一種壓裂返排液的處理方法技術

本發明專利技術公開了一種用于油田、天然氣、頁巖氣等非常規油氣田的水平井壓裂開采中的返排液處理方法，該方法包括將壓裂返排液首先進行絮凝沉淀除成垢元素處理之后，在利用聲光電激發效應將廢水中氯離子轉化成次氯酸根和氯氣進行深度氧化，全流程不需要外加氧化劑，而且只設置了除去影響壓裂液配液的成分，其他有用成分全部或部分保留，不僅減少了廢液處理成本，還可以降低壓裂液配液時助劑的添加成本。使得整個工藝流程簡短，成本低，效率高。特別適合于處理高含油、高COD、高濁度的水平井壓裂施工的返排液和各種油田產出的廢水。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種油田、天然氣、頁巖氣等非常規油氣田的開采過程中的大型壓裂施工時返排液處理工藝方法，尤其是水平井壓裂返排液的處理方法，屬于油氣田開采中污水處理

技術介紹
大型水平井壓裂是油田、天然氣、頁巖氣等非常規油氣田開采的基本方式，在壓裂施工結束后將有1(Γ30%的壓裂液從地層中返排出來，稱之為壓裂返排液。其中含有石油類烴、增稠劑、殺菌劑、降阻劑等多種助劑，以及較多的無機離子，成分很復雜，屬于高鹽份、高濁度、高有機物負荷的難處理廢水，直接外排將形成嚴重污染，影響周圍水質環境。現有處理壓裂返排液主要工藝有 1、生化處理方法微生物利用廢水中的有機物為營養源，通過分解代謝作用而降解污染物。由于地層情況復雜，壓裂返排液成分多，可生化性較差，尋找和培養分解有機污染物的微生物種群困難，效果差，處理時間長，一般需要半個月，甚至更長，這種處理方法效果不好，投資較大，成本高。2、普通氧化方法此方法是目前處理返排液最主要的方法，通過向體系中加入氯氣、次氯酸鹽、雙氧水等各種氧化劑，使有機物結構發生碳鏈裂解，最終氧化成水和二氧化碳，從而降低廢水中COD值，由于不同種類氧化劑的氧化能力不同，一般需要多種氧化劑復合作用，或者多段氧化工藝，才能達到目標，而且最重要的是，這些氧化劑都是外加藥劑，成本較高。3、濕法氧化方法在高溫高壓體系中進行外加氧化劑對廢水進行氧化，使得有機物能比較快速分解降解。這種工藝氧化程度比較好，但投資和成本都比較高，高溫高壓體系操作復雜，安全性要求高，未見有工業運用。4、電絮凝法電絮凝是在普通絮凝的過程中，添加一個電場，以鐵鋁等金屬為陽極，在電場作用下金屬溶解產生陽離子在進入水體中，與有機物發生氧化還原反應，同時絮凝沉降。實際上電絮凝過程中的電解反應需要消耗較多鐵和鋁，屬于外加氧化劑處理方法。5、微電解法微電解法是利用金屬腐蝕原理，在Fe和C之間存在1. 2V的電極電位差，因而形成無數的微電池系統，對廢水中有機物進行氧化的工藝。但因為電位差很小，停留時間太長，針對性不強，作用效果很有限。6、膜分離法膜分離法是以各種口徑的過濾膜材料為介質，以孔徑篩分為主要去除污染物手段，以跨膜壓差為驅動力，將大分子截留，以達到污水凈化處理的技術，過濾膜處理一般只用在水質深度精細處理的情況。壓裂返排液成分復雜，處理難度大，需要多段處理工藝才能徹底分解有機污染物，通常是破膠、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。使得現有處理工藝流程長，成本高，投資大，工藝很復雜，而且處理效果不理想。
技術實現思路
本專利技術針對現有返排液處理工藝中存在的諸多不足，提出一種全新處理思路，就是最大限度的利用廢水中的有用成分，定點清除返排液中對配置壓裂液有害的成分，使返排液經過處理后，達到配液要求，繼續用來配置壓裂液。本專利技術的目的是將壓裂返排液處理成可以用來繼續配置壓裂液的水源，從而實現水資源的循環利 用和零外排效果。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案一種壓裂返排液處理方法，該方法步驟如下I )，壓裂返排液進行絮凝沉淀，然后進行過濾，除去成垢元素；2)，過濾沉淀之后的溶液進入自氧化發生裝置，利用激發效應將廢水中氯離子轉化成次氯酸根和氯氣后繼續攪拌進行氧化曝氣反應；3)，將步驟2中經過氧化曝氣反應的液體進行液固分離，得到處理后的壓裂返排液。所述步驟I)中壓裂返排液進行絮凝沉淀是通過加入絮凝劑實現的，所述絮凝劑包括碳酸鈉、氫氧化鈣、氫氧化鈉、PAM、PAC、PFS中的一種或多種。所述絮凝劑的用量分別為以質量百分含量計，或以質量倍數計，碳酸鈉添加量為待處理溶液的O. 4-2% ;氫氧化鈣添加量為待處理溶液的O. Γ0. 8% ;氫氧化鈉添加量為待處理溶液的O. Γ0. 5% ;絮凝劑PAM添加量為待處理溶液的2 IOm g/1 ;PAC添加量為待處理溶液的O.1 O. 6% ；PFS添加量待處理溶液的為O.1 O. 6% ；所述步驟2)中激發效應是通過聲、光、電的激發效應實現的。所述步驟2)中激發效應是通過超聲波、微波、紫外光中的任意一種或多種，與電解相配合實現激發效應。所述超聲波為超聲波發生器產生的17. 5-22. 5Hz超聲波；微波為微波發生器產生的2450MHz±50Hz微波；紫外光為紫外光發生器產生的波長在100_275nm范圍的紫外光。所述電解為通過電解池中進行的電解反應實現的，電解池中陽極材料使用鉬及鉬銥合金、鈦、或包裹貴金屬涂層的鈦，石墨或鉛銻氧化物合金電極的任意一種；陰極材料使用不銹鋼，石墨，鈦或鉛的任意一種。電流1-50A,電壓1-20V,極板間距10-500mm,極板面積100-2500cm2，電解時間，O. 5_10h。所述貴金屬為鉬、釕、鈀、銥中的任意一種或多種。應用于本專利技術處理方法的自氧化發生裝置，包括電解池，電極，氣體接收器，曝氣裝置，激發發生器；所述電極放置在電解池內，電解池上部為氣體接收器，電解池下部與曝氣裝置連接，氣體接收器與曝氣裝置通過管道連接；激發發生器位于電解池旁可作用到電解池內液體的位置。所述激發發生器，包括超聲波發生器、微波發生器、紫外光發生器中的任意一種或多種的集合；所述電極極板間距10-500mm,極板面積100_2500c m2。更具體的說，本專利技術方法步驟及說明如下1、壓裂返排液首先加入絮凝劑進行絮凝沉淀除成垢元素處理，使部分有機污染物除去的同時，將影響配液的成垢元素一并除去到不影響配液的程度；絮凝劑有碳酸鈉、氫氧化鈣、氫氧化鈉，以及PAM、PAC、PFS等藥劑中的一種或多種。具體的用量為碳酸鈉按照與成垢元素化學反應計量的1. 2-1. 5倍加入；氫氧化鈣按照待處理溶液的O. Γ0. 8%加入；氫氧化鈉按照待處理溶液的O. Γ0. 5%加入；絮凝劑PAM按照待處理溶液的2 10m g/1加入；PAC按照待處理溶液的O. Γ0. 6%加入；PFS按照待處理溶液的為O. Γ0. 6%加入2、過濾沉淀之后的溶液進入自氧化發生裝置，利用聲光電激發效應將廢水中氯離子轉化成次氯酸根和氯氣，聲光電激發效應促進水中氯離子轉化成次氯酸根和氯氣，同時增強電解生成的氧化劑的活性，促進其對溶液中影響配液的成分的去除；由于新生態的氧化劑具有活性高、氣泡粒度小的特點，在曝氣過程中與溶液接觸充分，因而利用率高，氧化效果好，石油類烴和有機物分解比較徹底，可以明顯的降低溶液的COD和其他影響配液成分的濃度，使之達到能配液的要求。 3、過濾后的液體進入自氧化裝置，本裝置包括電解池、陰極和陽極、激發發生器、氣體接收器與曝氣裝置；激發發生器包括超聲波發生器、紫外光發生器和微波發生器。其中陽極材料使用鈦，包裹貴金屬涂層的鈦，貴金屬包括鉬、釕、鈀等，石墨或其它復合金屬材料；陰極材料使用鐵，石墨，鈦或其它復合金屬材料；電流1-50Α，電壓1-20V，極板間距10-500mm，極板面積100_2500cm2，電解時間，O. 5_10h。同時使用頻率范圍在17. 5-22. 5Hz的超聲波，或是使用波長在100-275nm范圍的紫外光，或是頻率在2450MHz ± 50Hz微波配合電場使用，以促進水中氯離子轉化成次氯酸根和氯氣，同時增強電解生成的氧化劑的活性，促進其對溶液中影響配液的成分的去除。基本的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓裂返排液的處理方法，其特征在于，該方法步驟如下：1)?，壓裂返排液進行絮凝沉淀，然后進行過濾，除去成垢元素；2)?，過濾沉淀之后的溶液進入自氧化發生裝置，利用激發效應將廢水中氯離子轉化成次氯酸根和氯氣后繼續攪拌進行氧化曝氣反應；3)?，將步驟2中經過氧化曝氣反應的液體進行液固分離，得到處理后的壓裂返排液。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：吳萌，陳雁南，王俐，萬用波，王永光，原帥，姜長輝，劉慶，張建華，李強，
申請(專利權)人：北京礦冶研究總院，
類型：發明
國別省市：