一种压裂返排液模块化集成处理系统的制作方法

一种压裂返排液模块化集成处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种压裂返排液模块化集成处理系统，其包括：气固相综合处理模块；液相回收模块；处理池模块；氧化处理模块；过滤循环模块；其中，在气固相综合处理模块中，对气相进行回收燃烧处理和对固相进行回收收集处理；根据实际场地工作需要，对上述五个模块进行分别使用或者组合使用，其根本目的是对压裂返排液的集中高效处理；本发明实现了压裂返排液的就地直接处理，最终产物可直接燃烧、排放或再次利用，既节省了运输、处理费用，又提高了水资源的利用率，在倡导全民环保的现在，本处理工艺在油田压裂现场有较大的应用前景。
【专利说明】一种压裂返排液模块化集成处理系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及油田现场压裂返排液处理装备【技术领域】，具体而言，本发明特别涉及一种压裂返排液模块化集成处理系统。

【背景技术】
[0002]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，而且所含有稠化剂、交联剂等多种化学成分，如聚合物、有机物、无机物等，种类繁多、成分复杂，以至于在压裂施工结束时产生的压裂余液组分极其复杂，其表现为:气、液、油、固多相存在，液相表现为高C0D、高TDS、高悬浮物，水质波动性大；是一类处理难度大的油田废水。
[0003]如果将压裂余液不经过任何处理而外排，将会对周边环境，尤其是对土壤和地表水系造成严重污染。随着我国对环境保护的重视，压裂返排液对环境带来的污染亦是非常严重。经由井口采油树直接排除的压裂返排液中还悬浮有石英砂、陶粒砂等支撑剂、井内岩层碎屑及少量的高低密度原油，这使得压裂返排液的处理更加困难。一般压裂返排液有三种处理方式，一是由井场外运至联合站，与产出水混合处理，放置自行风干后填埋，这种方法费时费力，对环境污染大。二是压裂返排液经化学、物理、生物等各种方法处理后排放，此种方法处理成本高、设备不成熟、处理规模小等，不能满足现代大规模压裂作业的要求。三是压裂返排液处理后循环再利用，此种方法适应现在日益严峻的环保要求，但是需要建立在压裂返排液处理技术相当成熟的基础之上，对处理技术要求更为严格。
[0004]现在所用的压裂返排液回收处理装置:如申请号为CN201320145527.4的页岩气压裂返排液回用处理装置，申请号为CN201320425803.2的一种压裂返排液处理回收装置；上述两种装置的核心是将非达标的压裂返排液再次利用，由此可知，其无法将压裂返排液彻底清理干净；再如申请号为CN201320009645.2的一种处理油气田压裂返排液的装置，其仅对液体进行了处理，在压裂返排液中有气液固三种形态，除了液体对环境造成污染外，固体和气体同样也会对环境造成污染，另外，在该专利中，对液体的处理只能达到符合工业水标准，并且还需后续处理。
[0005]由上分析，可以得知现有技术的压裂返排液回收处理系统存在以下特点和缺陷；
[0006]1、无法实现对压裂返排液的彻底处理，对环境容易造成二次污染。有的是将非达标水就地再次利用，有的是无法对气体和固体进行处理。
[0007]2、当需要对压裂返排液进行彻底处理时，需要其他设备来配合完成。上述对比的处理装置均无法单独实现对压裂返排液的彻底处理，当与其他设备进行配合使用时，容易在中间衔接过程出现泄漏情况。各个装置配合使用时，还需要提前进行分析，在这种情况下费时费力，过多的浪费了资源。


【发明内容】

[0008]本发明的目的在于提供一种压裂返排液模块化集成处理系统，以至少解决现有技术存在的对压裂返排液处理不彻底等问题，以及进一步地解决配合设备之间不衔接对环境造成二次污染等问题。
[0009]为了解决上述问题，本发明提供一种压裂返排液模块化集成处理系统，其技术方案如下:
[0010]—种压裂返排液模块化集成处理系统，包括如下模块中的一个或者多个:
[0011]气固相综合处理模块，在气固相综合处理模块内对常压压裂返排液进行气液固三相分离，将分离出来的气相和固相分别进行回收处理，将分离出来的液相输送至液相回收模块；液相回收模块，该液相回收模块用于回收由气固相综合处理模块输送过来的液相，并将液相通过管路输送至处理池模块；处理池模块，该处理池模块用于去除液相中的浮油和往除油后的液相内添加药品添加剂，并将处理后的液相通过管路输送至氧化处理模块；氧化处理模块，氧化处理模块对处理池模块输送过来的液相进行氧化处理，将液相中含有的有机物质和残余浮油氧化为二氧化碳和水；二氧化碳气体根据自身重力浮出液相，水溶入到液相中，并将处理后的液相通过管路输送至过滤循环模块；和过滤循环模块，该过滤循环模块将经过氧化处理模块处理后的液相中的大分子水和各种细菌截留，让液相中的小分子水滤过，对过滤后的小分子水进行检测；当检测达标则直接排放或回用，当检测未达标则循环送回液相回收模块后再次处理；
[0012]上述五个模块为相互之间独立的个体，根据处理现场的不同，选择上述五个模块中的部分模块进行组合连接来构成压裂返排液的处理系统。
[0013]优选地，在所述模块化集成处理系统中，所述气固相综合处理模块包括:三相分离器，与压裂返排液喷管相连，用于将压裂返排液进行气液固三相分离，并将液相输送至液相回收模块；气相回收处理模块，与三相分离器的气相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的气相；和固相回收处理模块，与三相分离器的固相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的固相。
[0014]优选地，在所述模块化集成处理系统中，所述气固相综合处理模块包括:三相分离器，与压裂返排液喷管相连，用于将压裂返排液分离成固液相混合物和气相；气相回收处理模块，与三相分离器的气相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的气相；和固相回收处理模块，与三相分离器的发液口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的固液相混合物，并将固液相混合物分离为固相和液相，对固相进行回收处理，将液相输送至液相回收模块。
[0015]优选地，在所述模块化集成处理系统中，所述气相回收处理模块包括:气相回收装置，与三相分离器的气相口相连，用于回收三相分离器分离出来的气相；和气相引燃装置，与气相回收装置的排气口相连，用于引燃气相回收装置排出的气相。
[0016]优选地，在所述模块化集成处理系统中，所述固相回收处理模块包括:固相回收装置，与三相分离器的固相口或者发液口相连，用于回收三相分离器分离出来的固相或者回收三相分离器分离出来的固液相混合物并将固液相混合物分离为固相和液相，将液相输送至液相回收模块；和固相收集处理装置，与固相回收装置的排出口相连，用于收集和储存固相回收装置排出的固相。
[0017]优选地，在所述模块化集成处理系统中，所述处理池模块包括:隔油池；用于容纳经过液相回收模块输送过来的液相；多个上隔板和多个下隔板；所述上隔板和所述下隔板相互交错地分别安装在所述隔油池的顶部与底部，而且所述下隔板位于相邻的所述上隔板之间；所述上隔板在隔油池的底端留有过水口，使液相从上隔板底端的过水口中通过并将油截留在上隔板处；所述下隔板在所述隔油池的顶端留有过水口，用于为液相提供通过空间，由交互安装在顶部和底部的上隔板和下隔板将隔油池分割出多级隔油区；和药品添加装置，药品添加装置置于最后一级隔油区上方，用于向最后一级隔油区的液相内添加药品添加剂。
[0018]优选地，在所述模块化集成处理系统中，所述上隔板为三块，所述下隔板为两块；三块上隔板分布于隔油池顶部，两块下隔板分别位于相邻的上隔板之间，上下隔板将隔油池分为一级隔油区、二级隔油区和三级隔油区，所述药品添加装置置于三级隔油区的上方；进一步优选一级隔油区、二级隔油区和三级隔油区结构空间比例分别为1:1:3?5。
[0019]优选地，在所述模块化集成处理系统中，所述氧化处理模块包括:氧化容器，用于容纳经过处理池模块处理后的液相；臭氧发生器，安装在所述氧化容器上部，通过输气管为氧化容器内的液相提供臭氧；和紫外线发生器，安装在所述氧化容器下部，产生与臭氧发生自由基反应的紫外线，进而自由基与液相中的有机物和残余浮油发生氧化分解反应，将液相中的有机物和残余浮油强氧化生成二氧化碳和水；二氧化碳气体根据自身重力浮出液相并通过排气管排出，水溶入到液相中，液相通过排液口管路输送至过滤循环模块。
[0020]优选地，在所述模块化集成处理系统中，过滤循环模块包括:膜过滤装置，与氧化处理模块的排液口相连，将氧化处理模块输送过来液相中的大分子水截留，允许液相中的小分子水进入膜过滤装置的排水管路；水质检测装置，设置在膜过滤装置的排水管路上，用于检测小分子水的排放指标，由此判断该排放指标是否达到排放标准；三通阀门，进水端口与水质检测装置的出水口相连通，三通阀门的第一出水口为排放口，用于将达标水排放或者回收利用；和非达标水循环装置，一端与三通阀门的第二出水口相连通，另一端与液相回收模块的进水口相连通，用于将非达标水输送回液相回收模块进行再次处理；
[0021]进一步优选所述膜过滤装置包括:膜池，用于容纳经过氧化处理模块氧化后的液相；多组膜片管路，均布放置在所述膜池内，用于将氧化后液相中的大分子和各种细菌截留在在膜片管路外面，允许氧化后液相中的小分子水进入膜片管路内并进一步进入膜过滤装置的排水管路上；再进一步优选每一组膜片管路包括:陶瓷模架；镶嵌设置于陶瓷模架的两侧面、与陶瓷模架围出中空空间且对液相进行过滤的膜片；和过滤水导出管，一端分别与所述中空空间对应连接，另一端汇集至排水管路的进水口。
[0022]在对压裂返排液的处理中，使用气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块五个模块的单个模块对压裂返排液进行回收处理或者多个模块的组合对压裂返排液进行回收处理；
[0023]在对具有初级处理排污池的压裂现场的返排液进行回收时，单独的过滤循环模块构成处理系统，所述过滤循环模块的进口端与初级处理排污池的出口端通过管路相连，所述过滤循环模块对未达标的液相循环送回初级处理排污池的进口端；
[0024]在对压裂现场返排液进行回收时，通过气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块五个模块的组合来形成处理系统，进而实现对压裂现场返排液的回收处理；
[0025]在具有排污池的压裂现场，通过液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块的组合来形成处理系统，进而实现对压裂返排液的回收处理；
[0026]在天然气井压裂现场或者页岩气井压裂现场，通过气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块和过滤循环模块的组合来形成处理系统，进而实现对压裂返排液的回收处理。
[0027]分析可知，与现有技术相比，本发明的模块化集成处理系统可以为气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块五个模块的一个或者多个，与此相适应，本发明的五个模块可以分别使用，也可组装使用，以应对不同现场需求而定；在对压裂返排液进行处理时采用了模块化集成处理方式，由此，本发明可以实现对压裂返排液的集中高效处理，同时可以根据现场需求，对五个模块进行不同组合来处理现场的压裂返排液；其目的是实现压裂返排液的就地直接处理，最终产物可直接燃烧、排放或再次利用，既节省了运输、处理费用，又提高了水资源的利用率。
[0028]再者，本发明设有非达标水循环装置，对于非达标水循环装置，可以对水质检测装置检测不达标的水不用另行通过载体先予以回收再进行后续安全处理，而直接将不达标的水循环至液相回收模块再次处理直至达标。
[0029]本发明与现有技术相比，具有如下优点:由于本发明采用气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块五个模块的单独使用或者共同使用，实现了模块化集成对压裂返排液的处理，对于压裂返排液只需本发明提供的处理系统就可以实现彻底清理，预防了对环境造成二次污染的情况。由于本发明采用了模块化集成处理，可以根据现场的需求确定五个模块中那个或者那几个模块来对压裂返排液进行处理。

【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1为本发明优选实施例的逻辑示意图。
[0031]图2为本发明处理池模块的结构示意图。
[0032]图3为本发明氧化处理模块的内部结构示意图。
[0033]图4为本发明膜过滤装置的结构示意图。
[0034]图5为本发明膜片管路的结构示意图。

【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细说明。
[0036]如图1所示，本发明的压裂返排液集成处理系统的优选实施例主要包括气固相综合处理模块A ;液相回收模块B ;处理池模块C ;氧化处理模块D ;过滤循环模块E。
[0037]井口喷出的高压压裂返排液经过耐压管汇及减压阀的进液口，将高压压裂返排液变为常压压裂返排液后进入气固相综合处理模块A，在气固相综合处理模块A内对常压压裂返排液进行气液固三相分离，将分离出来的气相和固相分别进行回收处理，将分离出来的液相输送至液相回收模块B ;液相回收模块B用于回收由气固相综合处理模块A输送过来的液相，并将液相通过管路输送至处理池模块C，处理池模块C用于去除液相中的浮油和往除油后的液相内添加药品添加剂，并将处理后的液相通过管路输送至氧化处理模块D，氧化处理模块D对处理池模块C输送过来的液相进行氧化处理，将液相中含有的有机物质和残余浮油氧化为二氧化碳和水；二氧化碳气体根据自身重力浮出液相，水溶入到液相中，并将液相通过管路输送至过滤循环模块E，在过滤循环模块E中，将液相中的大分子水和各种细菌截留，让液相中的小分子水滤过，对过滤后的小分子水进行检测；当检测达标则直接排放或回用，当检测未达标则循环送回液相回收模块B后再次处理。
[0038]气固相综合处理模块A包括三相分离器，与压裂返排液喷管相连，用于将压裂返排液进行气液固三相分离；气相回收处理模块，与三相分离器的气相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的气相；固相回收处理模块，与三相分离器的固相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的固相。
[0039]为了能够对三相分离器分离出来的气体进行无害化排放，气相回收处理模块包括:气相回收装置，与三相分离器的气相口相连，用于回收三相分离器分离出来的气相；和气相引燃装置，与气相回收装置的排气口相连，用于引燃气相回收装置排出的气相。
[0040]为了方便对三相分离器分离出来的固体进行收集和储存，固相回收处理模块包括:固相回收装置，与三相分离器的固相口相连，用于回收三相分离器分离出来的固相；和固相收集处理装置，与固相回收装置的排出口相连，用于收集和储存固相回收装置排出的固相。
[0041]为了能够将压裂返排液中的浮油进行有效隔除，使后续处理的油水比达标，本实施例所采用的处理池模块C，如图2所示包括隔油池11 ;用于容纳经过液相回收模块B输送过来的液相；多个上隔板12和多个下隔板13，上隔板12的数量比下隔板13的数量多一个(上隔板12的数量也就是隔油池11的级数根据实际情况而定，下隔板13要求位于相邻的上隔板12之间，以起到引导水流动的作用和缓冲进液的作用)；上隔板12和下隔板13相互交错地安装在所述隔油池11内(如果隔油池11为圆形筒时，则上隔板12、下隔板13均为弓形，其中上隔板12、下隔板13的弧形边与隔油池11池壁紧密相接，只不过是上隔板12的弧形边在上，弦边在下；下隔板13的弧形边在下，弦边在上(也即上隔板12固定于隔油池11的顶部，下隔板13固定于隔油池11的底部))；上隔板12在隔油池11的底端留有过水口，使液相从上隔板12底端的过水口中通过并将油截留在上隔板12处；下隔板13在隔油池11的顶端留有过水口，用于为液相提供通过空间。这样由交互安装在顶部和底部的上隔板12和下隔板13将隔油池分割出多级隔油区。由于水油密度的不同，液相在一级隔油区内会形成分层，油层漂浮于液层表面，液相在一级隔油区内经过上隔板12底端的过水口滤过进入二级隔油区，在二级隔油区内再进行分层，依次类推，将浮油从液相中分离出来；和药品添加装置14，药品添加装置14置于最后一级隔油区上方，通过药品添加装置14将絮凝剂、脱稳剂、PH值调节剂等各种药品添加剂中的一种或多种加入到最后一级隔油区内。多级隔油处理过程的级数，可根据压裂返排液中的油水比来确定，油含量大时隔油处理要多次进行，最终进行膜过滤过程的液相中的油水比应小于标准排放值，隔油处理达到的油水比一般要根据后面使用的过滤循环模块E的膜片性能来决定，比如膜片性能差一些时就需要处理池模块C处理后的液相中油含量更低，比如通过增加隔油级别的方式。
[0042]为了更好地使隔板起到隔油效果，优选上隔板12的弦边距离隔油池11底部的高度低于下隔板13的弦边距离隔油池11底部的高度，即上下隔板在高度上有重叠，而且优选二者重叠的高度为上隔板12高度(弓高h)的1/3?2/3，进一步优选重叠高度在l/2h左右。此外，优选上隔板12的高度h为隔油池11高度H的2/3?3/4。
[0043]以图2为例，隔油池11内隔板分为上隔板12与下隔板13，上隔板12固定于隔油池11的顶部，下隔板13固定于隔油池11的底部，其中三块上隔板12分布于隔油池11顶部，两块下隔板13分别位于相邻上隔板12之间的位置，上下隔板将隔油池11分为三部分，称为三级隔油区(隔油池11的级数由上隔板12的数量确定，图2中最左侧的隔油板与池壁之间为一级隔油区)，液相进入隔油池11后，先进入一级隔油区，由于水油密度的不同，液相分层，油层浮于液层表面，液层经由上隔板12下面的缺口进入二级隔油区，再次进行油水分离，液层经由二级隔油区上隔板12下部的缺口进入三级隔油区，依次类推，三次液油分离后的液相经三级隔油区上隔板12的下部缺口排出。当选三级隔油区时，一级、二级和三级隔油区结构空间比例分别为1:1:3?5，这样设计才能方便药品添加装置14放置在三级隔油区上方。
[0044]为了能够在氧化处理过程中将液相中有机物和残余浮油进行氧化，氧化处理模块D，如图3所示包括氧化容器21，用于容纳经过处理池模块C处理后的液相；臭氧发生器22，安装在所述氧化容器21上部，通过输气管24为氧化容器21内的液相提供臭氧；和紫外线发生器23，安装在所述氧化容器21下部，产生与臭氧发生自由基反应的紫外线，进而自由基与液相中的有机物和残余浮油发生氧化分解反应，将液相中的有机物和残余浮油强氧化生成二氧化碳和水；二氧化碳气体根据自身重力浮出液相通过排气管25排出，水溶入液相，液相通过排液口管路输送至过滤循环模块E。
[0045]过滤循环模块E包括:膜过滤装置，与氧化处理模块D的排液口相连，将氧化处理模块D输送过来液相中的大分子水和各种细菌截留，允许液相中的小分子水进入膜过滤装置的排水管路35 ;水质检测装置，设置在膜过滤装置的排水管路35上，用于检测小分子水的排放指标，由此判断该排放指标是否达到排放标准；三通阀门，进水端口与水质检测装置的出水口相连通，三通阀门的第一出水口为排放口，用于将达标水排放或者回收利用；和非达标水循环装置，一端与三通阀门的第二出水口相连通，另一端与液相回收模块B的进水口相连通，用于将非达标水输送回液相回收模块B进行再次处理。
[0046]为了尽量将液相中的大分子水截留，以便于后续检测处理，本实施例采用的膜过滤装置，如图4、图5所示包括膜池31，用于容纳经过氧化处理模块D氧化后的液相；多组膜片管路，均布放置在所述膜池31内(由膜片卡槽固定在膜池内)，用于将氧化后液相中的大分子水和各种细菌截留在在膜片管路外面，允许氧化后的小分子水进入膜片管路内并进一步进入膜过滤装置的排水管路35上。
[0047]每一组膜片管路包括:陶瓷模架32 ;安装在(准确地说是镶嵌在)陶瓷模架32两侧面的膜片34 (超滤膜)和通过陶瓷模架32上设置有的通孔安装在陶瓷模架32上的过滤水导出管33。位于陶瓷模架32两侧的膜片34与陶瓷模架32构成一个中空容器，液相经由膜片34将氧化后的小分子水滤入中空容器内，再通过过滤水导出管33导出。过滤水导出管33的一端与中空容器对应连接，另一端汇集至排水管路35的进水口。膜片34的数量及种类根据返排液特点选择，膜片34可以为平面膜、管式膜、陶瓷中空纤维膜、核径蚀刻模等，液相经过膜过滤，可以去除其中的细菌、可溶性物质、大分子物质及有色物质等一切大于选择的膜孔物质。本发明优选的膜片为陶瓷中空纤维膜，陶瓷中空纤维膜具有良好的化学稳定性、热稳定性、机械稳定性以及优越的分离性能，尤其适用有油田压裂现场的苛刻条件下使用。
[0048]如图1所示，井口喷出的高压压裂返排液经过耐压管汇及减压阀的进液口，将高压压裂返排液变为常压压裂返排液后进入三相分离器，在三相分离器内实现气相、液相和固相的分离；将分离后的气相通过三相分离器上端的气相排出口输送至气相回收装置再通过气相引燃装置进行燃烧；
[0049]将分离后的固相通过三相分离器下端的固相排出口送至固相回收装置进行回收，在需要进行储存或者运输时，开启固相回收装置的排污泵，将固相污染物输送至固相收集处理装置进行储存或者运输至处理地点进行处理。
[0050]将分离后的液相通过三相分离器的液相排出口输送至液相回收模块B内，液相回收模块B储存量将满时，在通过液相回收模块B的排出口将液相输送至隔油池11，在隔油池11内的第一级和第二级隔油池内将液相中的大部分浮油去除，第一级和第二级隔油池还起到进液缓冲作用，在第三级隔油池内添加化学絮凝剂，优选为聚丙烯酰胺(所述聚丙烯酰胺能使液相中的悬浮物质通过电中和，起架桥吸附作用和絮凝作用)，根据油井、气井及页岩气井返排液的不同，可以减少或增加每级数量级尺寸；然后将添加过化学絮凝剂的液相输送至氧化处理模块D内；
[0051]在氧化处理模块D中，对液相进行氧化，具体是由臭氧发生器22产生臭氧，臭氧与紫外线发生器23 (如紫外灯等)发射的紫外线发生反应，将液相中的有机物和残余浮油氧化为二氧化碳和水，二氧化碳气体通过排气管25排出，水融入液相中，氧化处理模块D将液相输送至过滤循环模块E ；
[0052]在过滤循环模块E中:液相进入膜过滤装置，膜过滤装置的多组膜片管路将液相中的大分子水和各种细菌截留，让液相中的小分子水滤过，并将小分子水通过多组过滤水导出管33送至水质检测装置内检测，当水达标时，开通三通阀门的第一出水口，将达标水直接排放或回用，此时，根据现场需要来对达标水进行处理，可以回注地层，也可以回收再利用，由于下一步处理过程不同，所以对水质达标的要求也不相同；比如:若将达标水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，则按照GB18918-2002 —级排放标准的A标准执行；若将达标水排入GB3838地表水III类功能水域(划定的饮用水水源保护区和游泳区除外)，GB3097海水二类功能水域和湖、库等封闭或者半封闭水域时，则按照GB18918-2002 —级排放标准的B标准执行；若将达标水排入GB3838地表水IV、V类功能水域或者GB3097海水三、四类功能海域，则按照GB18918-2002 二级排放标准执行。所述不同的水质达标要求，均可通过所述压裂返排液模块化集成处理工艺实现；
[0053]当水不达标时，开通三通阀门的第二出水口，将非达标水输送至非达标水循环装置13，由非达标水循环装置13将非达标水输送回液相回收模块B再处理。
[0054]作为另一种改进，在三相分离器中将压裂返排液分离为固液相混合物以及气相，气相通过气相回收处理模块进行回收处理，固液相混合物通过三相分离器的发液口输送至固相回收装置，在固相回收装置内将固液相混合物分离成液相和固相，将分离出来的固相输送至固相收集处理装置加以处理；并将分离出来的液相输送至液相回收模块B。
[0055]在液相回收模块B、处理池模块C、氧化处理模块D和过滤循环模块E内均开有固相沉积口，定期对液相回收模块B、处理池模块C、氧化处理模块D和过滤循环模块E内的固相进行回收，并将回收的固相输送至固相收集处理装置加以处理。
[0056]由上描述可知，本优选实施例将膜化和氧化集成使用，使得本优选实施例能够快速高效实现对压裂返排液的模块化集成处理。
[0057]膜过滤过程可以完全彻底的清除直径大于膜孔的大分子水，但单独使用膜过滤法又会导致膜的负担过大，容易堵塞，使用寿命降低，且污水中污染物的数量对膜过滤法的处理量有影响，污染物过多会导致膜的处理能力下降。因此，将氧化过程置于膜过滤过程之前，氧化过程将液相中的有机物和残余浮油进行分解，减轻了膜过滤装置的压力，降低了膜过滤装置中膜片堵塞的可能性，延长了膜片的清洗周期，提高了膜片的使用寿命，且较低的污染物密度使得膜过滤过程可以顺利的进行。
[0058]将氧化处理模块D的高级氧化法和过滤循环模块E的膜过滤法相结合使用可以提高处理效率，减少设备体积，提高设备使用寿命，更好的为压裂返排液的处理提供服务。
[0059]如图1所示，本发明的压裂返排液集成处理系统分为五个模块，这五个模块可分别使用，也可组装使用，以应对不同现场需求。如，
[0060]气固相综合处理模块A、液相回收模块B、处理池模块C、氧化处理模块D和过滤循环模块E的组合形成的处理系统，可以用于一切压裂现场返排液使用；
[0061]在对具有初级处理排污池的压裂现场的返排液进行回收时，单独的过滤循环模块构成处理系统，所述过滤循环模块的进口端与初级处理排污池的出口端通过管路相连，所述过滤循环模块将初级处理排污池处理后的液相中的大分子水和各种细菌截留，让液相中的小分子水滤过，对过滤后的小分子水进行检测；当检测达标则直接排放或回用，当检测未达标则循环送回初级处理排污池的进口端；优选将所述初级处理排污池设置为3?5层阶梯状处理池，进一步优选在倒数第2、3层的阶梯状处理池内添加化学剂并搅拌处理。
[0062]液相回收模块B、处理池模块C、氧化处理模块D和过滤循环模块E的组合形成的处理系统，可以用于现场具有排污池的压裂现场；
[0063]气固相综合处理模块A、液相回收模块B、处理池模块C和过滤循环模块E的组合形成的处理系统，可以用于天然气井压裂现场或者页岩气井现场。
[0064]本发明可以实现对压裂返排液的集中高效处理，高级氧化与膜过滤的综合利用，实现了压裂返排液的就地直接处理，最终产物可直接燃烧、排放或再次利用，既节省了运输、处理费用，又提高了水资源的利用率，在倡导全民环保的现在，本处理工艺在油田压裂现场有较大的应用前景。
[0065]综上，本发明可以实现如下有益效果:
[0066]一、可以对压裂返排液进行模块化集中处理。
[0067]二、对压裂返排液处理彻底，保护了环境。
[0068]三、提高了水资源的重复利用率。
[0069]由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
【权利要求】
1.一种压裂返排液模块化集成处理系统，其特征在于，包括如下模块中的一个或者多个: 气固相综合处理模块，在气固相综合处理模块内对常压压裂返排液进行气液固三相分离，将分离出来的气相和固相分别进行回收处理，将分离出来的液相输送至液相回收模块； 液相回收模块，该液相回收模块用于回收由气固相综合处理模块输送过来的液相，并将液相通过管路输送至处理池模块； 处理池模块,该处理池模块用于去除液相中的浮油和往除油后的液相内添加药品添加齐?，并将处理后的液相通过管路输送至氧化处理模块； 氧化处理模块，氧化处理模块对处理池模块输送过来的液相进行氧化处理，将液相中含有的有机物质和残余浮油氧化为二氧化碳和水；二氧化碳气体根据自身重力浮出液相，水溶入到液相中，并将处理后的液相通过管路输送至过滤循环模块；和 过滤循环模块，该过滤循环模块将经过氧化处理模块处理后的液相中的大分子水和各种细菌截留，让液相中的小分子水滤过，对过滤后的小分子水进行检测；当检测达标则直接排放或回用，当检测未达标则循环送回液相回收模块后再次处理； 上述五个模块为相互之间独立的个体，根据处理现场的不同，选择上述五个模块中的部分模块进行组合连接来构成压裂返排液的处理系统。
2.根据权利要求1所述的模块化集成处理系统，其特征在于:所述气固相综合处理模块包括: 三相分离器，与压裂返排液喷管相连，用于将压裂返排液进行气液固三相分离，并将液相输送至液相回收模块； 气相回收处理模块，与三相分离器的气相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的气相；和 固相回收处理模块，与三相分离器的固相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的固相。
3.根据权利要求1所述的模块化集成处理系统，其特征在于:所述气固相综合处理模块包括: 三相分离器，与压裂返排液喷管相连，用于将压裂返排液分离成固液相混合物和气相； 气相回收处理模块，与三相分离器的气相口相连，用于回收处理三相分离器分离出来的气相；和 固相回收处理模块，与三相分尚器的发液口相连，用于回收处理三相分尚器分尚出来的固液相混合物，并将固液相混合物分离为固相和液相，对固相进行回收处理，将液相输送至液相回收模块。
4.根据权利要求2或者3所述的模块化集成处理系统，其特征在于:所述气相回收处理模块包括: 气相回收装置，与三相分离器的气相口相连，用于回收三相分离器分离出来的气相；和 气相引燃装置，与气相回收装置的排气口相连，用于引燃气相回收装置排出的气相。
5.根据权利要求2或3所述的模块化集成处理系统，其特征在于:所述固相回收处理模块包括: 固相回收装置，与三相分离器的固相口或者发液口相连，用于回收三相分离器分离出来的固相或者回收三相分离器分离出来的固液相混合物并将固液相混合物分离为固相和液相，将液相输送至液相回收模块；和 固相收集处理装置，与固相回收装置的排出口相连，用于收集和储存固相回收装置排出的固相。
6.根据权利要求1所述的模块化集成处理系统，其特征在于:所述处理池模块包括: 隔油池；用于容纳经过液相回收模块输送过来的液相； 多个上隔板和多个下隔板；所述上隔板和所述下隔板相互交错地分别安装在所述隔油池的顶部与底部，而且所述下隔板位于相邻的所述上隔板之间；所述上隔板在隔油池的底端留有过水口，使液相从上隔板底端的过水口中通过并将油截留在上隔板处；所述下隔板在所述隔油池的顶端留有过水口，用于为液相提供通过空间，由交互安装在顶部和底部的上隔板和下隔板将隔油池分割出多级隔油区；和 药品添加装置，药品添加装置置于最后一级隔油区上方，用于向最后一级隔油区的液相内添加药品添加剂。
7.根据权利要求6所述的模块化集成处理系统，其特征在于: 所述上隔板为三块，所述下隔板为两块；三块上隔板分布于隔油池顶部，两块下隔板分别位于相邻的上隔板之间，上下隔板将隔油池分为一级隔油区、二级隔油区和三级隔油区，所述药品添加装置置于三级隔油区的上方； 优选一级隔油区、二级隔油区和三级隔油区结构空间比例分别为1:1:3?5。
8.根据权利要求1所述的模块化集成处理系统，其特征在于:氧化处理模块包括: 氧化容器，用于容纳经过处理池模块处理后的液相；臭氧发生器，安装在所述氧化容器上部，通过输气管为氧化容器内的液相提供臭氧；和紫外线发生器，安装在所述氧化容器下部，产生与臭氧发生自由基反应的紫外线，进而自由基与液相中的有机物和残余浮油发生氧化分解反应，将液相中的有机物和残余浮油强氧化生成二氧化碳和水；二氧化碳气体根据自身重力浮出液相并通过排气管排出，水溶入到液相中，液相通过排液口管路输送至过滤循环模块。
9.根据权利要求1所述的模块化集成处理系统，其特征在于:过滤循环模块包括: 膜过滤装置，与氧化处理模块的排液口相连，将氧化处理模块输送过来液相中的大分子水截留，允许液相中的小分子水进入膜过滤装置的排水管路； 水质检测装置，设置在膜过滤装置的排水管路上，用于检测小分子水的排放指标，由此判断该排放指标是否达到排放标准； 三通阀门，进水端口与水质检测装置的出水口相连通，三通阀门的第一出水口为排放口，用于将达标水排放或者回收利用；和 非达标水循环装置，一端与三通阀门的第二出水口相连通，另一端与液相回收模块的进水口相连通，用于将非达标水输送回液相回收模块进行再次处理； 优选所述膜过滤装置包括: 膜池，用于容纳经过氧化处理模块氧化后的液相； 多组膜片管路，均布放置在所述膜池内，用于将氧化后液相中的大分子和各种细菌截留在在膜片管路外面，允许氧化后液相中的小分子水进入膜片管路内并进一步进入膜过滤装置的排水管路上； 进一步优选每一组膜片管路包括: 陶瓷模架； 镶嵌设置于陶瓷模架的两侧面、与陶瓷模架围出中空空间且对液相进行过滤的膜片；和 过滤水导出管，一端分别与所述中空空间对应连接，另一端汇集至排水管路的进水口。
10.根据权利要求1所述的模块化集成处理系统，其特征在于: 在对压裂返排液的处理中，使用气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块五个模块的单个模块对压裂返排液进行回收处理或者多个模块的组合对压裂返排液进行回收处理； 在对具有初级处理排污池的压裂现场的返排液进行回收时，单独过滤循环模块构成处理系统，所述过滤循环模块的进口端与初级处理排污池的出口端通过管路相连，所述过滤循环模块对未达标的液相循环送回初级处理排污池的进口端； 在对压裂现场返排液进行回收时，通过气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块五个模块的组合来形成处理系统，进而实现对压裂现场返排液的回收处理； 在具有排污池的压裂现场，通过液相回收模块、处理池模块、氧化处理模块和过滤循环模块的组合来形成处理系统，进而实现对压裂返排液的回收处理；在天然气井压裂现场或者页岩气井压裂现场，通过气固相综合处理模块、液相回收模块、处理池模块和过滤循环模块的组合来形成处理系统，进而实现对压裂返排液的回收处理。
【文档编号】C02F103/10GK104355468SQ201410594658
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】李磊, 冯晓宁 申请人:李磊