压裂返排液处理装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107176731A(43)申请公布日2017.09.19(21)申请号201610133355.7(22)申请日2016.03.09(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院(72)发明人李宏伟李怀印吕成远伦增珉潘伟义王海涛(74)专利代理机构北京思创毕升专利事务所11218代理人孙向民廉莉莉(51)Int.Cl.C02F9/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称压裂返排液处理装置及方法(57)摘要一种压裂返排液处理装置及方法，该装置包括：旋流除砂器，用于对返排液进行固液分离；微絮凝直接过滤器，用于使返排液与絮凝剂反应形成微絮凝体，并过滤微絮凝体；化学除垢器，用于进行返排液的加碱化学反应和沉淀分离；微孔过滤器，微孔过滤器内设置微孔膜，用于对返排液进行二次过滤；以及紫外线发生器，用于杀灭返排液中的细菌，其中，旋流除砂器、微絮凝直接过滤器、化学除垢器、微孔过滤器和紫外线发生器依次连接。该压裂返排液处理装置和方法将返排液中不利于重复用于配制压裂液的物质有针对性地高效去除，最大限度地保留有用物质，实现水资源和有用化学助剂的全部回收利用。CN107176731ACN107176731A权利要求书1/1页1.一种压裂返排液处理装置，包括：旋流除砂器，用于对所述返排液进行固液分离；微絮凝直接过滤器，用于使所述返排液与絮凝剂反应形成微絮凝体，并过滤所述微絮凝体；化学除垢器，用于进行所述返排液的加碱化学反应和沉淀分离；微孔过滤器，所述微孔过滤器内设置微孔膜，用于对所述返排液进行二次过滤；以及紫外线发生器，用于杀灭所述返排液中的细菌；其中，所述旋流除砂器、微絮凝直接过滤器、化学除垢器、微孔过滤器和紫外线发生器依次连接。2.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其中所述微絮凝直接过滤器内设置有柔性纤维滤层。3.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其中所述化学除垢器中包含液态碱。4.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其中所述微孔膜是微米级微孔膜。5.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其中所述旋流除砂器与微絮凝直接过滤器通过管道连接。6.一种压裂返排液处理方法，采用根据权利要求1-5中任一项所述的压裂返排液处理装置，包括以下步骤：(1)旋流除砂：将返排液引入旋流除砂器，对所述返排液进行固液分离；(2)微絮凝直接过滤：投加絮凝剂，并过滤所述返排液与絮凝剂反应形成的微絮凝体；(3)化学除垢：进行所述返排液的加碱化学反应和沉淀分离；(4)微孔过滤：通过微孔过滤器二次过滤所述返排液；以及(5)紫外线杀菌：通过紫外线发生器杀灭所述返排液中的细菌。7.根据权利要求6所述的压裂返排液处理方法，其中在所述化学除垢器中加入液态碱。8.根据权利要求7所述的压裂返排液处理方法，其中在所述化学除垢器中加入液态烧碱。9.根据权利要求6所述的压裂返排液处理方法，其中所述返排液沿所述旋流除砂器内壁的切线方向进入所述旋流除砂器。2CN107176731A说明书1/5页压裂返排液处理装置及方法技术领域[0001]本公开涉及油气勘探开发领域的工业废水处理方法，特别涉及一种压裂返排液处理装置及方法。背景技术[0002]压裂是低渗透油气井和页岩气井投产前的必要工序，目前应用最广泛的压裂为水力压裂，即用水配制压裂液作为工作流体完成压裂过程。压裂完成后、油井正式投产前需要将压入地层的部分压裂液连同地层流体排出，这些压裂后返排出来的流体称为压裂返排液。[0003]压裂返排液的显著特征是矿化度高、硬度高、粘度高、悬浮固体多、化学药剂成分复杂、COD高、体系稳定。压裂返排液的组成十分复杂，既有配制压裂液时加入的多种化学药剂及支撑剂，包括减阻剂、交联剂、凝胶、表面活性剂、阻垢剂、缓释剂、杀菌剂及各种无机盐、石英砂或人工陶粒等，占大约4％的体积，还有地层中带出的地层水、矿物油、矿物颗粒、细菌等。因此，压裂返排液是一种极难处理的工业废水，基于达标排放的处理工艺复杂、成本高、潜在风险大，而回注地层的处置同样存在巨大的环境风险和高昂的成本问题。尤其值得关注的是，规模开发地区的大批量钻井、压裂对水的需求量特别大，往往超出区域的水资源极限，成为页岩气开发的制约因素。另外一方面，压裂返排液中含有大量有机化学品，对排放环境(无论是地表还是地层)都构成环境风险，对其进行妥善处理、处置，是低渗透、页岩油气田成功开发的关键。[0004]目前基于达标排放目的的处理工艺主要包括物理化学方法、电化学方法和少量生物技术方法，效果欠佳，处理费用高且难以把握，国外常用的处置手段是经过简单处理后异地回灌干层(无效回注)，成