一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田压裂返排液处理技术领域，具体涉及一种非常规油田勘探开发压 裂返排液回用处理方法。
【背景技术】
[0002] 非常规油气资源是指不能采用常规方法和技术手段进行勘探开发的油气资源，主 要包括致密砂岩、页岩油、重油、超重油、深层石油、页岩气和煤层气等。国家把发展非常规 油气资源作为资源战略的重要内容。非常规油气资源作为一种储量巨大的后备资源正日益 受到关注。非常规油气资源的储层特性、产出机理等与常规油气资源存在着显著的差异，其 勘探开发常采用大型分段压裂技术，钻井深度大，开发周期长，压裂液用量大，为常规井的 几十至上百倍，压裂返排液产出量高达1000~10000m 3。压裂返排液成分复杂，处理难度 大，达标排放处理成本居高不下。此外，由于添加剂种类复杂，造成水体中COD值降低难度 增大，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂难W从废水中除去。因此，压裂返排液的处 理问题始终是油田水处理领域的一大难题。我国非常规油气资源勘探开发还处于探索起步 阶段，相应的管理方法和标准制度仍不健全，对于压裂返排液的处理回用尚未有成熟的技 术或方法可循。与压裂技术的应用范围愈来愈广相矛盾，压裂返排液处理回用技术的发展 严重滞后。随着"非常规大发展"的不断深入，非常规井将越来越多，压裂返排液的产出量 也将不断增加，若仍延续传统处理方法，仅经过简单处理后回注地层，势必对地层造成潜在 的伤害。此外，由于油田注采不平衡情况严重，单纯采用简单粗放的处理方式，长远来看必 将难W为继。目前，压裂返排液的处理回用问题对油田造成的压力已不容忽视。因此，需要 开发一种技术上可行，经济上合理的压裂返排液回用处理技术。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法。针对油田压裂 返排液COD值高、石油类含量高、粘度大、成分复杂、难W有效处理的现状，保留水体中部分 有效成分（稠化剂、杀菌剂、交联剂、稳定剂和助排剂等），针对性地去除水体中的悬浮物、 石油类和盐分等，实现压裂返排液处理后满足回用的目标，实现资源循环利用。
[0004] 为了达成上述目的，本发明采用如下技术措施：
[0005] 本发明方法根据各单元处理目的和产水水质的不同，将本发明一种非常规油田勘 探开发压裂返排液回用处理方法的整个工艺划分为H部分，即；预处理工艺部分、陶瓷膜工 艺部分和电渗析工艺部分，具体操作步骤如下：
[0006] (1)预处理；将压裂返排液经机械格栅去除其中的大块污染物，然后在隔油池和 聚结气浮池内停留一定时间，聚结气浮池出水进入调节池均衡水量和水质，W稳定下步进 入絮凝气浮池前的进水水质，再进入絮凝气浮池内与药剂进行絮凝反应进一步去除水中的 石油类物质，降低浊度；
[0007] (2)陶瓷膜微滤；将步骤（1)处理后液体进入陶瓷膜处理，主要去除残余的絮体、 颗粒物和胶体等，使其产水水质满足电渗析进水水质要求；陶瓷膜根据运行情况定期进行 气水反洗；
[0008] (3)电渗析处理；经步骤（2)陶瓷膜微滤处理后的压裂返排液进入电渗析装置的 淡室和浓室，当电渗析装置的两电极板间施加一定电压后，淡室内离子不断迁入浓室内，当 淡室内水体矿化度降低至一定程度后，装置停止运转，淡室内电渗析产水即可作为压裂液 回用。
[0009] 本发明目的还可通过如下技术措施实现：
[0010] 步骤（1)所述机械格栅宽度为1mm ;
[0011] 步骤（1)液体在所述隔油池和聚结气浮池内停留时间均为25-35min。
[0012] 步骤（1)所述聚结气浮池内填料采用聚丙帰双正弦板。
[0013] 步骤（1)所述絮凝气浮池内絮凝反应采用PAC作为絮凝剂。
[0014] 所述絮凝反应时间为4-6min，所述PAC投加量为0. 6-1. Omg/L ;絮凝反应结束在该 池内的水力停留时间为25-35min。
[001引步骤似所述陶瓷膜微滤的分离精度为Iy m，操作压力为0. 10-0. 15MPa，操作周 期为50-70min ;陶瓷膜进行汽水反洗时反洗时间为30-40S。
[0016] 步骤（3)所述电渗析处理极水室采用lOg/L的硫酸钢溶液，操作电压为25-35V。
[0017] 步骤（3)所述淡室的流速为150-200LA。
[0018] 陶瓷膜微滤处理中，对于被压裂返排液污染的阳离子交换膜，采用强酸性的HCl 溶液清洗，对于被污染的阴离子交换膜采用强碱性的化OH溶液和强氧化型的化QO溶液清 洗。
[0019] 本发明的有益效果为；本发明预处理技术可有效去除水体中大块污染物、颗粒悬 浮物和各形态石油类（浮油、乳化油和溶解油）等，减轻陶瓷微滤膜运行负荷，保证其平稳、 高效运行；无机陶瓷微滤膜具有结构稳定、耐高温和分离效率高等特点，在较苛刻的工作条 件下仍能保持正常运转；其严格的过滤精度，可保证产水水质稳定，有效地降低水体浊度和 石油类含量，进一步改善水质，延缓电渗析装置的污染趋势；通过调整陶瓷膜装置的运行， 可实现错流过滤、死端过滤、汽水反洗和化学清洗等操作；电渗析处理是本发明方法的核必 工艺，利用电渗析处理技术可实现水体中带电离子和中性粒子的分离W及不同电荷密度离 子的分离，在部分保留压裂返排液有效成分的基础上，可显著地降低水体矿化度，从而达到 回用的目的。
[0020] 本发明可达到如下技术指标：
[0021] (1)预处理工艺可持续稳定运行，经预处理，可去除压裂返排液中90% W上的石 油类和悬浮颗粒物，有效降低水体中的污染物含量；
[0022] (2)陶瓷膜微滤装置运行平稳，产水水质稳定，产水浊度小于2NTU，产水中石油类 含量低于lOmg/l，满足电渗析进水水质要求；
[0023] (3)电渗析装置可在较高的电流效率下将压裂返排液的矿化度降至lOOOmg/L W 下，其中巧离子和镇离子的去除率维持在90% W上，产水中氯离子含量低于350mg/l，满足 压裂返排液回用的水质要求；
[0024] (4)陶瓷膜元件和电渗析装置表现出良好的耐污染性，可长期保持稳定运行；污 染后经化学清洗，膜性能恢复率可达95% W上。
【附图说明】
[00巧]图1本发明方法工艺流程图。
【具体实施方式】
[0026] 应用本发明方法，对某油田非常规开发井的压裂返排液进行了处理。下面结合具 体实施方式，对本发明作进一步详细说明。
[0027] 实施例1
[0028] 将某油田非常规开发井的压裂返排液用泉提升进入机械格栅，机械格栅宽度采用 Irnm,压裂返排液经机械格栅过滤后先后进入隔油池和聚结气浮池，在隔油池和聚结气浮池 内的水力停留时间均为30min，聚结气浮池内填料采用聚丙帰双正弦板。经聚结气浮池出 水，水中COD去除率约为21%，石油类的去除效果较为明显，聚结气浮池产水中石油类含量 可稳定地控制在30mg/L W下，去除率达70% W上，送是聚丙帰聚结填料和气浮装置强化除 油共同作用的结果；水体的色度经重力除油处理后由64倍降至32倍，具体水质指标见表 Io
[0029] 表1絮凝气浮前处理各单元产水水质指标 [00301
[0031] 聚结气浮池出水进入调节池 W均衡水量和水质，后进入絮凝气浮池，絮凝气浮采 用PAC作为絮凝剂，PAC投加量为0. 8mg/L，絮凝反应时间为5min，曝气时间为30min。经絮 凝气浮处理后，水体各水质指标均大幅改善，其中COD值由8598mg/L降至4017mg/l，去除率 达到53%;石油类含量降至lOmg/L W下，已基本满足电渗析进水水质要求；色度由32倍降 至16倍；浊度指标提升的更加明显，由大于2000NTU降至23NTU，去除率大于99%，具体水 质指标见表2。
[0032] 表2絮凝气浮处理前后水质指标
[0033]
[0034] 整个预处理工艺部分（机械格栅+隔油池+聚结气浮+调节池+絮凝气浮），COD 值由10873mg/L降至4017mg/l，去除率达到了 63% ;石油类含量由103mg/L降至8. 4mg/L， 去除率达到了 92% ;色度由64倍降至12倍；浊度由大于2000NTU降至23NTU，去除率高达 99%。预处理工艺起到了很好的效果，显著地降低了水体的污染性，减轻了后续工艺的处理 负荷。
[0035] 预处理出水进入陶瓷膜装置部分，陶瓷膜分离精度为Ium,装置操作压力为 0.1 MPa,装置运行周期为60min，汽水反洗时间为30s。经陶瓷膜装置部分处理后产水水质 COD值为3078mg/l，石油类含量为4. 3mg/L，色度为16倍，浊度为1. 73NTU，具体水质指标见 表3。
[0036] 表3陶瓷膜产水水质指标
[0037]
[0031
[0039] 陶瓷膜出水进入电渗析装置，电渗析装置极水室采用lOg/L的硫酸钢溶液，淡室 流速为2(K)LA，操作电压为30V，装置每运行化正冲30min。经电渗析处理后产水中巧离子 和镇离子的去除率达到90% W上，巧离子含量为2. 635mg/l，镇离子含量为1. 09mg/l，氯离 子含量为219. 04mg/l，TDS含量小于lOOOmg/l，具体水质指标见表4。电渗析产水为该工艺 方法的最终产水，可进行回用。<