèi)均沿徑向插裝并固定有一加藥管102，加藥管102局部插裝并固定在裝置本體101內(nèi)且位于裝置本體101內(nèi)的端部為封閉狀態(tài)；在橫向設(shè)置在裝置本體101內(nèi)的加藥管12的頂部、前側(cè)和后側(cè)的管壁上沿徑向設(shè)置有連續(xù)的立刺103；在位于裝置本體101內(nèi)的加藥管102的底部管壁上沿徑向開設(shè)有多個與裝置本體101內(nèi)部連通的出液孔104；具體地，加藥管102位于裝置本體1內(nèi)的長度為1m、管道內(nèi)徑為10cm，相鄰加藥管102之間的距離為0.5m，立刺103的高度為10cm，出液孔104的孔徑為0.5cm；其中，加藥管102位于裝置本體101外部的開口端用于與連接管路連接，向管內(nèi)輸送破膠劑；立刺103的作用類似于攪拌漿的作用，對于固體較多的固液混合來說，立刺的設(shè)計不僅起到了摩擦攪拌的作用而且節(jié)約了動力；出液孔104用于將破膠劑以滴入的形式輸送進入裝置本體101內(nèi)并與反排液廢液混合、作用，使相對穩(wěn)定的反排液廢液體系脫穩(wěn)分層，直至固液分離；

第一給藥組11包括兩個給藥器，一個用于盛裝無機聚合物絮凝劑，如聚合氯化鋁水溶液，另一個用于盛裝有機高分子聚合物絮凝劑，如大分子量(約900～1200萬)的陽離子型聚丙烯酰胺溶液；每個給藥器的藥劑出口端均設(shè)置有一輸藥管，每根輸藥管上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15；兩根輸藥管的輸出端與三根加藥管102的入液端通過一根連接管路形成連通，在三根加藥管102上沿液體流動方向依次設(shè)置有管道混合器13、開關(guān)閥門14和流量泵15；通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對兩個給藥器的給藥流量，即流量泵的液體泵送速度進行設(shè)置，使給藥器內(nèi)的兩種藥劑通過一定比例輸送至管道混合器13內(nèi)充分混合、反應(yīng)，形成無機-高分子聚合物絮凝劑溶液，而后送入壓裂返排液預(yù)處理裝置1內(nèi)與壓裂返排液混合、作用；在實際處理過程中，可根據(jù)實際混合藥液量的需要全部開啟三根加藥管102的開關(guān)閥門15參與處理或選取一根或兩根進行壓裂返排液處理。

除砂器9和除泥器10通過連接管路分別連接至壓裂返排液預(yù)處理裝置1的靠近底部的側(cè)壁上和壓裂返排液預(yù)處理裝置1底部；在壓裂返排液預(yù)處理裝置1中壓裂返排液經(jīng)過與無機-高分子聚合物絮凝劑反應(yīng)后會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，其中，上層為壓裂反排液廢液，一般是流動性較好的清液；中層為反排液廢液與固體廢棄油泥的混合層，一般帶有黑色或者深褐色的油泥物質(zhì)；下層為固體廢棄物泥砂，一般占壓裂返排液預(yù)處理裝置1內(nèi)部有效容積的1/6，因此，除砂器9與壓裂返排液預(yù)處理裝置1之間的連接管路設(shè)置在距離壓裂返排液預(yù)處理裝置底部1/6處偏上處。在壓裂返排液處理過程中，壓裂反排液廢液進入預(yù)處理裝置以后啟動除砂器9和除泥器10，分別去除壓裂反排液的固體廢棄物中摻雜的石英砂/陶粒砂和壓裂反排液的固體廢棄物中的油泥，最終通過除砂器9和除泥器10實現(xiàn)壓裂反排液廢液和固體廢棄物的有效分離。

壓裂返排液預(yù)處理裝置1和ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3之間通過連接管路連通，且在連接管路上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15；通過ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3實現(xiàn)將自壓裂返排液預(yù)處理裝置1輸送的水相混合液進行強化酸化和水解預(yù)處理后送入氧化裝置4。

第二給藥組12包括兩個給藥器，一個用于盛裝氧化劑，如H2O2水溶液，另一個用于盛裝pH調(diào)節(jié)劑，如稀HCl水溶液；每個給藥器的藥劑出口端均設(shè)置有一輸藥管，每根輸藥管上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15；兩根輸藥管的輸出端通過一根連接管路連接至ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3與氧化裝置4之間的連通管路上，在靠近ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3的出液口端的連接管路上(即與第二給藥組12的連接管道交匯前的連接管路上)設(shè)置有沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15，在靠近氧化裝置4的入液口端(即與第二給藥組12的連接管道交匯后的連接管路上)設(shè)置有沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15；使通過控制各輸藥管上的計量泵以及靠近ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3的出液口端的連接管路上的計量泵的流量將各給藥器中的氧化劑、pH調(diào)節(jié)劑以及ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3內(nèi)的處理液體按一定比例混合后送至管道混合器13內(nèi)充分混合、反應(yīng)，而后輸送至氧化裝置4內(nèi)。

通過氧化裝置4對經(jīng)ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3強化酸化和水解預(yù)處理后混合液進行高級氧化反應(yīng)，深度處理壓裂反排液廢液中的有機污染物等，氧化裝置中預(yù)加入有Fe²⁺離子，在pH為2～4的條件下，與氧化劑，如雙氧水發(fā)生反應(yīng)生成自由基·OH，深度處理廢水中的COD等污染物；氧化裝置4與離心裝置5之間通過連接管路連通，且在連接管路上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15。

離心裝置5用于分離氧化后絮狀的沉淀物和上清液，經(jīng)過離心分離以后，上清液在上層，絮狀沉淀物堆積在一起形成沉淀，在裝置的下層。

沉淀池8通過連接管路與離心裝置底部連通，且在該連接管路上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15，通過定期打開開關(guān)閥門14和流量泵15，將沉積在離心裝置5底部的絮狀沉淀物回收至離心裝置分離出的沉淀，便于集中處理。

離心裝置5與粗質(zhì)過濾裝置6之間通過連接管路連通，且在連接管路上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15。

粗質(zhì)過濾裝置6內(nèi)設(shè)置有活性碳管或活性碳棒，采用物理吸附過程對經(jīng)離心裝置5處理后的上清液進行一級過濾處理，即對上清液中的細小的懸浮顆粒進行吸附；粗質(zhì)過濾裝置6與細質(zhì)過濾裝置7之間通過連接管路連通，且在連接管路上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15，通過該連通管路上的開啟開關(guān)閥門14和流量泵15，將經(jīng)過一級過濾處理的處理液泵送入細質(zhì)過濾裝置7中。

細質(zhì)過濾裝置7內(nèi)的液體流動通道上設(shè)置有分子篩或有機膜，用于去除殘留COD和吸附重金屬離子；細質(zhì)過濾裝置7出液端設(shè)置有連接管路，且在連接管路上沿液體流動方向依次設(shè)置有開關(guān)閥門14和流量泵15，該連接管路的另一端與壓裂液的配液儲備罐連接，實現(xiàn)返排液的最終重復(fù)利用。

在上述系統(tǒng)中，ECHAP強化復(fù)合水解酸化裝置3、氧化裝置4、離心裝置5、粗質(zhì)過濾裝置6和細質(zhì)過濾裝置7、沉淀池8、除砂器9、除泥器10和給藥器均可選用現(xiàn)有裝置。