[发明专利]用于胍胶压裂返排液除硼处理循环再利用的方法及其装置在审

专利信息
申请号: 201910529851.8 申请日: 2019-06-19
公开(公告)号: CN110240315A 公开(公告)日: 2019-09-17
发明(设计)人: 徐乾均;徐萍;张桂泉;刘小明 申请(专利权)人: 成都国盛环境保护技术有限公司
主分类号: C02F9/04 分类号: C02F9/04;C02F11/122;C09K8/66;C02F101/10;C02F103/10
代理公司: 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 代理人: 汤东凤
地址: 610043 四川省成都市*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 胍胶 压裂返排液 除硼 处理循环 次配液 再利用 固液分离处理 环境污染问题 环境污染治理 脱硬预处理 污水处理厂 循环再利用 过滤处理 循环利用 移动处理 工艺流程 创新性 非屏蔽 规模化 压裂液 沉降 油气田 屏蔽 破胶 脱稳 去除 清晰
【说明书】:

发明属于油气田环境污染治理领域,具体涉及一种用于胍胶压裂返排液除硼处理循环再利用方法及其装置,所述方法通过对胍胶压裂返排液进行高效破胶脱稳及脱硬预处理、固液分离处理、除硼处理和沉降过滤处理等处理后,从而达到胍胶压裂返排液二次配液循环利用的目的。与现有方法相比,本发明整体工艺流程简单、思路清晰、创新性强、稳定性高、操作方便,对胍胶压裂返排液中影响二次配液循环再利用的主要成分如:硼、Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe2+等得到有效去除而非屏蔽,彻底消除因屏蔽失效造成的不利影响,解决了胍胶压裂液对环境污染问题。适合规模化、工业化的污水处理厂处理或现场移动处理。

方法领域

本发明属于油气田环境污染治理领域,具体涉及一种用于胍胶压裂返排液除硼处理循环再利用的方法及其装置。

背景方法

(1)胍胶压裂返排液来源

油气井压裂作业是低渗透油藏及非、常规油气藏开发的主要手段。羟丙基胍胶是目前应用最为广泛的水基压裂增稠剂,经过不断的发展与进步,硼交联羟丙基胍胶已成为当前水基压裂液的主流体系。因为羟丙基胍胶压裂体系具有较好的携砂、滤失性和流变控制性能。

在压裂作业完成后会产生大量的返排液,压裂返排液是井下作业完成压裂后被排放到地表的废水,是一种复杂的多相分散体系并具有黏度极高的黏稠液体。由于各种添加剂的加入,如增稠剂、交联剂、杀菌剂、助排剂、黏土稳定剂和破胶剂等,进入地层后与地层水的接触导致返排液成分更为复杂,返排液中含有大量的胍胶、残余交联剂或冻胶、盐类、油类、悬浮性固体颗粒及细菌等物质,具有矿化度含量高、稳定性强、黏度高等难降解特点,是油气井极难处理的高污染废弃物,几十年来,都没有一个较好的工艺方法使胍胶压裂返排液达标排放和重复利用,对生态环境危害极大。

一方面,井下作业配制压裂液时需要大量的水资源,给一些在边远缺水地区(如新疆、内蒙等)的施工带来了一定的经济压力;另一方面,若用地下水来进行配液,会造成地下水枯竭,严重影响生态环境。因此,研究探索将胍胶压裂返排液废水除硼处理循环再利用一直是油田环境保护研究的重点,对于保护环境、节约水资源都具有十分重要的意义。

(2)处理现状和存在的问题

①废液池储存:将施工作业产生的压裂废液储存在废液池中,采用自然蒸发的方式干化,最后直接填埋。这种粗放处理方式不仅耗时长,而且浓缩后的污染物如有机物、油、重金属、醛、酚等,危害更大,存在严重的二次污染。

②焚烧:这种方式虽然可以在一定程度上控制返排液的排放,但需要大量的燃料(天然气),能耗特高。处理成本难以承受,且还会造成二次污染(大气污染),也是一种极为粗放的处理方式。

③回注:将压裂废液收集,集中进行絮凝、氧化等预处理,然后按照一定比例与采油污水掺混进行再处理,处理后进行回注。该方法只适应油藏。回注会伤害地层,破坏地下水补排平衡,影响饮用水安全,造成水资源浪费。

④达标排放:采用物理、化学、生物等方法对压裂返排液进行一系列处理后达标排放。由于压裂返排液废水成分复杂,浓度高,尤其是环状分子结构的瓜尔胶,非常不易降解,即使采用破胶、混凝、高级氧化、膜分离及生物等多种组合工艺,处理效果并不理想,瓜尔胶对膜的伤害使其极不稳定,要想达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准(COD≤100mg/l、氨氮≤15mg/l),处理成本在300元/m3以上,如此高的的处理费对油田和运营商都是难以接受的,且很多地方根本没有排放的条件。

因此,上述几种方法处理胍胶压裂返排液,都存在严重的二次污染、处理成本高等问题,不能解决其严重的污染问题,已成为制约油田发展和环境保护的重要因素,将压裂返排液进行除硼处理后再重复利用于二次配制压裂液,是当前保护环境、节能减排等赋予的重要使命。

(3)影响胍胶压裂返排液二次配液的因素

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