专利名称：油田压裂返排液预处理方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种针对常规油气田资源开采以及页岩气、煤层气、致密砂岩气等各类非常规油气资源开采过程中产生的油田压裂返排液的预处理技术，尤其涉及一种油田压裂返排液预处理方法及设备。
背景技术：
压裂施工作业作为常规及非常规油气资源增产的主要手段，其压裂液体系十分复杂，其组成包括:聚合物，杀菌剂，粘土稳定剂，缓冲剂，表面活性剂，碱，延迟添加剂，高温稳定剂，抑铁剂，交联剂，交联稳定剂/活性剂，破胶剂等，以致于在压裂施工后期产生的压裂返排液组分及其复杂，其水质主要表现为以下特点:高C0D、高TDS、高悬浮物，水质波动性很大。如果返排至地面的压裂液不经过任何处理而外排，将会对周边环境，尤其是对土壤及地表水系统造成严重的污染。在对现有技术中的压裂返排液处理方法的研究工作中发现，经前端的除油工段后，压裂返排液体系仍十分稳定，尤其在返排初期，压裂液破胶不完全，返排液的粘度较大，这对后续的絮凝沉淀方法产生了很大的冲击，经絮凝沉淀后的出水水质往往达不到设计要求，从而增大了后续深度处理设备的处理负荷，甚至出现处理系统的全面瘫痪
发明内容
本发明的目的是提供一种出水水质优良且稳定的油田压裂返排液预处理方法及设备。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:本发明的油田压裂返排液预处理方法，包括步骤:脱稳:向待处理的压裂返排液中投加脱稳剂，所述脱稳剂为二氧化氯、次氯酸钠、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝中的任一种或多种，打破压裂返排液体系的稳定性；除成垢元素:向脱稳后的压裂返排液中投加碳酸钠、氧化钙、氢氧化钠中的一种或多种药剂，在压裂返排液中充分反应，将成垢元素从压裂返排液中沉淀出来；絮凝:向除成垢元素后的压裂返排液中投加聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺的一种或多种絮凝剂，去除压裂返排液中原有的悬浮物以及在除成垢元素阶段产生的沉淀物。本发明的用于上述的油田压裂返排液预处理方法的设备，包括依次连接的脱稳罐、除成垢元素罐、絮凝沉淀池。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的油田压裂返排液预处理方法及设备，由于首先向待处理的压裂返排液中投加脱稳剂，打破压裂返排液体系的稳定性；然后向脱稳后的压裂返排液中投加碳酸钠、氧化钙、氢氧化钠等药剂，将成垢元素从压裂返排液中沉淀出来；再向除成垢元素后的压裂返排液中投加絮凝剂，去除压裂返排液中原有的悬浮物以及在除成垢元素阶段产生的沉淀物。经上述处理后，上清液清澈透明，出水水质稳定，前端的预处理减小了对后续设备的冲击负荷，为后续深度处理设备的稳定连续运行提供强有力的保障。
图1为本发明实施例提供的油田压裂返排液预处理方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的油田压裂返排液预处理设备的结构示意图。图中:1、脱稳罐，2、除成垢元素罐，3、絮凝沉淀池。
具体实施例方式下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明的油田压裂返排液预处理方法，其较佳的具体实施方式
如图1所示，包括步骤:脱稳:向待处理的压裂返排液中投加脱稳剂，所述脱稳剂为二氧化氯、次氯酸钠、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝中的任一种或多种，打破压裂返排液体系的稳定性；除成垢元素:向脱稳后的压裂返排液中投加碳酸钠、氧化钙、氢氧化钠中的一种或多种药剂，在压裂返排液中充分反应，将成垢元素从压裂返排液中沉淀出来；絮凝:向除成垢元素后的压裂返排液中投加聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺的一种或多种絮凝剂，去 除压裂返排液中原有的悬浮物以及在除成垢元素阶段产生的沉淀物。 所述压裂返排液在进行脱稳处理以前先进行除油处理。 经絮凝处理后的压裂返排液再进行深度处理。本发明的用于上述的油田压裂返排液预处理方法的设备，其较佳的具体实施方式
如图2所示:包括依次连接的脱稳罐、除成垢元素罐、絮凝沉淀池。所述脱稳罐的入口连接有除油装置。所述絮凝沉淀池的出口与深度处理单元连接。本发明的油田压裂返排液预处理方法及设备，针对现有技术中压裂返排液处理过程中所遇到的问题，提出了对返排液预处理的通用处理流程，并研制出了相应的压裂返排液预处理设备，从而为返排液的深度处理提供强有力的技术保障。本发明的原理是:压裂返排液经除油工段后，进入预处理方法:第一阶段:脱稳，此阶段投加相应的脱稳剂，根据水质的不同，脱稳剂可以选择二氧化氯、次氯酸钠、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝等药剂中的其中一种或多种，从而打破压裂返排液体系的稳定性，为后续絮凝剂的引入创造有利的水质条件。第二阶段:除成垢元素，压裂返排液的成分十分复杂，通过对大量的返排液水样进行分析发现，压裂返排液中含有钙、铁、镁、钡、锶等成垢元素中的一种或几种，成垢元素的存在将会严重影响后续深度处理设备的稳定性，以及压裂返排液资源化利用的可能性，因此，这一阶段的引入具有十分重要的意义。除成垢元素所采用的方法为化学法，通过加入碳酸钠、氧化钙、氢氧化钠等药剂中的一种或多种，在返排液中充分反应，将成垢元素从水溶液中沉淀出来。第三阶段:絮凝，压裂返排液经过预处理方法中前两个阶段的处理，到达絮凝沉淀前的水质已经得到了很大程度的改善，在此阶段，通过对水中投加聚合硫酸铁、聚合氯化铝及聚丙烯酰胺等絮凝剂，压裂返排液中原有的悬浮物以及在除成垢元素阶段产生的沉淀物在这一阶段得到很大程度的去除，整个过程在固液分离设备中反应并沉降，使出水悬浮物含量急剧下降，水质清澈透明，从而为压裂返排液后续的深度处理提供了稳定的水质条件，保证了后续设备的稳定运行。具体实施例一:以下为油田压裂返排液两样品的水质分析。(除pH外，其他各指标单位均为mg/L。)
权利要求
1.一种油田压裂返排液预处理方法，其特征在于，包括步骤: 脱稳:向待处理的压裂返排液中投加脱稳剂，所述脱稳剂为二氧化氯、次氯酸钠、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝中的任一种或多种，打破压裂返排液体系的稳定性； 除成垢元素:向脱稳后的压裂返排液中投加碳酸钠、氧化钙、氢氧化钠中的一种或多种药剂，在压裂返排液中充分反应，将成垢元素从压裂返排液中沉淀出来； 絮凝:向除成垢元素后的压裂返排液中投加聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺的一种或多种絮凝剂，去除压裂返排液中原有的悬浮物以及在除成垢元素阶段产生的沉淀物。
2.根据权利要求1所述的油田压裂返排液预处理方法，其特征在于，所述压裂返排液在进行脱稳处理以前先进行除油处理。
3.根据权利要求2所述的油田压裂返排液预处理方法，其特征在于，经絮凝处理后的压裂返排液再进行深度处理。
4.一种用于权利要求1、2或3所述的油田压裂返排液预处理方法的设备，其特征在于，包括依次连接的脱稳罐、除成垢元素罐、絮凝沉淀池。
5.根据权利要求4所述的油田压裂返排液预处理设备，其特征在于，所述脱稳罐的入口连接有除油装置。
6.根据权利要求5所述的油田压裂返排液预处理设备，其特征在于，所述絮凝沉淀池的出口与深度处理单元连 接。
全文摘要
本发明公开了一种油田压裂返排液预处理方法及设备，首先向待处理的压裂返排液中投加脱稳剂，打破压裂返排液体系的稳定性；然后向脱稳后的压裂返排液中投加碳酸钠、氧化钙、氢氧化钠等药剂，将成垢元素从压裂返排液中沉淀出来；再向除成垢元素后的压裂返排液中投加絮凝剂，去除压裂返排液中原有的悬浮物以及在除成垢元素阶段产生的沉淀物。经上述处理后，上清液清澈透明，出水水质稳定，前端的预处理减小了对后续设备的冲击负荷，为后续深度处理设备的稳定连续运行提供强有力的保障。
文档编号C02F103/10GK103159346SQ20131010257
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者万用波, 王永光, 陈雁南, 渠迎锋, 台广锋, 吴萌, 李强 申请人:北京矿冶研究总院