一种压裂返排液的处理系统的制作方法

文档序号:25543703发布日期:2021-06-18 20:40
一种压裂返排液的处理系统的制作方法

本申请涉及压裂返排液的处理技术领域,尤其涉及一种压裂返排液的处理系统。



背景技术:

在石油领域,压裂又称为水力压裂,通常是指采油或采气过程中,利用水力作用使油气层形成裂缝的一种方法,可以改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况,增加油气井产量。通常,在压裂施工时会不可避免地产生压裂返排液,压裂返排液中通常会包括水和有害杂质,不能直接排放到外界,因此,需要对压裂返排液进行处理。

目前在对压裂返排液进行处理时,可以通过膜或其他过滤、加药、生化等技术进行处理,也可以是对返排液进行蒸发处理等。由于压裂返排液的成分复杂、有机物含量较高、粘度大、可生化性差,其处理比较困难,诸多因素导致了目前的处理设备存在工艺链较长,稳定性较差的问题,无法有效地对压裂返排液进行处理。



技术实现要素:

本申请实施例提供一种压裂返排液的处理系统,用于解决目前对压裂返排液的处理设备存在的工艺链较长,稳定性较差的问题。

为解决上述技术问题,本申请实施例是这样实现的:

第一方面,提出一种压裂返排液的处理系统,包括加热装置、蒸发装置、流体处理装置、浓液处理装置和控制装置,其中:

加热装置、蒸发装置、流体处理装置、浓液处理装置和控制装置,其中:

所述加热装置中设置有流体第一入口,返排液通过所述流体第一入口进入所述加热装置,所述加热装置用于加热所述返排液;

所述蒸发装置通过管线与所述加热装置连接,用于对加热后的所述返排液进行蒸发处理得到蒸发出的流体和浓液;

所述流体处理装置通过管线与所述蒸发装置连接,用于对所述蒸发出的流体进行处理;

所述浓液处理装置通过管线与所述蒸发装置连接,用于对所述蒸发出的浓液进行处理;

所述控制装置分别与所述加热装置和所述蒸发装置连接,用于对所述加热装置的工作参数以及所述蒸发装置的工作参数进行调节控制

本申请实施例采用的上述技术方案能够达到以下有益效果:

本申请实施例提供的压裂返排液的处理系统中包括加热装置、蒸发装置、流体处理装置、浓液处理装置,加热装置可以对返排液加热,蒸发装置可以对加热后的返排液进行蒸发,蒸发出的流体可以由流体处理装置进行处理,蒸发出的浓液可以由浓液处理装置进行处理,由此可以通过较短的工艺链实现对压裂返排液的有效处理。此外,由于压裂返排液中还包括控制装置,该控制装置可以对加热装置和蒸发装置各自的工作参数进行调节控制,因此,可以提高压裂返排液处理系统的稳定性,现场适应性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一个实施例压裂返排液的处理系统的结构示意图;

图2是本申请的一个实施例预处理装置的结构示意图;

图3是本申请的一个实施例加热装置的结构示意图;

图4是本申请的一个实施例高温热能设备的结构示意图;

图5是本申请的一个实施例蒸发器的结构示意图;

图6是本申请的一个实施例蒸发器的结构示意图;

图7是本申请的一个实施例蒸发器的结构示意图;

图8是本申请的一个实施例蒸发器的结构示意图;

图9是本申请的一个实施例蒸发装置的结构示意图;

图10是本申请的一个实施例蒸发装置的结构示意图;

图11是本申请的一个实施例蒸发装置的结构示意图;

图12是本申请的一个实施例压裂返排液的处理系统的结构示意图;

图13是本申请的一个实施例压裂返排液的处理系统的结构示意图;

图14是本申请的一个实施例压裂返排液的处理系统的结构示意图;

图15是本申请的一个实施例压裂返排液的处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。

以下结合附图,详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1是本申请的一个实施例压裂返排液的处理系统的结构示意图。图1所示的压裂返排液的处理系统具体包括加热装置11、蒸发装置12、流体处理装置13、浓液处理装置14和控制装置15。

图1中,加热装置11中设置有流体第一入口110,返排液可以通过流体第一入口110进入加热装置11,加热装置11用于加热返排液。其中,流体第一入口指的是流体的某一个入口,这里的“第一”是为了区分流体的不同入口,没有其他含义。返排液中可以包括水和杂质,该杂质包括有害杂质,具体可以是液体杂质和/或固体杂质,不能直接排放。

可选地,上述流体第一入口110的功能可以由流体入口接口装置实现。具体地,可以单独设置流体入口接口装置(本说明书中的“接口装置”可为含有密封垫和紧固件的法兰、螺纹接头、由壬接头、焊接管接头等),该流体入口接口装置可以通过管线与加热装置11连接,返排液可以通过流体入口接口装置和管线进入到加热装置11中。可以理解的是,本实施例中加热装置11、蒸发装置12、流体处理装置13和浓液处理装置14中的流体入口/流体出口均可以由单独设置的流体入口接口装置/流体出口接口装置实现,后续将不再重复说明。

蒸发装置12通过管线与加热装置11连接,用于对加热后的返排液进行蒸发处理得到蒸发出的流体和浓液。也就是说,蒸发装置12在对加热后的返排液进行蒸发处理后,可以将返排液分离为流体和浓液两部分。其中,流体可以是气态水或液态水或气态水和液态水的混合物,可以包含或不包含排放量有限制的杂质。流体的状态(即气态或液态)可以由蒸发装置12决定,比如,若蒸发装置12对蒸发出的气体完全冷凝,则流体为液态,不完全冷凝,为液态和气态混合物,不冷凝则为气态。浓液可以理解为浓度比蒸发前溶液高的返排液,浓液中包括不能蒸发出去的固体杂质和一定量水(为了叙述简洁,本说明书中,浓液可以包含一种特殊的情况,为浓液中溶质含量为100%,即,含水量为0,这种情况下不去界定浓液是以结晶物的固态形式体现,还是仍以液态形式出现)。

流体处理装置13通过管线与蒸发装置12连接,用于对蒸发装置12蒸发出的流体进行处理。其中,若蒸发出的流体为气态水且包含排放量有限制的杂质,且其含量超出当地允许的排放的最低含量值,则对流体的处理可以是冷凝后进行杂质处理。若蒸发出的流体为液态水且包含排放量有限制的杂质且其含量超出当地允许的排放的最低含量值,则对流体的处理可以是杂质处理。若蒸发出的流体为气态水且没有排放量有限制的杂质或包含排放有限制的杂质,但该杂质不超出当地允许的排放的最低含量值,则对流体的处理可以是冷凝后直接排放或存储。若蒸发出的流体为液态水且没有排放量有限制的杂质,则对流体的处理可以是直接排放或存储。

浓液处理装置14通过管线与蒸发装置12连接,用于对蒸发装置12蒸发出的浓液进行处理。这里的处理可以是对浓液进行焚烧处理,在对浓液进行焚烧处理后,可以将浓液中的水分蒸发掉,生成气相产物,同时还可以将浓液中的杂质部分或全部焚烧并生成气相产物和非气相产物。

控制装置15分别与加热装置11和蒸发装置12连接,用于对加热装置11的工作参数以及蒸发装置12的工作参数进行调节控制。其中,控制装置15具体可以是可编程控制器,可选地,还可以包括单片机,柜体、框架、电缆、传感器等。加热装置11的工作参数可以是加热的温度、压力、加热装置内流体的流量等,蒸发装置12的工作参数可以是蒸发装置12内部的温度、压力、进入到蒸发装置12的流体的流量等。

本实施例中,控制装置15通过对加热装置11和蒸发装置12各自的工作参数进行调节控制,可以控制加热装置11的加热程度以及蒸发装置12的蒸发程度,从而保证加热装置11可以对返排液进行有效加热,以及蒸发装置12可以对加热后的返排液进行有效蒸发,此外,还可以提高压裂返排液处理系统的稳定性,现场适应性更好。

可选地,图1所示的处理系统还可以包括预处理装置(图1并未示出)。预处理装置中设置有流体第二入口,在对返排液加热之前,返排液可以先通过流体第二入口进入预处理装置,预处理装置用于对返排液进行预处理。该预处理可以是对返排液进行压力调节、过滤和ph调节等。其中,预处理装置也可以与控制装置15连接,控制装置15可以对预处理装置的工作参数进行调节控制,以保证预处理装置可以更好地对返排液进行预处理。

在一种具体的实现方式中,预处理装置可以包括压力调节器、过滤器和ph调节器。如图2所示。

图2所示的预处理装置包括压力调节器21、过滤器22和ph调节器23,压力调节器21中设置有流体入口211,该流体入口211可以视为上述预处理装置中设置的流体第二入口,返排液可以通过流体入口211进入压力调节器21中,压力调节器21用于对返排液的压力进行调节。该压力调节可以是增压或降压,具体可以根据实际情况确定。

压力调节器21与过滤器22连接,过滤器23可以用于对压力调节后的返排液进行杂质过滤。这里的杂质过滤可以理解为对返排液中较大的杂质进行过滤。可选地,过滤器22可以是粗过滤器,也可以是精过滤器,还可以是粗过滤器和精过滤器的组合,这里不做具体限定。

过滤器22还与ph调节器23连接,ph调节器23用于对过滤后的返排液的ph值进行调节,以使返排液的ph值能符合要求。

可选地,图2所示的压力调节器21中也可以不设置流体入口,而是通过管线与流体入口装置连接,返排液可以通过该流体入口装置和管线进入到压力调节器21中。此外,ph调节器23的右侧可以设置流体出口,返排液可以通过该流体出口流出,或者ph调节器23可以通过管线与流体出口装置连接,返排液可以通过管线和该流体出口装置流出。

上述图2所示的实施例中,预处理装置中的压力调节器21、过滤器22、和ph调节器23三者之间连接次序,按照返排液的流向依次为压力调节器21、过滤器22、和ph调节器23。可选地,这三者之间连接次序,按照返排液的流向,也可以依次为过滤器22、压力调节器21、和ph调节器23。可选地,这三者之间连接次序,按照返排液的流向,还可以依次为ph调节器23、过滤器22、压力调节器21。可选地,这三者可以按照实际需求进行排列组合,调换连接顺序,这些可选的顺序连接并未在图2示出。

本实施例中,预处理装置在对返排液进行预处理后,预处理后的返排液的流向至少可以包括以下几种情况:

第一种情况:预处理后的返排液通过加热装置11中的流体第一入口进入加热装置11。

具体地,预处理装置可以通过管线与加热装置11中的流体第一入口连接,预处理后的返排液可以通过该流体第一入口进入加热装置11中,由加热装置11对预处理后的返排液进行加热处理。加热后的返排液可以进入蒸发装置12,由蒸发装置12进行蒸发处理,之后再由流体处理装置13和浓液处理装置14进行处理,进而实现对返排液的处理。

第二种情况:预处理后的返排液流经浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12中的至少一个并回收相应装置中的热量后,通过加热装置11中的流体第一入口进入加热装置11。

具体地,浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12这三个装置两两之间可以设置用于返排液流通的管线,这样,预处理后返排液可以通过浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12中的至少一个后再通过加热装置11中的流体第一入口进入加热装置11。其中,预处理后返排液可以通过浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12中的至少一个时,可以回收所流经的装置中的热量,以提高返排液的温度,这样,一方面可以充分利用压裂返排液处理系统的热量,提高系统的热利用率,另一方面可以节省加热装置11在对返排液加热时所消耗的燃料。

本实施例中,可以根据实际情况确定预处理后的返排液具体流经浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12中的哪一个或几个装置,且返排液的流向可以是从温度较低的装置流经温度较高的装置。比如,若流体处理装置13的温度与返排液的温度相差不大,蒸发装置12的温度高于浓液处理装置14的温度,浓液处理装置14的温度高于返排液的温度,则需要回收浓液处理装置14和蒸发装置12中的热量,不需要回收流体处理装置13中的热量,且在回收浓液处理装置14和蒸发装置12中的热量时,返排液可以先流经浓液处理装置14再流经蒸发装置12最后进入加热装置11。

第三种情况:预处理后的返排液流经浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12中的至少一个并回收相应装置中的热量后,直接进入蒸发装置12中。

第三种情况与上述第二种情况类似,不同的是,在第三种情况中,返排液在流经浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12中的至少一个并回收相应装置中的热量后,返排液的温度可能会升高到设定温度,该设定温度满足蒸发装置12的温度要求,这种情况下,返排液可以不需要进入加热装置11中加热,而是直接进入到蒸发装置12中,这样可以简化返排液的处理流程,节省加热装置11的燃料。可选地,蒸发装置12中可以设置流体入口,返排液可以通过该流体入口直接进入到蒸发装置12中。

需要说明的是,在实际应用中,在浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12之间设置管线时,两两装置之间可以均设置用于流经返排液的管线,同时在管线上设置阀门,当需要回收装置中的热量时可以关闭相应阀门,当不需要回收装置中的热量时可以开启相应阀门,这样,可以提高系统的灵活性。可选地,也可以预先根据现场的实际情况确定哪些装置中的热量需要回收哪些装置中的热量不需要回收,这样可以仅对需要回收热量的装置设置管线及换热组件,从而简化装置之间的管路连接并节约设备投资。

可选地,图1所示的处理系统还可以底座及辅助装置(图1并未示出)。该底座及辅助装置可以与加热装置11、蒸发装置12、流体处理装置13、浓液处理装置14和控制装置15连接,用于提供为实现图1所示处理系统功能所需的辅助功能。其中,该底座及辅助装置具体可以包括底座、管线、阀门、电缆、管线支撑、电缆附件、管道支架、电缆支架、电缆辅材、密封垫、紧固件等。底座可以是钢结构底座、半挂车、底盘车、拖车、车斗。

在一种更为具体的实现方式中,图1所示的加热装置11可以包括产热单元和加热单元,产热单元为加热单元提供加热所需的热量,加热单元用于对返排液加热。如图3所示。

图3中的加热装置包括产热单元111和加热单元112,其中,产热单元111中设置有燃料入口,加热单元112中设置有流体入口,该流体入口可以视为加热装置11中设置的流体第一入口。此外,产热单元111还通过热流体出口管线113和热流体进口管线114与加热单元112连接。

在图3所示的加热装置中,外界燃料可通过燃料入口进入产热单元111中.该燃料可以是气态燃料(比如气态的燃气),也可以是液态燃料(比如液态的燃油),还可以是固态燃料(比如固态的燃料)。优选地,该燃料可以是现场井口气。返排液可以通过加热单元112中的流体入口进入到加热单元112,该返排液可以是未经预处理的返排液,也可以是上述经过预处理后的返排液,也可以是上述回收浓液处理装置14、流体处理装置13和蒸发装置12中的至少一个的热量后的返排液。

外界燃料在进入产热单元111后,产热单元111可以燃烧燃料并产生热,加热单元112在产热单元111产生的热量的作用下可以加热返排液。此外,加热单元112还可以通过热流体出口管线113和热流体进口管线114与加热单元111之间形成热循环(图3所示的带箭头的虚线),从而可以充分利用产热单元111产生的热量,提高热量的利用率,减少产热单元11所消耗的燃料。

可选地,产热单元111具体可以是高温热能设备、锅炉、热水器、溴化锂热泵、氨水热泵、纯工质或混合工质的热泵、蒸汽发生器中的至少一种。其中,高温设能设备输出的热流体的最低温度可以不小于100摄氏度,锅炉、热水器、溴化锂热泵、氨水热泵、纯工质或混合工质的热泵、或蒸汽发生器可以产生热水或蒸气。

若产热单元111为高温热能设备,则在一种实现方式中,该高温热能设备的结构可以如图4所示。

图4所示的高温热能设备包括燃料处理系统41、动力系统42、高温产热系统43和调控系统44。其中,一种或多种来源的燃料输入燃料处理系统41,燃料处理系统41分别与动力系统42和调控系统44连接,用于在调控系统44的作用下对燃料中的杂质进行处理,处理后的燃料输出至动力系统42。动力系统42分别与高温产热系统43和调控系统44连接,用于在调控系统44的作用下为高温产热系统43提供动力和热源。

高温产热系统43与调控系统44连接,用于检测高温产热系统43中多个不同区域的温度并将检测到的温度传输给调控系统44,调控系统44用于基于高温产热系统43中多个不同区域的温度控制高温产热系统43吸收自身系统的热和外部余热并输出高温热能。

可选地,图4所示的高温热能设备还可以包括框架及辅助系统(图4并未示出)。该框架及辅助系统可以与燃料处理系统41、动力系统42、高温产热系统43以及调控系统44连接,具体用于提供为实现高温热能设备功能所需的辅助功能。该框架及辅助系统具体可以是橇装底座及辅助系统或固定式底座及辅助系统,也可以是底盘车及辅助系统,或者还可以是半挂车及辅助系统。

图4所示的高温热能设备可以在不依赖于其他设备的情况下,就能够适用多种不同来源的燃料,满足多燃料源变换并稳定工作的要求,应对管道气、集气站、联合站处理后的气源和其他杂质含量多变的燃料源件切换。此外,由于高温热能设备中的高温产热系统能够将不同温度区域的温度传输给调控系统,由调控系统对高温产热系统能够将不同温度区域的温度进行调控,因此,可以使得高温产热系统能够同时吸收自身系统的热和外部余热并输出高温热,进而有效提高高温热能设备的热效率。

可选地,在其他实现方式中,图3所示的产热单元111可以替换为产热管道,热量可以通过该管道进入到加热单元112,以为加热单元112提供加热所需的热量。

可选地,图1所示的蒸发装置12通过管线与加热装置11连接,具体可以是蒸发装置12通过加热入口管线和加热出口管线与加热装置11连接。其中,加热后的返排液通过加热入口管线进入蒸发装置12,蒸发装置12对加热后的返排液进行蒸发处理时,针对未达到蒸发标准导致无法进行有效地蒸发处理的返排液,其可以通过加热出口管线回流至加热装置11中,由加热装置11对回流的返排液进行再次加热。

比如,蒸发装置12在对返排液进行蒸发处理时,如果返排液的温度不够(如返排液成分变化等原因)导致无法将返排液中的大部分液体蒸发出去,那么这部分未达标的返排液可以回流至加热装置11中,由加热装置11再次对返排液进行加热,并可根据需要调整产热单元的热输出温度,以提高返排液的温度,使其满足蒸发要求。

可选地,针对图1所示的浓液处理装置14,若流入浓液处理装置14的浓液的参数不达标,则浓液还可以回流至蒸发装置12或加热装置11中。其中,浓液的参数不达标可以是浓液的浓度不达标。若浓液可直接进行蒸发处理,则可以回流至蒸发装置12中,若浓液不能直接进行蒸发处理,则需要回流至加热装置11中进行加热后再蒸发处理。

具体地,可以在浓液处理装置14中设置浓度检测装置,该浓度检测装置可以检测浓液处理装置14中的浓液的浓度。或者,也可以在浓液处理装置14上设置取样接口,通过该取样接口可以从浓液处理装置14中取出部分浓液,并由检测装置检测取出的浓液的浓度。

在检测得到浓液的浓度后,若浓度不达标(比如浓度较低),则浓液在回流时,回流的路径至少可以包括以下几种情况:

第一种情况:浓液通过浓液回流管线回流至加热装置11中。

具体地,浓液处理装置14和加热装置11之间可以设置浓液回流管线,在浓液处理装置14中的浓液参数不达标的情况下,浓液可通过该浓液回流管线直接回流至加热装置11中。

第二种情况:浓液通过浓液回流管线回流至蒸发装置12、流体处理装置13和预处理装置16中的至少一个后再回流至加热装置12。

具体地,可以在加热装置11、蒸发装置12、流体处理装置13、预处理装置16和浓液处理装置14之间设置浓液回流管线,在浓液处理装置14中的浓液参数不达标的情况下,浓液可以通过设置的这些浓液回流管线回流至蒸发装置12、流体处理装置13和预处理装置16中的至少一个后再回流至加热装置11中(这里不对浓液流经的装置的先后顺序进行限定,只要保证浓液可以最终回流至加热装置11即可)。其中,若存在未使用的浓液回流管线,则这些管线可以通过设置在管线上的阀门进行关闭。比如,若浓液不回流至流体处理装置13而是回流到蒸发装置12后再回流到加热装置11,则流体处理装置13和浓液处理装置14之间的浓液回流管线以及蒸发装置12和流体处理装置13之间的浓液回流管线可以通过阀门关闭,关闭后,流体将不会流经这些管线。

或者,也可以根据实际情况确定浓液需要流经蒸发装置12、流体处理装置13和预处理装置16中的哪个装置,然后在相应装置之间设置浓液回流管线。比如,若确定浓液需要回流至蒸发装置12后再回流至加热装置11,则只需在蒸发装置12和浓液处理装置14之间,蒸发装置12和加热装置11之间设置浓液回流管线,无需在其他装置之间设置浓液回流管线。

需要说明的是,针对上述第一种和第二种浓液回流的情况,当浓液回流至加热装置11中后,加热装置11可对浓液进行加热,然后再由蒸发装置12进行蒸发处理,最终使得进入到浓液处理装置14中的浓液能够达标。

第三种情况:浓液通过浓液回流管线回流至蒸发装置12。

具体地,浓液处理装置14和蒸发装置12之间可以设置浓液回流管线,在浓液处理装置14中的浓液参数不达标的情况下,浓液可通过该浓液回流管线直接回流至蒸发装置12中。

第四种情况:浓液通过浓液回流管线回流至流体处理装置13和预处理装置16中的至少一个后再回流至蒸发装置12。

具体地,可以在浓液处理装置14、流体处理装置13、蒸发装置12和预处理装置16之间设置浓液回流管线,在浓液处理装置14中的浓液参数不达标的情况下,浓液可通过这些浓液回流管线回流至流体处理装置13和预处理装置16中的至少一个后再回流至蒸发装置12中(这里不对浓液流经的装置的先后顺序进行限定,只要保证浓液可以最终回流至蒸发装置12即可)。其中,若存在未使用的浓液回流管线,则这些管线可以通过设置在管线上的阀门进行关闭。或者也可以如上述第二种情况中记载的,根据实际情况确定浓液需要流经流体处理装置13和预处理装置16中的哪个装置,然后在相应装置之间设置浓液回流管线。

在一种更为具体的实现方式中,图1所示的蒸发装置12具体可以包括蒸发器、阀门、管线和压力控制元件。其中,蒸发器的个数可以是多个,压力控制元件可以是真空泵、引射器、安全阀、爆破片、气动阀、电动阀和手动阀中的至少一种。

针对蒸发装置中的任一个蒸发器而言,该蒸发器中可以包括具体罐体、集液盒、调压件和气液分离内件。其中,调压件设置在罐体的内部或外部,用于调节进入罐体的待处理返排液的压力。集液盒的上部设置有开口,加热后的返排液蒸发过程中,蒸发出的气相流体中的冷凝部分从该开口进入集液盒,集液盒通过管路与罐体上的管口连接。气液分离内件设置在罐体内部,用于对返排液蒸发后形成的流体进行气液分离。

请参见图5和图6。图5和图6均为本申请的一个实施例蒸发器的结构示意图。图5和图6所示的蒸发器中均包括罐体101、气液分离内件102、集液盒103和调压件104。其中,图5所示的调压件104位于罐体101的外部,图6所示的调压件104位于罐体101的内部。

可选地,蒸发器还可以包括换热内件、流体排放管线、过滤滤芯和放净管线中的至少一种。其中,换热内件用于将蒸发得到气体的热量传递给流经蒸发装置的返排液,以便回收蒸发装置中的热量。具体地,基于上述记载的内容可知,预处理装置在对返排液进行预处理后,预处理后的返排液可以流经蒸发装置内的蒸发器,蒸发器中的换热内件可以将蒸发装置蒸发得到的流体的热量换热至返排液,以便返排液回收蒸发装置中的热量。可选地,若蒸发器中不包括换热内件,则返排液可以流经蒸发装置中蒸发器的外部,以回收从蒸发器流出流体的热量,实现回收蒸发装置中的热量的目的。

流体排放管线可用于排出蒸发装置蒸发出的流体。具体地,若蒸发器蒸发得到的流体中不包含不能直接排放的物质或所包含该物质的含量不高于当地允许的排放限量值,则该流体可以直接通过流体排放管线排出,该管线的出口可以连接流体处理装置,该流体处理装置可以是排气接口、排气管道、泵、风机中的至少一种。

过滤滤芯可以设置在罐体底部,用于在维修罐体或停用罐体的情况下,在排净罐体内的液体之前对该液体进行过滤,以便过滤掉液体中的杂质颗粒等,避免堵塞管线。

放净管线可以设置在罐体底部,用于排净罐体内的液体。可选地,若蒸发器中即包括过滤滤芯又包括放净管线,则放净管线可与过滤滤芯连接并设置在罐体底部,用于对罐体内的液体进行过滤后再排净。

可选地,罐体上还可以设置手孔或人孔,以便在需要清理罐体或需要取出过滤滤芯的情况下,可以方便地通过手孔或人孔进行罐体清理或取出过滤芯片,无需拆开罐体。

请参见图7和图8。图7和图8均为本申请的一个实施例蒸发器的结构示意图。图7所示的蒸发器中包括罐体101、气液分离内件102、集液盒103、调压件104、流体排放管线105、过滤滤芯106和放净管线107。其中,调压件104位于罐体101的外部,流体排放管线105上设置有阀门,若流体需要通过流体排放管线105排出则可以开启阀门,若流体不需要通过流体排放管线105排出则可以关闭阀门。可选地,图7所示的调压件104也可以位于罐体101的内部(具体可以参见图6)。

图8所示的蒸发器中包括罐体101、气液分离内件102、集液盒103、调压件104、过滤滤芯106、放净管线107和换热内件108。其中,调压件104位于罐体101的外部。可选地,图7所示的调压件104也可以位于罐体101的内部(具体可以参见图6)。

可选地,图8所示的蒸发器可以还包括图7所示的流体排放管线105,相应的,图7所示的蒸发器还可以包括图8所示的换热内件108,这里不再使用其他附图进行说明。

可选地,蒸发器中的气液分离内件可以包括扑雾网、波纹板、折流板、挡板、分离叶片和膜中的至少一种,换热内件可以包括换热管和换热板中的至少一种,调压件可以包括调节阀、孔板、喷嘴和毛细管中的至少一种,罐体内的部件与罐体之间可通过焊接、粘结或者螺栓的方式连接。

为了便于理解本申请实施例提供的蒸发装置,可以参见图9至图11。图9至图11均为本申请的一个实施例蒸发装置的结构示意图,图9至图11均以蒸发装置中包括3个蒸发器为例进行说明(实际实施中可以为n个蒸发器,n的大小可以根据实际情况设定)。

图9所示的蒸发装置中,任一蒸发器中包括多个压力控制元件901、罐体902、阀门903以及若干管线。图9中,经加热装置加热后的返排液可以通过接口b1进入蒸发装置,在依次通过蒸发装置中的3个蒸发器后,蒸发出的浓液可以通过接口b2流出至浓液处理装置(图9未示出),蒸发出的流体可以通过接口b3流出至流体处理装置(图9未示出)。此外,未经加热装置加热的返排液还可以通过接口a2进入蒸发装置。图9所示的蒸发器中包含换热内件(图9并未示出),返排液经接口a2进入蒸发装置后,可以依次流经各蒸发器的罐体,并与罐体内部的换热内件进行热量交换,然后从接口a1流出,实现对蒸发装置中的热量进行回收的目的。

图9中,各蒸发器内的蒸发出的流体还可以通过阀门903流至接口c1,并通过接口c1排方放到外界。

图10所示的蒸发装置相较于图9而言,区别在于,图10在任一蒸发器的底部增加了两个阀门和若干管线,一个阀门用于控制是否使用对应的蒸发器对返排液进行蒸发处理,另一个阀门用于返排液在回收蒸发装置的热量时,控制返排液是流经蒸发器的罐体内部(前提是罐体内包含换热内件)还是流经罐体外部。

图11所示的蒸发装置相较于图9而言,存在两个区别,第一个区别是图11所示的蒸发装置中,各个蒸发器内部不包含换热内件,在这种情况下,返排液在回收蒸发装置中热量时,从接口a2流入蒸发装置后,可以从蒸发器的外部流过最后经接口a1流出蒸发装置。第二个区别是蒸发装置中的各蒸发器的罐体上设置有流体排放管线904,蒸发装置蒸发出的流体可以直接通过流体排放管线904排出。

需要说明的是,针对图9至图11中任一蒸发装置而言,同一个蒸发装置中包含的蒸发器的结构均相同,在其他实现方式中,同一个蒸发装置中包含的多个蒸发器的结构也可以不同。

在图1中,在蒸发装置12蒸发出的流体为液态的情况下(蒸发装置12中设置有换热内件,使得蒸发出的流体冷凝为液态流体),流体处理装置13可以是处理罐,即使用处理罐存储蒸发出的液态流体。可选地,若流体中包括排放量有限制的杂质且该杂质含量超出当地排放所允许的含量值,则处理罐中可以放置有用于该杂质从原流体中减量的物质,该物质可以是活性炭、树脂、萃取剂等。若流体中没有排放量有限制的杂质或即使含有该类杂质,但其含量不超过当地排放所允许的含量值,则该处理罐中可以不放置用于吸收杂质的物质,此时处理罐可以是带有换热器的罐体以进行热量回收,或者也可以是不带有换热器的罐体。

在蒸发装置12蒸发出的流体为气态的情况下(蒸发装置12中未设置换热内件,不能将蒸发出的流体冷凝为液态流体),若流体中没有排放量有限制的杂质,或即使含有该类杂质,但其含量不超过当地排放所允许的含量值,则流体处理装置13可以包括排气接口、排气管道,泵和风机中的至少一种。这样,可以将气相流体直接排放到外界。

可选地,在需要将流体排放在外界的情况下,流体处理装置13中还可以设置流体出口,流体处理装置13在对流体进行处理后,可以将处理后的流体通过该流体出口排出。其中,处理后的流体符合当地排放标准,可以直接排放到外界。

在图1中,浓液处理装置14可以是焚烧炉,焚烧炉中可以设置燃料入口,燃料可以通过燃料入口进入焚烧炉中,焚烧炉通过燃烧燃料对浓液进行焚烧处理。进行焚烧处理时,会蒸发掉浓液中的水分进而产生气相产物,蒸发掉水分后的杂质经燃烧后可以生成灰渣,进而得到非气相产物。可选地,浓液处理装置中还可以设置有气相产物出口和非气相产物出口,气相产物出口用于将焚烧处理后得到的气相产物排出,非气相产物出口用于将焚烧处理后得到的气相产物排出。

可选地,在浓液处理装置设置有气相产物出口的情况下,气相产物出口处可设置有气相产物管道,该气相产物管道中设置有处理元件,处理元件用于脱除气相产物中超出排放要求的成分或降低气相产物的温度并回用气相产物的热量。其中,处理元件具体可以包括排气管路接口、排气管线、烟囱、热回用换热器、颗粒物过滤器、脱硫装置、脱硝装置、三元催化器中至少一种。

可选地,浓液处理装置14也可以是其他方式的浓液处理组件,比如,干燥机、叠螺机等,可以减少浓液中的水分,对浓液中的杂质和水分进行固液分离,进而实现浓液处理,此时相应地可以不需要设置燃料管线。

可选地,浓液处理装置也可以是罐体,在这种情况下,罐体用于存储蒸发出的浓液。此外,浓液处理装置也可以是换热器,换热器用于存储蒸发出的浓液,且可以方便系统进行热量回收。

为了便于理解本申请实施例提供的压裂返排液的处理系统,可以参见图12至图15。图12至图15均是本申请的一个实施例压裂返排液的处理系统的结构示意图。

图12所示的处理系统中包括产热单元111、加热单元112、蒸发装置12、流体处理装置13、浓液处理装置14、控制装置15和和处理装置16。燃料可以通过产热单元111中设置的燃料入口(图12中未示出)进入产热单元111中,产热单元111燃烧燃料产热,为加热单元112提供热量。加热单元112与产热单元111之间通过管路形成热循环。

返排液可以通过预处理装置16中设置的流体入口(图12未示出)流入预处理装置16中,预处理装置16对返排液进行预处理后,预处理后的返排液可以通过加热单元112中设置的流体入口流入加热单元112中。加热单元112在产热单元111产生的热量的作用下对返排液进行加热。加热后的返排液通过管线流入蒸发装置12中。蒸发装置12对加热后的返排液进行蒸发处理。其中,蒸发装置12对加热后的返排液进行蒸发处理时,未达标的返排液还可以通过管线回流至加热单元112中。

蒸发装置12在对返排液进行蒸发处理后,可以蒸发出流体和浓液。流体通过管线可以流入流体处理装置13,流体处理装置13对流体进行处理,处理后的流体可以通过流体出口排放到外界。浓液可以通过管线进入到浓液处理装置14,浓液处理装置14对浓液进行处理后可生成气相产物和非气相产物,气相产物可以通过气相产物出口排放到外界,非气相产物可以通过非气相产物出口排放到外界。其中,浓液处理装置14的处理可以是焚烧处理,焚烧处理的燃料可以与产热单元111使用的燃料来源相同。

图12所示的压裂返排液的处理系统的工艺链较短,可以实现对压裂返排液的有效处理。此外,由于压裂返排液处理系统中还包括控制装置,该控制装置可以对加热装置和蒸发装置各自的工作参数进行调节控制,因此,可以提高压裂返排液处理系统的稳定性,现场适应性更好。

图13所示的处理系统相较于图12而言,不同之处在于预处理后的返排液的流向不同。图12中预处理后的返排液可以直接进入加热单元112中加热,虽然管线连接较为简单,但是不能回收系统的热量。在图13中,预处理后的返排液可以依次流经(图13所示的虚线)流体处理装置13、浓液处理装置14、蒸发装置12,并回收流体处理装置13、浓液处理装置14和蒸发装置12中的热量后,流入至加热单元112。这样,由于可以充分回收系统的热量,因此,可以提高系统的热利用率,节约产热单元111产热时所消耗的燃料。

可选地,根据实际情况的不同,图13所示的预处理后的返排液的流向也可以是依次通过浓液处理装置14、蒸发装置13后进入到加热单元112中,或者也可以是仅通过蒸发装置13后进入到加热单元112中,或者,也可以是依次通过流体处理装置13和浓液处理装置14后直接进入蒸发装置13中,还可以是通过浓液处理装置14后直接进入蒸发装置13,这里不再使用其他附图进行详细说明。

此外,可选地,在图13所示的预处理后的返排液的流向管路中,还可以设置阀门,以控制返排液具体流经流体处理装置13、浓液处理装置14、蒸发装置1和加热单元112中的哪些装置,以提高灵活性。

图14所示的处理系统相较于图12而言,增加了浓液处理装置14和流体处理装置13之间的浓液回流管线,以及流体处理装置13和蒸发装置12之间的浓液回流管线(如图14所示的虚线)。这样,在浓液处理装置14中的浓液参数不达标的情况下,浓液可以通过图14所示的虚线对应的回流路径回流至蒸发装置12中,由蒸发装置12对浓液进行蒸发处理,最终使得流入浓液处理装置14中的浓液能够达标。

可选地,浓液也可以由浓液处理装置14直接回流至蒸发装置12中,或者,由浓液处理装置14流经流体处理装置13和预处理装置16(先后顺序不限定)后回流至蒸发装置12中,或者,由浓液处理装置14流经预处理装置16后回流至蒸发装置12中,这里不再使用相应附图进行说明。

图15所示的处理系统相较于图12而言,增加了浓液处理装置14和流体处理装置13之间的浓液回流管线,流体处理装置13和蒸发装置12之间的浓液回流管线,以及蒸发装置12和加热单元112之间的浓液回流管线(如图15所示的虚线)。这样,在浓液处理装置14中的浓液参数不达标的情况下,浓液可以通过图15所示的虚线对应的回流路径回流至加热单元112中,由加热单元112进行加热后,再由蒸发装置12对加热后的浓液进行蒸发处理,最终使得流入浓液处理装置14中的浓液能够达标。

可选地,浓液也可以由浓液处理装置14直接回流至加热单元112中,或者也可以由浓液处理装置14回流至液体处理装置13、蒸发装置12和预处理装置16中的至少一个(先后顺序不限定)后再回流至加热单元112中,这里不再使用相应附图进行说明。

需要说明的是,在图14和图15中,预处理装置16处理得到返排液的流向也可以如图13所示,这里不再使用相应附图进行说明。

可选地,图12至图15所示的压裂返排液的处理系统中还可以包括底座及辅助装置,底座及辅助装置与产热单元111、加热单元112、蒸发装置12、流体处理装置13、浓液处理装置14和控制装置15连接,用于提供为实现处理系统功能所需的辅助功能。

本申请实施例提供的压裂返排液的处理系统至少可以实现以下技术效果:

(1)可实现通过将高温热能设备作为产热单元,以节省燃料;通过优化系统配置,可根据各环节热的情况,最大限度实现系统内与系统外可用热的回用,实现运行成本的较大程度降低。

(2)不依赖外在电源,可适应包括井口气在内的多种来源的燃料。

(3)装置单元化设计,有效防止一般常规工艺路线难以避免的返排液中复杂成分的结垢问题,同时大大提高安全性,蒸发装置的元器件防爆要求降低;可大幅减少燃烧器堵塞等风险,设备可靠性得以较大提高。

(4)可通过采用高温热能设备使浓液浓度更高,浓液更为减量,便于进一步处理;蒸发的气相物质经过处理系统后可以得到冷凝。排放到界外的气相物质,可以满足绝大多数现场的排放及其它环保要求。

(5)通过设置高效蒸发器,系统蒸发和蒸发出流体的处理依次进行,出水可根据需要,选择为自身系统进行补水、或转系统外回用,如配置压裂液。

(6)划分成功能相对独立的单元,可按现场空间及防爆区域划分、及地面情况,灵活布置。

(7)通过设置蒸出流体和浓液处理组件,达到热最为充分地利用,同时,可以实现废液中有用成分的最大限度的回用和最大限度地减量;并提供多种连接,满足多种处理要求。

总之,以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia),如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

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