一種壓裂返排液的處理方法與流程
2023-05-17 11:56:31 3
本發明涉及油氣田開採汙水處理
技術領域：
，尤其涉及一種壓裂返排液的處理方法。
背景技術：
：壓裂作為油氣田勘探和開發不可缺少的一項重要技術手段，主要用於改善低滲透油藏及非常規油氣藏的油氣層滲透能力，新井試氣、老區油井挖潛以及水井增注等。壓裂作業結束後，返排的壓裂液中既含有大量胍膠、甲醛、石油類及各種添加劑，地層深處帶出的粘土顆粒和巖屑，使得壓裂返排液具有高COD、高穩定性、高粘度和高濁度等特點，特別是其中一些不易淨化的親水性有機添加劑，難以從廢水中除去。若壓裂返排液不經處理直接外排或長期堆積井場，將會滲透至地層，導致周圍土壤結鹽鹼化並汙染地表水系，嚴重破壞生態環境。隨著油氣資源開發中面臨日益嚴重的水資源挑戰，如水資源消耗巨大、壓裂返排液及氣田水水量大、壓裂返排液及氣田水成分複雜，處理難度大等，開展處理壓裂返排液處理技術研究，對於節約水資源、減小環境汙染顯得意義重大。考慮胍膠壓裂返排液複雜，處理難度大，需要多段處理工藝才能徹底分解有機汙染物，通過是破膠、絮凝、氧化、膜分離等多種方法聯合使用，常規處理的最終目標是外排或者回注。儘管目前國內的胍膠壓裂返排液處理技術達到了一定水平，但都或多或少存在一些缺陷，如為脫穩破膠和絮凝，除去返排液中膠質懸浮物，需使用大量化學藥劑，處理成本高，且易造成二次汙染；微生物厭氧或好氧發酵法能耗小、處理成本低，且能起到殺菌的作用，但處理時間長，控制因素較為複雜，還需與可生物降解的絮凝劑結合，避免汙泥的二次汙染；現有處理方法和工藝流程相對固定，但壓裂返排液成分複雜、體系多變，難以確保處理後的返排液有效達到國家相關排放或回用標準。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術存在的不足提供一種壓裂返排液的處理方法，該處理方法能減少化學藥劑的引入和用量，降低成本，且處理後的返排液能夠實現循環利用配製壓裂液或者回注地層。。本發明所採用的技術方案為：一種壓裂返排液的處理方法，其特徵在於：包括如下步驟：(1)將壓裂返排液進行電絮凝處理；(2)將電絮凝處理後的廢液進行氣浮沉降；(3)將氣浮沉降處理後的上清液體進行電化學深度氧化處理；(4)將進行電化學深度氧化處理後的廢液進行過濾處理，實現回排或外排。優選的，一種壓裂返排液的處理方法，包括如下步驟：(1)將壓裂返排液進行臭氧氧化破膠處理；(2)將經過臭氧氧化處理後的廢液進行電絮凝處理；(3)將電絮凝後的廢液進行氣浮沉降；(4)將氣浮沉降處理後的上清液體進行電化學深度氧化處理；(5)將進行電化學深度氧化處理後的廢液進行過濾處理，實現回排或外排。優選的，臭氧濃度為臭氧濃度為50-80mg/L，臭氧破膠反應時間為5-10min。優選的，臭氧氧化破膠處理使用添加錳砂催化劑填料層，其粒徑為10-12mm。優選的，在電絮凝之前還進行化學絮凝步驟，化學絮凝採用絮凝劑、助凝劑，絮凝劑選用聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵中的至少一種；助凝劑聚丙烯醯胺溶液；絮凝劑投加量為1000-2000mg/L，助凝劑投加量為10-20mg/L。優選的，電絮凝採用鋁或鐵電極，電絮凝反應時間為2min-4min。優選的，氣浮沉降步驟中的氣水混合比例為：1％-5％，氣浮反應時間為5min-10min，沉降後的處理液進行離心脫固，離心脫固後的液體再次進行循環處理，離心脫固後的廢渣進行回收。優選的，電化學深度氧化步驟中，陽極採用二氧化鉛、二氧化鈦、鉑銥合金、摻硼金剛石中的一種，陰極採用鉛、鈦、石墨中的一種，電化學深度氧化反應時間為20-30min。優選的，過濾處理步驟分為粗過濾和精過濾串聯單元，兩者採用的濾芯的粒徑分別為10-20μm和2-5μm。優選的，所述壓裂返排液為胍膠壓裂返排液或滑溜水體系壓裂返排液。本發明所取得的有益效果為：1、本發明採用電絮凝和電化學氧化取代化學絮凝和化學氧化，輔以溶氣氣浮和過濾，有效減少新化學藥劑的引入和用量，緩解廢水中化學溶解性幹擾離子的再次介入，有助於減少二次汙染風險並降低成本，且處理後的返排液能夠實現循環利用配製壓裂液或者回注地層；2、壓裂返排液進行臭氧氧化完成破膠預處理，降低流體入口端粘度，並緩解返排液中化學溶解性幹擾離子的再次介入，減少二次汙染風險。附圖說明圖1為本發明的實施例一種的工藝流程圖。具體實施方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。實施例1：本實施例是用於處理海洋油井增產作業產生的羥丙基胍膠體系壓裂返排液。處理量：20m3/h，進水水質：PH＝7.5，水中懸浮物為893mg/L，COD為3700mg/L，其處理方法為：1)、將壓裂返排液進行臭氧氧化破膠處理，用於降低流體入口端粘度，並緩解返排液中化學溶解性幹擾離子的再次介入，減少二次汙染風險。其中，臭氧氧化破膠處理中的臭氧氣體呈納米級微氣泡，以提高氧化速度和氧化效率。臭氧破膠反應中，臭氧濃度為50mg/L，臭氧破膠反應時間為5min。臭氧破膠反應的原理為：O3+OH-→HO2·+·O2O3+·O2→·O3+O2O3+HO2·→HO·+2O2。該步驟通過反應生成HO·(羥基自由基)，達到破膠效果。2)、經破膠後的返排液進入綜合絮凝處理。該步驟在綜合絮凝處理裝置處理，綜合絮凝裝置包括電絮凝和化學絮凝兩個處理單元，兩者通過調整閥門可以實現串、並聯使用。電絮凝處理單元採用鋁或鐵電極，通過形成鋁或鐵的氫氧化物，即「微絮凝體」實現返排液中懸浮顆粒和膠體汙染物失穩和絮凝體；化學絮凝單元採用管道混合器快速混合返排液與多種藥劑，如絮凝劑、混凝劑、助凝劑等，以生成均勻的絮狀物。其中的懸浮顆粒、膠體汙染物等在電場的作用下失去穩定並與微絮凝劑結合形成大絮體，降低返排液色度；一般情況下僅採用電絮凝處理單元，必要時兩者聯合使用，以減少化學藥劑引起的二次汙染。本實施例，以先經過化學絮凝後再進行電絮凝，化學絮凝採用絮凝劑、助凝劑。絮凝劑選用無機高分子絮凝劑溶液，無機高分子絮凝劑溶液為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵中的至少一種；助凝劑聚丙烯醯胺溶液；絮凝劑投加量為1500mg/L，助凝劑投加量為15mg/L。電絮凝反應時間為2min。電絮凝反應的原理為：(以鐵電極為例)Fe－2e→Fe2+2H++2e→H2↑Fe2++2(OH-)→Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)34OH-－4e→2H2O+O2↑。3)、經步驟2處理後的液體與溶氣水混合後進行氣浮沉降處理，其中，處理裝置為氣浮沉降罐，進入氣浮沉降罐，利用氣浮原理去除石油類物質；氣浮沉降罐集沉降、氣浮除油功能為一體，以提高沉降罐油水分離效果，降低出水含油量，保證後續過濾系統處理水質。氣浮除油採用溶氣泵加壓溶氣氣浮，確保氣泡細微、彌散均勻，以提高氣浮處理效果，氣水混合比例為1％,氣浮反應時間為5min；沉降罐與離心脫固裝置相連，用於對絮凝沉降後的處理液進行排泥，產生的汙水重新進入處理系統中，沉降反應時間為15min。4)、對步驟3處理後的液體進行電化學深度氧化處理，通過電極反應直接和間接地對汙染物實施氧化降解，有效降液體中的CODcr濃度，去除廢水的生物毒性；其中電解池中陽極採用高催化活性、高析氧過電位和高穩定性的電極，如二氧化鉛、二氧化鈦、鉑銥合金、摻硼金剛石等；陰極採用鉛、鈦、石墨等，電化學深度氧化反應時間為20min。電化學深度氧化反應的原理為：(以摻硼金剛石電極為例)2H2O+BDD→2BDD·OH+2H++2e-有機物+BDD·OH→CO2+H2O+BDDNH4-N+BDD·OH→N2↑+H2O+BDD。5)、對步驟4處理後的液體進行過濾處理，實現回用或外排。上述過濾處理分為粗過濾和精過濾串聯單元，兩者採用的濾芯的粒徑分別為10μm和2μm。在每一處理階段設有取樣口，便於檢測進出水指標，分析不同階段的處理效果，及時調整下一階段的處理工藝，確保處理後的壓裂返排液達到回用或外排的水質要求。經本方法處理後的出水水質測定結果：實施例2：本實施例是用於處理無需氧化破膠處理的滑溜水體系壓裂返排液。處理量：20m3/h，進水水質：PH＝6.9，水中懸浮物為1000mg/L，COD為2702.3mg/L，其操作步驟為：1)、將滑溜水壓裂返排液泵入化學絮凝單元，化學絮凝採用絮凝劑、助凝劑。絮凝劑選用無機高分子絮凝劑溶液，無機高分子絮凝劑溶液為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵中的至少一種；助凝劑聚丙烯醯胺溶液；絮凝劑投加量為1500mg/L，助凝劑投加量為15mg/L；然後進入電絮凝反應單元，其中的懸浮顆粒、膠體汙染物等在電場作用下失去穩定並與微絮凝劑結合形成大絮體，電絮凝反應時間為3min；2)、經步驟1處理後的液體與溶氣水混合後進入氣浮沉降罐，氣水混合比例為3％,氣浮反應時間為7min；沉降罐與離心脫固裝置相連，用於對絮凝沉降後的處理液進行排泥，產生的汙水重新進入處理系統中，沉降反應時間為30min。3)、對步驟2處理後的液體進行電化學深度氧化處理，電化學深度氧化反應時間為26min。4)、對步驟3處理後的液體進行過濾處理，兩者採用的濾芯的粒徑分別為20μm和5μm實現回用或外排。經本方法處理後的出水水質測定結果：實施例3：本實施例是用於處理無需氧化破膠處理的滑溜水體系壓裂返排液。處理量：20m3/h，進水水質：PH＝6.9，水中懸浮物為1000mg/L，COD為2702.3mg/L，其操作步驟為：1)、將滑溜水壓裂返排液泵入電絮凝反應單元，其中的懸浮顆粒、膠體汙染物等在電場作用下失去穩定並與微絮凝劑結合形成大絮體，電絮凝反應時間為4min；2)、經步驟1處理後的液體與溶氣水混合後進入氣浮沉降罐，氣水混合比例為5％,氣浮反應時間為10min；沉降罐與離心脫固裝置相連，用於對絮凝沉降後的處理液進行排泥，產生的汙水重新進入處理系統中，沉降反應時間為20min。3)、對步驟2處理後的液體進行電化學深度氧化處理，電化學深度氧化反應時間為30min。4)、對步驟3處理後的液體進行過濾處理，兩者採用的濾芯的粒徑分別為16μm和4μm實現回用或外排。經本方法處理後的出水水質測定結果：實驗過程pH懸浮物(mg/L)石油類(mg/L)CODCr(mg/L)處理前6.9100030.72702.3處理後6.718.53.2925重複利用標準6-92551000當前第1頁1 2 3