[发明专利]压裂返排液处理系统及工艺

说明书

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种压裂返排液处理系统及工艺。由提升泵输送的压裂返排液与臭氧发生装置产生的臭氧经过臭氧射流投加装置混合形成气液混合液，并输送至催化反应罐内，带压进行催化氧化反应，大幅提高了反应速率。经催化反应罐处理出来的第一处理液进入第一气浮罐，利用残留在水中的气体在旋流态的协同作用下进行对浮渣的浮选。经第一气浮罐处理出来的第二处理液进入旋流溶气气浮装置进一步去浮渣。经旋流溶气气浮装置处理出来的第三处理液进入过滤器过滤，若满足回配使用可直接实现回用。该压裂返排液处理系统及工艺集成臭氧催化氧化装置和旋流溶气气浮装置，能快速破胶降粘，氧化效率和臭氧利用率提高。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种压裂返排液处理系统及工艺。

背景技术

压裂返排液是为增加油气井产量运用水力压裂技术对地层进行压裂作业后返排至地面的混合液，其不仅包括原注入地层的压裂液，而且携带有地层中的多种污染物。经过多年来的发展，水力压裂技术已成为提高油气井的产能和油藏采收率的重要增产措施之一。压裂液具备粘度高，滤失低，流变性好，从而实现压裂液传递压力，净化裂缝的目的。为满足上述压裂液性能的要求，需要加入稠化剂、交联剂、杀菌剂、黏土稳定剂、高温稳定剂、助排剂、PH稳定剂、破胶剂、降滤失剂等多种添加剂，返排至地表的返排液主要成分有固体悬浮物、原油、微生物、无机盐、无机酸及多环芳烃化合物为主的有机物等，是一种复杂的多相分散体系，具有高COD、高稳定性、高粘度等特征、毒性大、难降解等特点。

在我国油田进行常规压裂施工作业的过程中，每口井压裂返排液体积为100-200m³。在页岩气类水平压裂技术的应用，每口井产生的压裂返排液量能达到3000-6000m³。如此大量的压裂液如果得不到有效的处理实现回用，不仅造成大量的清水资源的浪费，且若任意外排势必会对地表水系、农作物、大气等自然环境造成严重污染；同时大量的重金属物质进入大自然，亦会造成生态系统和水资源环境产生不可逆的破坏。

压裂返排液处理有以下三个难点：

(1)初始粘度较大

虽然压裂液在返排至地面前会加注破胶剂进行破胶降粘，但是由于作用时间较短且破胶温度不理想致使破胶效果较差，返排至地面时依旧有很高的粘度，在10-20mPa·s。粘度高不仅影响设备的处理效率，而且对氧化效果、絮凝效果都有很大的负面影响。

目前对返排液的处理工艺都倾向于撬装化、模块化，车载随井作业，因此如何能快速的对返排液实现破胶降粘是处理工艺的关键点也是难点。

(2)COD高且成分复杂

如果压裂返排液处理后外排，则COD含量是一个最为关键的指标，因此降低COD含量在标准以下即深度氧化问题也显得十分重要和关键，由于返排液成分复杂，COD含量较高，因此如何有效降低COD是处理工艺的难点。

(3)含盐量高、富含成垢离子

无论排放，回注还是复配再利用对于液体中含盐量，都有很严格的指标，尤其是对于钙镁都有很明确的规定，所以后期的除盐效果是否能达到标准要求也是返排液处理环节的一个重点。

现有技术中对压裂返排液处理工艺主要有以下两种：

(1)大池沉降+絮凝沉降+过滤

该处理工艺是最传统的处理方式，采用集中建站处理，将附近井场的返排液车辆运输至处理站，在沉降池内经过长时间的自然降解实现破胶降粘，后续辅助絮凝净化装置和过滤装置进一步处理，处理后的污水可进行回配使用。

该工艺有以下缺点：处理周期长，受地域限制；耗费大量的基建工作，占地面积大，灵活性差；污泥量大，造成二次污染物；露天沉降池挥发有毒性物质，对环境有害；无法实现随井作业。

(2)氧化+絮凝沉降+过滤