一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液系統(tǒng)集成化處理回用工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)技術領域，具體涉及一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液系統(tǒng)集成化處理回用工藝。
【背景技術】
[0002]頁巖氣是一種新型能源資源，是油氣資源勘探開發(fā)新的重要領域。頁巖氣是指賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。頁巖氣藏有別于常規(guī)天然氣，在成藏機理和賦存特征方面有其獨特之處，只能在特定條件下被開采出來。
[0003]壓裂施工作業(yè)是頁巖氣井增產(chǎn)改造的主要措施，壓裂配液用水量大造成壓裂后殘液返排量大，據(jù)統(tǒng)計，每個鉆井隊每天每口壓裂井產(chǎn)生100~200m3的壓裂返排液，壓裂返排液中含有大量的胍膠、甲醛、石油類及其他各種添加劑，并攜帶有少量從地層脫落的巖肩和未固定的支撐劑，頁巖氣壓裂返排液的主要污染指標包括壓裂返排液中含有的降阻劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑、表面活性助排劑、防垢劑等有機高分子物質。大規(guī)模、長時間的壓裂施工作業(yè)時液體和地層有機質中細菌生長和高壓力條件下，有機高分子物質在地層中形成降解、斷裂后存在于液體中，液體的密度和粘度發(fā)生改變。同時，地層在壓裂液的作用下，粘土礦物膨脹、脫落和運移，在壓裂液中溶解入大量的鈣、鎂等金屬離子。
[0004]大規(guī)模的水力壓裂不僅對我國短缺的淡水資源造成壓力，同時壓裂施工作業(yè)后產(chǎn)生的大量返排廢液如果不能有效再利用和無污染處置，將對油氣井開發(fā)區(qū)周邊環(huán)境造成極大的污染隱患和環(huán)境保護壓力，如果采用外運回注處置的方法將產(chǎn)生較高的運輸成本，同時增加地下水污染的風險。
[0005]發(fā)達國家10多年前就開展了對含油固廢物處理的系統(tǒng)研宄，至今已經(jīng)形成了較為完善的相關環(huán)保法規(guī)。目前我國也開始研宄含油固廢物的處理，例如，CN103663877A專利申請將壓裂返排液廢液進行隔油回收得到回收后的廢液；將回收后的廢液降解得到降解后的廢液；降解后的廢液絮凝并浮選得到絮凝物；將絮凝物與液體分離得到油氣田壓裂液配制用液。專利CN101608543以破膠，加絮凝劑、粘泥剝離劑或殺菌劑進行懸浮物沉積、殺菌，過濾回收，再次經(jīng)過精密過濾器精過濾，在過濾液中加入生物酶制劑等，徹底地解決了壓裂返排液的環(huán)境污染問題。杜貴君在2012年《油氣田環(huán)境保護》第4期發(fā)表的“油田壓裂返排液處理技術實驗研宄” 一文中提出了對壓裂返排液廢液采用絮凝、微波強氧化、活性炭氈處理、納濾/反滲透集成處理工藝處理后，壓裂返排液中的CODCr可以達到GB 8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準要求。
[0006]但是上述這些處理壓裂返排液的工藝普遍存在以下問題:
O需要用特殊的生物藥劑，處理工藝復雜，工藝過程不易控制，不適合野外操作，處理費用高。
[0007]2)大量的藥劑化處理過程引入新的污染源，可能產(chǎn)生其他污染或存在潛在威脅，增大資源回收利用難度。
[0008]3)處理效率低，不能完全滿足井場的無害化處理要求。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液系統(tǒng)集成化處理回用工藝，實現(xiàn)對頁巖施工壓裂返排液的低成本、無害化治理。
[0010]本發(fā)明的一個實施例提供了一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液系統(tǒng)集成化處理回用工藝，包括以下步驟:
對壓裂返排液進行電磁分離處理；
對經(jīng)過電磁分離處理的壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理，得到回用水及含水污泥絮體；
將含水污泥絮體進行脫水處理。
[0011]優(yōu)選地，對壓裂返排液進行電磁分離處理的步驟包括:
將壓裂返排液泵入反應器中，調節(jié)電流為0~200A，電壓為0~500V，電磁處理時間為25?60 min ；
調節(jié)電磁處理后的壓裂返排液的pH值為6~9 ;
將調節(jié)PH值的壓裂返排液溢流到曝氣室中，將部分低價金屬離子氧化，曝氣時間為5?10 min0
[0012]優(yōu)選地，對經(jīng)過電磁分離處理的壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理，得到回用水及含水污泥絮體的步驟包括:將經(jīng)過曝氣處理的裂返排液加入到碳管膜裝置中進行深度脫油、除硬和固液分離處理。
[0013]優(yōu)選地，工藝還包括將脫水后的污泥絮體進行無害化處理的步驟。
[0014]本發(fā)明提供的頁巖氣開發(fā)壓裂返排液處理回用工藝，具有如下有益效果:
1、使用本工藝的系統(tǒng)集成化程度高、結構緊湊、布局合理，設備均安裝于集裝箱內，便于在各井場移動處理。
[0015]2、工藝步驟簡單、可控性好，無需添加處理藥劑，也不需要復雜的化學處理過程；電磁分離系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氧化物比藥劑法的活性高，凝聚吸附能力強，處理效果好。
[0016]3、該工藝固液分離過程將除硬、除油和固液分離處理等工藝段進行整合在一個裝置內，提高了處理效率，節(jié)約了設備占地空間和能耗。
[0017]因此，該套頁巖氣開發(fā)鉆井壓裂返排液回收處理工藝不僅能夠達到頁巖氣專標委擬發(fā)布的《頁巖氣藏壓裂返排液回收和處理方法》回用水質標準要求，實現(xiàn)壓裂返排液回收利用；而且整個系統(tǒng)高度集成，是環(huán)保型處理工藝。另外，該處理工藝適于在各場地施行，具有廣闊的應用空間。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明具體實施例對本發(fā)明技術方案進行清楚、完整地描述。
[0019]在本發(fā)明的一個實施例中，頁巖氣開發(fā)壓裂返排液回收工藝可以包括以下步驟:
1.對壓裂返排液進行電磁分離處理；
即利用電化學原理，借助外加高電壓作用產(chǎn)生電化學反應，把電能轉化為化學能，在反應槽中，對壓裂返排液廢水中的有機或無機污染物質進行一體化氧化及還原反應，進而凝聚、浮除，將污染物從水體中分離，可以有效地去除廢水中的Cr6+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+等重金屬，CN、油脂、磷酸鹽以及COD、SS與色度等各種有害污染物。電磁分離處理可去除廢水中95%以上懸浮物、90%以上重金屬、60%以上C0D、60%以上乳化油，95%以上的細菌類。
[0020]在本發(fā)明的一個實施例中，對壓裂返排液進行電磁分離處理的步驟還可以包括以下步驟:
將壓裂返排液泵入反應器中，調節(jié)電流為0~200A，電壓為0~500V，電磁處理時間為25?60 min ；
調節(jié)電磁處理后的壓裂返排液的pH值為6~9 ;
在本發(fā)明的一個實施例中，可以采用管道加藥器加入極少量的堿性無機試劑，無機試劑的加入不能影響后續(xù)回用水配置壓裂返排液，堿性試劑可以為NaOH、CaO、Ca (OH)2^NaCO3.NaHCO3中的一種。
[0021]將調節(jié)pH值的壓裂返排液溢流到曝氣室中，將部分低價金屬離子氧化，用于廢液中充分流動和氧化，使低價金屬離子和有機物氧化析出，曝氣時間可以為5~10 min。
[0022]在本發(fā)明的具體實施過程中，可以根據(jù)不同的水質情況，適當調整以上工藝參數(shù)。
[0023]2.對經(jīng)過電磁分離處理的壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理，得到回用水及含水污泥絮體；得到的回用水的含油率〈5 mg/L，可以直接作為配置壓裂液的回用水。
[0024]在本發(fā)明的一個實施例中，對壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理的裝置可以是由多只串聯(lián)的碳管膜組成，壓裂返排液廢液直接進入碳管膜裝置。由于特殊的親水疏油性能，碳管膜能夠同步進行脫油和去懸浮物處理。通過調節(jié)碳管膜的壓力和流量可以同時去除油分和固體，因此，固液分離處理時不需要添加任何絮凝劑和輔助設備。
[0025]在本發(fā)明的一個實施例中，碳管膜所用壓力為0.3~1 MPa，反洗壓力為0.6~1.5MPa，反洗時間為5~10 min。
[0026]在本發(fā)明的一個實施例中，回用水直接進入產(chǎn)水罐；固液分離產(chǎn)生的濃水進入脫水系統(tǒng)，濃水的含水率>90%，碳管膜系統(tǒng)的回收率為85~95%。
[0027]3.將含水污泥絮體進行脫水處理。
[0028]在本發(fā)明的一個實施例中，將含水污泥絮體進行脫水處理包含兩個步驟，第一步使含水污泥絮體通過單帶重力污泥濃縮區(qū)，第二步含水污泥絮體通過雙帶壓濾污泥脫水區(qū)，固體顆粒的捕捉率可以達到80~95%。在對鉆井廢液和壓裂返排廢液的污泥進行脫水時，脫水后的污泥固含量可以達到30~40%干重。
[0029]在本發(fā)明的一個實施例中，脫水后的污泥按照《四川油氣田鉆井廢棄物無害化處置技術規(guī)范》(Q/SY XN 0276-2007)相關要求，進行無害化填埋處理。填埋體的強度和浸出液都滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準》(GB18599-2001)、《四川油氣田鉆井廢棄物無害化處置技術規(guī)范》(Q/SY XN 0276-2007)、《污水綜合排放標準》(GB8978-1996) 一級標準的相關規(guī)定。
[0030]雖然以上述較佳的實施例對本發(fā)明做出了詳細的描述，但并非用上述實施例限定本發(fā)明。本領域的技術人員應當意識到在不脫離本發(fā)明技術方案所給出的技術特征和范圍的情況下，對技術特征所作的增加、以本領域一些同樣內容的替換，均應屬本發(fā)明的保護范 y
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【主權項】
1.一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液系統(tǒng)集成化處理回用工藝，其特征是，包括: 對所述壓裂返排液進行電磁分離處理； 對所述經(jīng)過電磁分離處理的壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理，得到回用水及含水污泥絮體； 將所述含水污泥絮體進行脫水處理。2.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征是，所述電磁分離處理的步驟包括: 將壓裂返排液泵入反應器中，調節(jié)電流為0~200A，電壓為0~500V，電磁處理時間為25?60 min ； 調節(jié)所述電磁處理后的壓裂返排液的PH值為6~9 ; 將所述調節(jié)PH值的壓裂返排液溢流到曝氣室中，將部分低價金屬離子氧化，曝氣時間為 5~10 min。3.根據(jù)權利要求2所述的工藝，其特征是，所述對經(jīng)過電磁分離處理的壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理，得到回用水及含水污泥絮體的步驟包括: 將所述經(jīng)過曝氣處理的裂返排液加入到碳管膜裝置中進行深度脫油、除硬和固液分離處理。4.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征是，還包括: 將所述脫水后的污泥絮體進行無害化處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液系統(tǒng)集成化處理回用工藝，包括以下步驟：對壓裂返排液進行電磁分離處理；對經(jīng)過電磁分離處理的壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理，得到回用水及含水污泥絮體；將含水污泥絮體進行脫水處理。用本發(fā)明的工藝處理壓裂返排液時工藝步驟簡單、可控性好，無需添加處理藥劑，也不需要復雜的化學處理過程；電磁分離系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氧化物比藥劑法的活性高，凝聚吸附能力強，處理效果好。使用本工藝的系統(tǒng)集成化程度高、結構緊湊、布局合理，設備均安裝于集裝箱內，便于在各井場移動處理。
【IPC分類】C02F11/12, C02F9/06
【公開號】CN104891720
【申請?zhí)枴緾N201510238635
【發(fā)明人】喻科, 王用
【申請人】成都恩承油氣有限公司, 四川蓉瑞華寶科技有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月12日