本實用新型涉及頁巖油氣鉆井壓裂返排液處理,具體地講是一種撬裝式壓裂返排液處理系統。
背景技術:
水力壓裂是開采頁巖油氣時所使用的一種鉆井技術,是一項有廣泛應用前景的油氣井增產措施。
水力壓裂就是利用地面高壓泵,以超過地層吸收能力的排量將較高粘度的液體(壓裂液)持續不斷的泵入井內從而在地層中形成高壓,當這種壓力超過井底附近油層巖石的破裂壓力時,油層將被壓開并產生裂縫。隨著壓裂液持續不斷的泵入裂縫會繼續向油層內部擴張。為了保持壓開的裂縫處于張開狀態,接著向油層擠入帶有支撐劑(通常石英砂)的攜砂液,當攜砂液進入裂縫之后,一方面可以使裂縫繼續向前延伸,另一方面可以支撐已經壓開的裂縫,使其不致于閉合。再接著注入頂替液,將井筒的攜砂液全部頂替進入裂縫,用石英砂將裂縫支撐起來。最后,注入的高粘度壓裂液會自動降解排出井筒之外,在油層中留下一條或多條長、寬、高不等的裂縫,使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。
壓裂液主要由多種有機物如高濃度胍膠,石油類及其他十幾種添加劑組成,因此壓裂液具有高COD,高穩定性,高粘度等特點。水力壓裂施工后返排到地面的壓裂液(壓裂返排液)如果不經處理直接排放,將會對周圍環境以及地表水造成嚴重污染,尤其是在環境敏感地區造成的危害將更為嚴重。
壓裂液成分的復雜性導致壓裂返排液處理難度相對其他工業廢水加大,使用單一工藝不能滿足排放要求,因此目前國內外壓裂返排液的處理一般是采用組合工藝。現有的處理技術及方法雖然都有一定的處理效果,從實際運用效果來看主要存在以下弊端:1、藥劑的使用量大,致使藥劑成本大,而且過量藥劑的添加易對環境造成二次污染; 2、組合工藝流程長,導致能源的消耗量大,占地面積大,操作流程復雜;3、處理周期長;4、處理效果不穩定。
因此,研發經濟有效的壓裂返排液無害化處理處理十分必要和迫切。
技術實現要素:
本實用新型的目的是為了解決上述技術問題,提供一種撬裝式壓裂返排液處理系統,該處理系統采用先進的處理單元組合,縮短了壓裂返排液處理系統的工藝單元數目,使系統結構緊湊,大幅度減少系統占地面積,降低藥劑使用量,從而降低處理成本,簡化操作流程,縮短處理周期,處理效果穩定,出水可以滿足壓裂液基液配制要求,能用來配制新的壓裂液,不僅從根本上解決了油氣田壓裂返排液外排對周圍環境以及地表水造成的嚴重污染,同時可以節省壓裂液配制現場清潔水源。
實現本實用新型的技術方案是:一種撬裝式壓裂返排液處理系統,其特征在于:包括預處理單元、初級氧化單元、高級氧化單元以及微濾膜過濾單元;所述預處理單元包括第一反應池、重力沉淀分離池和第一緩沖池,所述預處理單元還包括復配藥劑加藥罐、攪拌裝置以及投加計量泵;第一緩沖池出水經過泵泵入初級氧化單元;所述初級氧化單元包括第二反應池、重力沉淀分離池和第二緩沖池,所述初級氧化單元還包括芬頓藥劑加藥罐、攪拌裝置以及投加計量泵;第二緩沖池出水泵入高級氧化單元;所述的高級氧化單元出水進入微濾膜過濾單元。
所述的微濾膜過濾單元裝有PVDF聚偏氯乙烯中空纖維微濾膜。所述的微濾膜過濾單元采用0.22μ的PVDF聚偏氯乙烯中空纖維微濾膜,操作壓力2bar,過濾方式采用全流過濾或者錯流過濾方式。
所述的處理系統還包括兩個污泥排污泵。
所述的重力沉淀分離池是PP斜板沉降器。
所述的高級氧化單元前安裝有200μ的保安過濾器。
所述的高級氧化單元安裝有可以調節電流0-200A的開關以及冷卻循環水系統。
所述的處理系統是撬裝式安裝系統,可以置于一個載重車上運輸。
所述處理系統還包括各單元件的連接管路,提升泵以及對各設備進行實時監測和自動化控制的電氣控制系統。
本實用新型實用新型的有益效果是:
1、采用復配的預處理藥劑進行預處理,可以減輕固體雜質對后續工藝的影響,最大程度避免對后續工藝中設備的損耗,同時去除大部分易降解的COD,大幅度降低后續工藝的處理負荷;
2、采用兩級氧化單元,在初級化學氧化單元的基礎上進行電化學高級氧化處理;
3、高級氧化單元采用金剛石摻硼薄膜電極電化學方法處理難降解的COD,減少了藥劑的添加;
4、采用微濾膜過濾單元進一步去除廢水中的微細懸浮顆粒和細菌,從而可以保證用出水配制的壓裂液滿足中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5107-005。
5、該實用新型與現有的處理系統相比,采用了最有效的工藝路線,通過低能耗、高效率工藝單元的有機結合,實現了壓裂返排液的無害化處理的同時,減少壓裂液配制過程中水源的短缺,為油田地區壓裂返排液的處理提供了全新的技術模式。
6、該成果的推廣應用,使壓裂返排液的生產、回用、無害化處理形成一套完整的循環產業鏈,充分體現了循環經濟和可持續發展的理念。對踐行綠色節能減排和環境保護,促進企業與社會、環境的協調發展具有重要的現實意義。
附圖說明
圖1為本實用新型結構示意圖。
圖中標號:1—預處理單元,2—初級氧化單元,3—高級氧化單元,4—微濾膜過濾單元,5—污泥收集單元,6—調節處理單元,7—加藥罐。
具體實施方式
下面通過具體實施方式結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
如圖1所示,一種撬裝式壓裂返排液處理系統,包括預處理單元1、初級氧化單元2、高級氧化單元3以及微濾膜過濾單元4;所述預處理單元1包括第一反應池、重力沉淀分離池和第一緩沖池,所述預處理單元1還包括復配藥劑加藥罐7、攪拌裝置以及投加計量泵;所述的預處理單元1前還可包括對壓裂返排液的均質均量調節處理單元6。第一緩沖池出水經過泵泵入初級氧化單元2;所述初級氧化單元2包括第二反應池、PP斜板沉降器和第二緩沖池,所述初級氧化單元2還包括芬頓藥劑加藥罐7、攪拌裝置以及投加計量泵;第二緩沖池出水泵入高級氧化單元3;所述的高級氧化單元3前安裝有200μ的保安過濾器。 所述的高級氧化單元3安裝有可以調節電流0-200A的開關以及冷卻循環水系統。所述的高級氧化單元3出水進入微濾膜過濾單元4;所述的微濾膜過濾單元4裝有PVDF聚偏氯乙烯中空纖維微濾膜。所述的處理系統還包括兩個污泥排污泵,將初級氧化單元2和高級氧化單元3的泥漿定期通過排污閥泵入污泥收集單元5。
該處理系統是撬裝式安裝系統,可以置于一個載重車上方便運輸。所述處理系統還包括各單元件的連接管路,提升泵以及對各設備進行實時監測和自動化控制的電氣控制系統。
本實用新型的工作過程是:原水經過調至均勻后進入預處理單元1。原水在第一反應池停留時間在1-3h后進入重力沉淀分離池,分離出的上清液溢流到第一緩沖池,調節第一緩沖池出水PH到2-4后通過提升泵泵入初級氧化單元2。控制第二反應池水流停留時間在1-3h后調節第二反應池溢流出水PH到9-12后進入重力沉淀分離池, 分離出的上清液溢流到第二緩沖池,第二緩沖池出水通過提升泵泵入高級氧化單元3。控制高級氧化單元3電流在1-150A,反應1-5h后高級氧化單元3出水進入微濾膜過濾單元4。所述的微濾膜過濾單元4采用0.22μ的PVDF聚偏氯乙烯中空纖維微濾膜,操作壓力2bar,過濾方式采用全流過濾或者錯流過濾方式。用經微濾膜過濾單元4處理后的出水配制的壓裂液可以保證滿足中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5107-005。預處理和初級氧化單元2的泥漿定期通過排污閥泵入污泥收集單元5。
以上應用了具體個例對本實用新型進行闡述,只是用于幫助理解本實用新型,并不用以限制本實用新型。對于本實用新型所屬技術領域的技術人員,依據本實用新型的思想,還可以做出若干簡單推演、變形或替換。