专利名称：一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法
技术领域：
本发明涉及废液处理技术领域，是陆相页岩气开发的废水处理，特别是一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法。
背景技术：
在页岩气开发过程中，压裂是目前普遍应用的增产措施之一，该方法在新井试气、 老区气井挖潜和单井增产中占有不可替代的位置。压裂施工中注入井内的压裂液，应具有有效悬浮和输送支撑剂、滤失量少、摩阻低、残渣含量低、易返排、热稳定及抗剪切性能好、 与地层岩石和地下液体配伍性好等特点。为满足以上性能要求，压裂液中往往含有多种添加剂，如增稠剂、交联剂、杀菌剂、高温稳定剂、黏土稳定剂及破胶剂等。压裂施工结束后，压裂液破胶返排至地面，其中既有从地层深处带出的粘土颗粒和岩屑，也有油类及压裂液中的添加剂等，主要包括固体悬浮物(地层微粒、压裂砂、破胶残渣及水不溶物)、油类、溶解性有机物、细菌、无机盐等，是一种复杂的多相分散体系。在压裂施工中，不仅压裂液添加剂会渗透到地层，对地下水资源造成污染，而且压裂废液若不经处理外排，会对环境造成污染， 主要表现在以下两方面首先会使水中溶解氧含量降低，有毒物质浓度升高，造成土地盐碱化和农作物减产；其次若将这些废水排入江河，则对水生生物的生存构成很大的威胁，并且由于有毒物质在生物体内有积累作用，最终会危害人类的身心健康。在压裂作业过程中产生的废液性质不同，废液的污染程度也不同。目前，一般采用的方法是集中存放，简单处理回注。但由于压裂废液体系的复杂性，处理达到循环利用或回注标准困难很大，且对回注井的选择性强。大量废液的积累存放制约着油气田的清洁化持续发展。发明内容
本发明的目的是提供一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，经该方法处理后，水可以实现循环利用配置压裂液或回注地层，污泥可进行固化处理。
本发明的技术方案是一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，其特征是这种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法是按照如下的步骤进行步骤1，pH调节；向废液中添加pH调节剂，将废液的pH值调节在4. 5至6. 5之间； 步骤2，氧化降粘；向步骤I中完成pH调节的废液中加入浓度为O. 1%至O. 5%的氧化剂，并搅拌使之充分反应，反应时间为15至30分钟；充分反应后，重新调节废液的pH值达到7至8. 5之间；步骤3，絮凝沉降；向步骤2中完成氧化降粘的废液中加入絮凝剂，加入量为每升废液 20至100毫克，并搅拌使之充分反应；待矾花形成后，再向废液中加入助凝剂 ，加入量为每升废液I至10毫克，并搅拌使之充分反应；静置沉降10至30分钟后，废液中絮体沉降在底部，上层为清液；步骤4，固液分离；将步骤3中完成絮凝沉降的废液进行固液分离处理，使废液中底层絮体作为污泥排出，并对排出的污泥进行压滤脱水，使污泥干化为泥饼，污泥经压滤脱水产生的滤液作为废液重新处理；上层清液继续进行后续步骤；步骤5，吸附过滤；对步骤4中经固液分离后，上层清液进行活性炭吸附处理，并通过过滤器对其进行过滤，滤后水用于循环利用配置压裂液或回注地层。
所述的步骤I中，pH调节剂可以是碱类的生石灰、石灰石、碳酸钠或大理石，酸类的硫酸或盐酸。
所述的步骤2中，氧化剂可以是高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠或Fenton试剂。
所述的步骤3中，絮凝剂可以是聚合氯化铝、硫酸硅酸铝铁或聚合硫酸铁。
所述的步骤3中，助凝剂可以是阴离子聚丙烯酰胺或两性聚丙烯酰胺。
本发明的特点是这种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，它具有处理工艺简单、成本较低、连续处理、生产安全、处理效果稳定及不受环境条件的限制的特点；处理后的液体及固体都可以再应用，对环境保护起到了良好的作用。
图1是一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1以一种在页岩气直井开发过程中产生的压裂废液为例。
该废液的pH值为9.1，其中二价铁含量为2lmg/L,悬浮物为490mg/L，浊度为 398NTU，粘度为 5. 3mPa*S0
该废液采用这种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法对其进行处理，具体处理的步骤如下步骤1，ρΗ调节；向废液中添加pH调节剂，pH调节剂选择盐酸，即将盐酸加入废液中调节废液的PH值，使废液的pH值达到5. 5。
由于常用氧化剂一般为酸性氧化剂，所以将废液的pH值调节至弱酸性，有利于后续步骤的实施。
步骤2，氧化降粘；向步骤I中完成pH调节的废液中加入氧化剂，氧化剂采用浓度为O. 15%的双氧水，并搅拌使之充分反应，反应时间为15分钟。
充分反应后，废液中的二价铁离子被氧化为三价铁离子，同时氧化剂降解废液中的聚合物，使废液的粘度降低。
氧化剂充分反应后，向废液中加入碳酸钠，使废液的pH值达到8. O。
步骤3，絮凝沉降；向步骤2中完成氧化降粘的废液中加入絮凝剂，絮凝剂采用聚合氯化铝,加入量为50ppm，并搅拌使之充分反应。
待矾花生成时，向废液中加入助凝剂，助凝剂采用阴离子聚丙烯酰胺，加入量为 2ppm,并搅拌使之充分反应。
静置沉降10分钟后，废液中絮体沉降在底部，上层为清液。
步骤4，固液分离；将步骤3中完成絮凝沉降的废液进行固液分离处理，使废液中底层絮体作为污泥排出；上层清液继续进行后续步骤。
对排出的污泥进行压滤脱水，使污泥干化为泥饼，泥饼进行固化处理。
污泥经压滤脱水后产生的滤液，这些滤液可作为废液重新用本方法处理。
步骤5，吸附过滤；对步骤4中分离出的清液进行活性炭吸附处理，并经过滤器对其进行粗滤及精细过滤，滤后水可用于循环利用配置压裂液或回注地层。
通过这种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法对该废液进行处理后，产生的污泥固化处理，产生的液体能够再利用，实现重新配置压裂液或直接用于回注地层。
实施例2以一种在页岩气水平井开发过程中产生的压裂废液为例。
该废液的pH值为6，二价铁含量为36mg/L，悬浮物为540mg/L，浊度为439NTU，粘度为 4. 6Pa.S。
该废液的处理方法具体如下检测废液的PH值为6，处于4. 5至6. 5的范围内，所以不用调节pH值，直接进行后续步骤。
步骤1，氧化降粘；向废液中加入氧化剂，氧化剂采用浓度为O. 1%的双氧水，并搅拌使之充分反应15分钟。
充分反应后，废液中的二价铁离子被氧化为三价铁离子，同时氧化剂降解废液中的聚合物，使废液的粘度降低。
氧化剂充分反应后，向废液中加入碳酸钠，使废液的pH值达到8. O。
步骤2，絮凝沉降；向完成氧化降粘的废液中加入絮凝剂，絮凝剂采用聚合氯化铝，加入量为80ppm，并搅拌使之充分反应。
待矾花生成时，再向废液中加入助凝剂，助凝剂采用阴离子聚丙烯酰胺，加入量为 5ppm,并搅拌使之充分反应。
静置沉降15分钟后，废液中絮体沉降在底部，上层为清液。
步骤3，固液分离；对步骤2中完成絮凝沉降的废液进行固液分离处理，使底层絮体作为污泥排出；上层清液继续进行后续步骤。
对排出的污泥进行压滤脱水，使其干化为泥饼，并对泥饼进行固化处理。
污泥压滤脱水后产生的滤液，作为废液重新使用该方法处理。
步骤4，吸附过滤；对上层清液进行活性炭吸附处理，并经过滤器对其进行粗滤及精细过滤。
经过以上四步后，处理后水可以用于循环利用配置压裂液或回注地层。
本发明针对陆相页岩气井 压裂作业中产生的废液，处理效果稳定，且工艺简单、成本低，且处理后水能够循环利用配置压裂液或回注地层，实现了节约水资源、保护环境的目标。
权利要求
1.一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，其特征是这种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法是按照如下的步骤进行步骤1，pH调节；向废液中添加pH调节剂，将废液的pH值调节在4. 5至6. 5之间；步骤2，氧化降粘；向步骤I中完成pH调节的废液中加入浓度为O. 1%至O. 5%的氧化剂，并搅拌使之充分反应，反应时间为15至30分钟；充分反应后，重新调节废液的pH值达到7至8. 5之间；步骤3，絮凝沉降；向步骤2中完成氧化降粘的废液中加入絮凝剂，加入量为每升废液 20至100毫克，并搅拌使之充分反应；充分反应待矾花形成后，再向废液中加入助凝剂，加入量为每升废液I至10毫克，并搅拌使之充分反应；静置沉降10至30分钟后，废液中絮体沉降在底部，上层为清液；步骤4，固液分离；将步骤3中完成絮凝沉降的废液进行固液分离处理，使废液中底层絮体作为污泥排出，并对排出的污泥进行压滤脱水，使污泥干化为泥饼，污泥经压滤脱水产生的滤液作为废液重新处理；上层清液继续进行后续步骤；步骤5，吸附过滤；对步骤4中经固液分离后，上层清液进行活性炭吸附处理，并通过过滤器对其进行过滤，滤后水用于循环利用配置压裂液或回注地层。
2.根据权利要求1中所述的一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，其特征是 所述的步骤I中，PH调节剂可以是碱类的生石灰、石灰石、碳酸钠或大理石，酸类的硫酸或盐酸。
3.根据权利要求1中所述的一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，其特征是 所述的步骤2中，氧化剂可以是高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠或Fenton试剂。
4.根据权利要求1中所述的一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，其特征是 所述的步骤3中，絮凝剂可以是聚合氯化铝、硫酸硅酸铝铁或聚合硫酸铁。
5.根据权利要求1中所述的一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法，其特征是 所述的步骤3中，助凝剂可以是阴离子聚丙烯酰胺或两性聚丙烯酰胺。
全文摘要
本发明涉及废液处理技术领域，是陆相页岩气开发的废水处理，特别是一种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法。其特征是这种陆相页岩气井压裂作业废液的处理方法是按照pH调节、氧化降粘、絮凝沉降、固液分离和吸附过滤五个步骤进行。本发明工艺简单、成本较低、连续处理、生产安全、处理效果稳定及不受环境条件的限制的特点；处理后的水能够循环利用，配置压裂液或回注地层，实现了节约水资源，有利于环保。
文档编号C02F9/04GK103043831SQ20131002105
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者何飞, 刘立, 张世君, 杨志刚, 李辉, 胡耀强, 司小明, 李建东, 黄鹤 申请人:陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院