一种压裂返排液重复利用方法及处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种压裂返排液重复利用方法及处理装置，属于油气开发过程中的压 裂液循环利用与节能减排技术领域。
【背景技术】
[0002] 油气井压裂作业结束后，泵注入地层的压裂液将返排至地面。这类液体通常称为 压裂返排液。压裂返排液中含有大量的添加剂、地层离子及部分机械杂质和油等，直接排放 将严重污染环境，而无害化处理的技术难度大、成本高。目前，压裂返排液的处理方式主要 为回注、处理后外排和处理后重复利用三种方式。其中，回注需要在合适的地层钻回注井， 安装回注设备，其前期投入和运行费用均较高，且回注能力受到回注地层条件的限制；处理 后达到外排水质指标的技术难度大，处理成本高；处理后重复利用可以充分利用压裂返排 液中残余的各种添加剂和水资源，减少废液无害化处理量，节能减排。
[0003] CN ZL201220050049.4提供了一种天然气井返排压裂液回收再利用系统。该系统 主要由气液分离器、一级沉降池、二级沉降池、返排压裂液储罐和压裂液储罐构成，通过两 次自然沉降除去固体颗粒，再对压裂返排液的成分进行分析，并根据分析结果补充损失的 添加剂，调整压裂返排液性能达到施工要求。该方法主要针对低分子可回收压裂液施工后 产生的压裂返排液进行回收再利用。由于未有除去压裂返排液中的Ca 2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等 高价金属离子，而这些离子浓度较高时，对压裂返排液重复利用时的性能影响大，使得其交 联程度弱、耐剪切性能差、沉砂速率快。同时，该方法也未对含油和乳液的压裂返排液进行 油水分离，未除去压裂返排液中的油，而油对压裂返排液重复利用时的性能影响也较大，使 得其交联程度弱、冻胶碎、甚至不交联。CN200610010499.X公开了一种压裂反排液回收处理 工艺。该工艺首先在压裂返排液中加入破胶剂进行破胶，再通过絮凝一氧化一二次絮凝一 二次氧化处理，使压裂返排液处理后达到国家二级排放标准，可回注地层。但该工艺涉及多 次絮凝、多次氧化，工艺繁琐。同时，该方法仍未除去压裂返排液中的高价金属离子，未有对 乳液进行油水分离，影响其重复利用时的性能。此外，该方法处理后的液体主要用于回注， 未有对残余添加剂(如助排剂、粘土稳定剂等）进行充分利用，造成了浪费。《压裂返排液回 收处理技术概述》（迟永杰，卢克福.油气田地面工程，2009年，28卷，7期)提供了一种压裂 返排液处理工艺，通过自然降解一加药剂预处理一电絮凝一SSF污水净化处理，使压裂返 排液处理后对污水水质的影响低于15%。该工艺受环境温度的影响较大，低于20°C时不能 运行。同时，该工艺处理后的液体还需进入下游的污水处理系统与其它污水混合稀释后进 一步处理，处理工艺复杂。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种压裂返排液重复利用方法及处理装 置，具有处理工艺短、撬装处理装置连接与拆卸方便快速、可实时调节处理剂用量、对各种 类型的压裂返排液均适用等特点，处理后的压裂返排液重复利用时满足压裂施工要求，实 现了压裂液循环利用与节能减排。
[0005] -种压裂返排液重复利用方法，含有以下步骤；
[0006] 步骤1)、压裂返排液从井口返排出来，经过气液分离装置进行气液分离；
[0007] 步骤2)、液体进入沉降池，除砂、除油；
[0008] 步骤3)、液体通过提升泵进入压裂返排液处理装置，进行在线水质处理，通过紫外 线杀菌、化学沉淀除高价金属离子、絮凝加离心除悬浮物等工艺处理，使处理后的液体水质 达到重复利用要求；
[0009] 步骤4)、处理后的液体进入压裂液配液罐；
[0010] 步骤5)、对液体进行水质检测，分析残余添加剂浓度；
[0011] 步骤6)、补充损失的添加剂；
[0012] 步骤7)、压裂液性能检测；
[0013] 步骤8)、压裂施工。
[0014] 还包括下列步骤和连接方式：
[0015] (1)压裂返排液从返排井1返排出来，经过气液分离装置2进行气液分离，气体在 气体燃烧装置中燃烧，液体进入沉降池3。
[0016] (2)压裂返排液在沉降池3中自然沉降一天及以上，返排液中的砂、岩屑及大颗粒 机械杂质沉降在池底。如果返排液含有乳液，则在沉降的过程中向沉降池3入液口加入计 量的破乳剂，使乳液油水分离，并通过管线和提升泵A4定期将分离出来的油泵入储油罐5。
[0017] (3)通过提升泵B6将沉降池3中的上层液体泵入压裂返排液处理装置7进行处 理。
[0018] (4)经压裂返排液处理装置7处理后的液体通过提升泵C8泵入压裂液配液罐9 中，加入杀菌剂抑制细菌滋生，并取小样测定液体中的残余添加剂浓度。
[0019] (5)根据残余添加剂浓度确定补充的添加剂用量，按照常用压裂液配制方法向压 裂液配液罐9中加入损失的添加剂，并按照"SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法"测 定压裂液的性能，满足施工要求后用于压裂施工。
[0020] 一种压裂返排液重复利用处理装置，药剂罐A15、药剂罐B16、药剂罐C17分别通过 计量泵A18、计量泵B19、计量泵C20和管线与沉淀絮凝罐10连接；离心装置22通过提升泵 D23和管线与沉淀絮凝罐10连接；沉淀絮凝罐10带有搅拌器11，安装有在线pH计12、在 线TSS (总悬浮物含量)计13、紫外线杀菌器14 ;离心装置22为可高速转动不锈钢罐，罐体 上部为圆柱形，罐体下部为圆锥形；
[0021] 沉淀絮凝罐10为圆形不锈钢罐，罐上安装有搅拌器11、在线pH计12、在线TSS(总 悬浮物含量)计13、紫外线杀菌器14 ;三个不锈钢材质的药剂罐A15、药剂罐B16、药剂罐C17 分别通过计量泵A18、计量泵B19、计量泵C20和管线连接在沉淀絮凝罐10上，可以向沉淀 絮凝罐10中泵入计量的不同液体药剂；沉淀絮凝罐10上端半封闭，下端有一个带阀门的大 口径的出渣口 A21 ;离心装置22通过管线、提升泵D23与沉淀絮凝罐10连接；离心装置22 为可高速转动不锈钢罐，罐体上部为圆柱形，中心连接有可上下调节高度的管线，并与压裂 液配液罐连接；离心装置22的罐体下部为圆锥形，且连接有一个带阀门的大口径的出渣口 B24和一个可带动离心装置转动的电机25 ;离心装置22可在转动时密封；控制系统26通过 数据线与各部分连接。
[0022] -种压裂返排液重复利用处理装置，压裂返排液处理装置7为撬装处理装置，处 理前运至井场，连接管线后对压裂返排液进行处理，处理完成后再运至其它井场，节约大型 处理设备的安装、运输与调试费用。该处理装置主要由沉淀絮凝罐10、离心装置22、控制系 统26、药剂罐A15、药剂罐B16、药剂罐C17以及在线pH计12、在线TSS (总悬浮物含量）计 13、紫外线杀菌器14、提升泵D23、计量泵A18、计量泵B19、计量泵C20、搅拌器11和电机25 组成，全部安装在一个钢铁材质的撬上，
[0023] 进入压裂返排液处理装置7的液体通过下列步骤进行处理：
[0024] (1)压裂返排液首先进入沉淀絮凝罐10中，经紫外线杀菌器14杀菌，并通过在线 pH计12测定液体的pH值，通过在线TSS (总悬浮物含量）计13测定总悬浮物含量；
[0025] (2 )在药剂罐A15、药剂罐B16、药剂罐C17中分别加入pH值调节剂、无机絮凝剂和 高分子有机絮凝剂；
[0026] (3)根据液体的pH值，向沉淀絮凝罐10中泵入计量的pH值调节剂，将压裂返排 液的PH值调节至8. 5~9. 5,使压裂返排液中的钙、镁、铁等高价金属离子大部分被沉淀出 来；
[0027] (4)根据液体的总悬浮物含量，向沉淀絮凝罐10中泵入计量的无机絮凝剂，对液 体中的各种悬浮物进行絮凝；
[0028] (5)根据液体总悬浮物含量，向沉淀絮凝罐10中泵入计量的高分子有机絮凝剂， 将液体中絮凝的悬浮物聚集成团，使其因重力而沉降下来；
[0029] (6)将沉淀絮凝罐10中的上层清液泵入离心装置22中，然后开启沉淀絮凝罐10 的出渣口 A21，使沉淀絮凝下来的悬浮物、沉淀等排出，进入泥浆池或残渣池；
[0030] (7)启动电机25带动离心装置22以500~2000转/分钟的转速转动，在离心力 的作用下使液体中剩余的各种絮凝物、悬浮物进一步沉降下来；
[0031] (8)将离心装置22中的上层清液泵入压裂液配液罐中，然后开启离心装置22的出 渣口 B24，使离心沉降下来的絮凝物、悬浮物排出，进入泥浆池或残渣池。
[0032] 本发明具有如下有益效果：本发明通过气液分离一油水分离一紫外线杀菌一在线 PH值、在线总悬浮物含量测定一化学沉淀出高价金属离子一无机+有机絮凝沉降出悬浮物 -离心处理进一步沉降出剩余悬浮物一加杀菌剂抑制细菌滋生一测定残余添加剂浓度一 加损失的添加剂配制压裂液一压裂液性能评价一压裂施工等流程，对压裂液返排液进行回 收处理，处理后的返排液水质达到配制压裂液要求，添加损失的添加剂后性能满足压裂施 工要求，实现了压裂液重复利用。
[0033] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明不受压裂返排液类型的限制，对 各种类型的压裂返排液均适用；2、本发明充分利用了压裂返排液中的残余添加剂和水资 源；3、本发明的处理装置为撬装装置，连接与拆卸方便、快速，可避免非撬装装置现场管线 布局、安装、调试、拆卸等工序耗时耗力，节约安装与拆卸费用；4、本发明的处理效果好，沉 淀+絮凝+离心处理可除去大部分对压裂液性能影响大的高价金属离子和悬浮物，降低压 裂返排液重复利用时对储层的伤害；5、本发明在线测定pH值、在线测定总悬浮物含量，可 根据压裂返排液的水质实时调整处理药剂用量；6、本发明的工艺流程短，采用控制系统可 自动控制药剂加注和各处理流程；7、本发明可根据现场处理规模，将多个撬装装置组合运 用，提高处理能力。8、本发明的处理效果好，处理后的压裂返排液重复利用时满足压裂施工 要求，实现了压裂液循环利用与节能减排。
【附图说明】
[0034] 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完