油田压裂返排液处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及油田污水处理领域，具体而言，涉及油田压裂返排液处理装置。包括剪切罐、混凝反应罐、沉淀水箱、斜板水箱和储液池；剪切罐内设置有剪切器；其包括转轴、异步电机和若干第一切刀；若干第一切刀，沿剪切罐的顶部至剪切罐的底部方向交错固定设置在转轴上；剪切罐的内侧壁上交错设置有若干第二切刀；剪切罐通过与混凝反应罐连通；混凝反应罐与沉淀水箱相连通，沉淀水箱与斜板水箱相连通，斜板水箱中设置有斜板，斜板水箱与储液池连通。本实用新型提供的返排液处理装置，压裂返排液中的高分子聚合链被若干组切刀高速剪切，从而被切碎，有效的使压裂返排液降解，使其粘度降低。由于不使用强酸药剂，故降低生产成本，不存在安全隐患。
【专利说明】油田压裂返排液处理装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及油田污水处理领域，具体而言，涉及油田压裂返排液处理装置。
【背景技术】
[0002] 压裂是油气井增产的主要措施之一。其是用高压将压裂液注入地层，使地层的裂 缝扩大和造成新的裂缝，并填入支撑剂，从而提高地层的渗透率。压裂液的作用是传递压 力、形成地层裂缝和携带支撑剂进入裂缝。压裂液是由多种添加剂按一定配比形成的非均 质不稳定化学体系，其根据配制材料的化学性质和体系最终性状，分为水基压裂液、油基压 裂液、乳化压裂液、泡沫压裂液、表面活性剂胶束压裂液等。由于压裂液的主要功能之一就 是将支撑剂由井筒经孔眼携带到裂缝前言的指定位置，因此压裂液的悬浮和携带（压裂沙 等）能力是其基本的要求，故压裂液必须具备较高的粘度。
[0003] 压裂返排液主要是指在压裂施工后从油气井中返排出的残余压裂液，成分主要包 括压裂原胶液和破胶返排液，其中含有胍胶、甲醛、石油及其他各种添加剂等，具有污染物 成分复杂、含沙量高、粘度大、C0D浓度高等特点。由于不同体系、不同类型的压裂返排液的 组成差异很大，又均为多相混合物，高分子量（分子量是从十几万到几百万）的有机物组成 复杂，故处理难度较大。
[0004] 若压裂返排液直接排放，会对周边的土壤、植被、地表水和地下水造成一定的影 响，因此，必须在排放前，对其进行有效的处理。由于压裂返排液具有高粘度的特性，故在高 温高压的地层中，很长时间不会降解。相关技术中，通常使用大量的强酸药剂对压裂返排液 进行降解，来降低压裂返排液的粘度，采用这样的降解方式，不但增加了生产成本；而且在 降解的过程中，由于使用强酸药剂，也给生产带来巨大的安全隐患。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供油田压裂返排液处理装置，以解决上述的问题。
[0006] 在本实用新型的实施例中提供了油田压裂返排液处理装置，包括剪切罐、混凝反 应罐、沉淀水箱、斜板水箱和储液池；
[0007] 剪切罐的腰部上侧设置有进液口，其内设置有剪切器；剪切器包括转轴、异步电机 和若干第一切刀；转轴沿剪切罐的中线设置，其一端穿过剪切罐与异步电机的转动轴相连； 若干第一切刀，沿剪切罐的顶部至剪切罐的底部方向，交错固定设置在转轴上；第一切刀至 剪切罐的顶部的距离大于进液口至剪切罐的顶部的距离；剪切罐的内侧壁上，交错设置有 若干第二切刀，一个第一切刀和与其相邻的一个第二切刀组成一组切刀，靠近剪切罐的顶 部的每组切刀中第一切刀和第二切刀的距离大于远离剪切罐的顶部的每组切刀中第一切 刀和第二切刀的距离；
[0008] 剪切罐的下部设置有第一出液口，第一出液口通过"S"形连通管与混凝反应罐的 腰部上侧连通；混凝反应罐中设置有搅拌器；
[0009] 混凝反应罐的下部设置有第二出液口，第二出液口与沉淀水箱相连通，沉淀水箱 与斜板水箱相连通，斜板水箱中设置有斜板，斜板水箱的上部与储液池连通。
[0010] 较好地，第一切刀和第二切刀之间的距离为3mm?5mm。
[0011] 较好地，沉淀水箱的底部和斜板水箱的底部均设置有若干锥形污泥池，污泥池用 于储存污泥。
[0012] 进一步来说，还包括污泥泵、污泥浓缩器和带式压滤机；若干污泥池均通过连通管 道与污泥泵的进口连接，污泥泵的出口通过管道与污泥浓缩器连通；污泥浓缩器与带式压 滤机连接，且其置于带式压滤机的上部。
[0013] 进一步来说，还包括回流管道，回流管道的一端与污泥浓缩器的上部连接，其另一 端与混凝反应罐连通。
[0014] 进一步来说，还包括隔板，隔板沿沉淀水箱的轴向，设置在沉淀水箱和斜板水箱的 连通处，且隔板远离沉淀水箱的底部的一端至沉淀水箱的顶部的距离为100mm。
[0015] 进一步来说，还包括溶气气浮装置，溶气气浮装置通过管道与剪切罐的进液口连 通。
[0016] 进一步来说，还包括撬式过滤装置，撬式过滤装置设置在溶气气浮装置和剪切罐 之间，分别通过管道与撬式过滤装置和剪切罐相连通。
[0017] 进一步来说，还包括活性炭过滤器，活性炭过滤器置于储液池的下部，与储液池连 通。
[0018] 进一步来说，还包括铁碳微电解反应器，其设置在撬式过滤装置和剪切罐之间，通 过管道分别于撬式过滤装置和剪切罐相连通。
[0019] 本实用新型上述实施例的油田压裂返排液处理装置，压裂返排液通过进液口进入 剪切罐中，由于若干组切刀，沿剪切罐的顶部至剪切罐的底部方向，第一切刀和第二切刀之 间的距离依次减小，故剪切罐内，压裂返排液中的高分子聚合链被若干组切刀高速剪切，将 高分子聚合链切碎，从而有效的降低了压裂返排液的粘度。降低了粘度的压裂返排液通过 后续的混凝反应罐的混凝反应、沉淀水箱沉淀、斜板水箱除泥将处理完的废液排入储液池 中，完成压裂返排液的处理。由于压裂返排液在降解的过程中没有使用强酸药剂，故降低了 生产成本，且不存在使用强酸药剂所带来的安全隐患，安全性好；另外，经处理后的废液能 直接排放，不会污染周边环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对
【具体实施方式】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 中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1为本实用新型提供的油田压裂返排液处理装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术 方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
[0023] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"设 置"、"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或 一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间 接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解 上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0024] 如图1所示，在本实施例提供了油田压裂返排液处理装置，包括剪切罐111、混凝 反应罐113、沉淀水箱114、斜板水箱117和储液池119。剪切罐111的腰部上侧设置有进液 口，其内设置有剪切器。剪切器包括转轴、异步电机112和若干第一切刀104。转轴沿剪切 罐111的中线设置，其一端穿过剪切罐111与异步电机112的转动轴相连。若干第一切刀 104,沿剪切罐111的顶部至剪切罐111的底部方向，交错固定设置在转轴上。第一切刀104 至剪切罐111的顶部的距离大于进液口至剪切罐111的顶部的距离。剪切罐111的内侧壁 上，交错设置有若干第二切刀103, 一个第一切刀104和与其相邻的一个第二切刀103组成 一组切刀，靠近剪切罐111的顶部的每组切刀中第一切刀104和第二切刀103的距离大于 远离剪切罐111的顶部的每组切刀中第一切刀104和第二切刀103的距离。剪切罐111的 下部设置有第一出液口，第一出液口通过"S"形连通管105与混凝反应罐113的腰部上侧 连通；混凝反应罐113中设置有搅拌器106。混凝反应罐113的下部设置有第二出液口，第 二出液口与沉淀水箱114相连通，沉淀水箱114与斜板水箱117相连通，斜板水箱117中设 置有斜板118,斜板水箱117的上部与储液池119连通。本实施例提供的压裂返排液处理装 置，压裂返排液通过进液口进入剪切罐111中，由于若干组切刀，沿剪切罐111的顶部至剪 切罐111的底部方向，第一切刀104和第二切刀103之间的距离依次减小，剪切罐111内的 压裂返排液最先流过第一切刀104和第二切刀103之间距离最大的第一组切刀，然后，再流 过第一切刀104和第二切刀103之间距离小于第一组切刀中第一切刀104和第二切刀103 之间距离的第二组切刀。压裂返排液按照上述规律，依次流过第一切刀104和第二切刀103 之间距离逐渐递减的若干组切刀。这样，压裂返排液中的高分子聚合链被若干组切刀高速 剪切，将高分子聚合链完全切碎，使压裂返排液有效的降解，降低了压裂返排液的粘度。本 领域的技术人员应该知道，在本实施例中，第一切刀104和第二切刀103之间的距离，应根 据实际生产设计；同样，需要多少组切刀，也应根据实际的生产需要进行相应设计。总之， 只要若干组切刀应满足上述规律，均适用于本实施例。在本实施例中，第一切刀104和第二 切刀103之间的距离在3mm?5mm之间，这样，能有效的将压裂返排液中的高分子聚合链切 碎，更加有效的实现压裂返排液的降解，更加有效的降低了压裂返排液的粘度。降低了粘度 的压裂返排液通过后续的混凝反应罐113的混凝反应、沉淀水箱114沉淀、斜板水箱117除 泥，将处理完的废液排入储液池119中，完成压裂返排液的处理。由于压裂返排液在降解的 过程中没有使用强酸药剂，故降低了生产成本，且不存在使用强酸药剂所带来的安全隐患， 安全性好；另外，经处理后的废液，符合直接排放标准，能直接排放，不会污染周边环境。
[0025] 如图1所示，本实施例提供的油田压裂返排液处理装置，在沉淀水箱114的底部和 斜板水箱117的底部均可以设置有若干锥形污泥池107,污泥池107用于储存污泥。通过 混凝反应罐113处理后压裂返排液进入沉淀水箱114和斜板水箱117中，由于压裂反应液 发生反应，故形成含有泥沙的固液混合物，固液混合物中的泥沙经在沉淀水箱114和斜板 水箱117中进行沉淀和分离，将泥沙等固体物质沉淀到污泥池107中。这样设计，使得处理 后的压裂返排液更加符合排放标准。进一步来说，本实施例提供的油田压裂返排液处理装 置，还可以包括污泥泵109、污泥浓缩器120和带式压滤机110。若干污泥池107均通过连 通管道与污泥泵109的进口连接，污泥泵109的出口通过管道与污泥浓缩器120连通。污 泥浓缩器120与带式压滤机110连接，且其置于带式压滤机110的上部。污泥池107中积 累的污泥等固态物质，通过污泥泵109排出沉淀水箱114和斜板水箱117,然后污泥等固态 物质经污泥浓缩器120进行脱水，脱水后的污泥等固态物质排入带式压滤机110,带式压滤 机110对排入的污泥等固态物质进行进一步脱水，使得最终排出的污泥含水量很低，有效 的防止了污泥等固态物质中含有大量的返排液而污染周边环境。另外，本实施例提供的油 田压裂返排液处理装置，还可以包括回流管道115,回流管道115的一端与污泥浓缩器120 的上部连接，其另一端与混凝反应罐113连通。通过设置有回流管道115,污泥等固体物质 中的废液能通过回流管道115回流至混凝反应罐113中，使最终处理完成排出的废液更加 安全，不会污染周边环境。进一步来说，在本实施例中，还可以包括隔板116,隔板116沿沉 淀水箱114的轴向，设置在沉淀水箱114和斜板水箱117的连通处，且隔板116远离沉淀水 箱114的底部的一端至沉淀水箱114的顶部的距离为100_。通过设置有隔板116,沉淀水 箱114中的返排液们能够完全经过斜板118,使返排液过滤更加完全，降低处理后废液中的 含沙量。
[0026] 如图1所示，本实施例提供的油田压裂返排液处理装置，还可以包括溶气气浮装 置100,溶气气浮装置100通过管道与剪切罐111的进液口连通。通过设置有溶气气浮装 置100,能够将压裂返排液中的固体物质有效的过滤出去，降低了后工序返排液的处理难 度，降低了后工序设备的磨损消耗成本。另外，还可以包括撬式过滤装置101，撬式过滤装 置101设置在溶气气浮装置100和剪切罐111之间，分别通过管道与撬式过滤装置101和 剪切罐111相连通。通过设置有撬式过滤装置101，能够进一步去除返排液中固态杂质，进 一步降低了返排液中的固态杂质的含量，降低了后工序返排液的处理难度。通过设置有溶 气气浮装置100和撬式过滤装置101，能够有效的降低处理后，排出的废液中的固态杂质的 含量，更加符合排放标准，提高了本装置处理油田压裂返排液的性能。值得一提的是，在本 实施例中，还可以包括铁碳微电解反应器102,其设置在撬式过滤装置101和剪切罐111之 间，通过管道分别于撬式过滤装置101和剪切罐111相连通。当压裂返排液流入铁碳微电解 反应器102内时，由于Fe和C之间存在电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作 用空间构成一个电场。阳极反应生成大量的Fe 2+进入返排液，进而氧化成Fe3+，形成具有较 高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[0]，在偏酸性的条件下，这 些活性成分均能与返排液中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解， 从而消除了有机物，提高了返排液的可生化度。当然，可以通过空压曝气机向铁碳微电解反 应器102通入曝气，这样能够有效的提高铁碳微电解反应器102中电解反应效率，使反应更 加完全，从而有效的降低了返排液的粘度，降低了后工序的处理难度。进一步来说，本实施 例提供的压裂返排液处理装置，还可以包括活性炭过滤器108,活性炭过滤器108置于储液 池119的下部，与储液池119连通。通过设置有活性炭过滤器108,使得最终处理完的返排 液更加符合排放标准，不会污染周围环境。最后，还需说明的是，在本实施例中，混凝反应罐 113、污泥浓缩器120、带式压滤机110、溶气气浮装置100、撬式过滤装置101、活性炭过滤器 108和铁碳微电解反应器102等，均可以为本领域内现有的装置实现，是要能够适应实际的 生产需要，均适用于本实施例。
[0027] 本实施例提供的油田压裂返排液处理装置，不需要采用酸性药剂，而且能够有效 的将压裂返排液降解，从而降低了压裂返排液的粘度，降低了生产成本，减少了工作中的安 全隐患。另外，处理后的返排液能够达到排放标准，不会污染周边环境；且本装置制造简单， 工艺步骤少，制造成本低，处理效果好，易于处理油田压裂返排液使用。
[0028] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 油田压裂返排液处理装置，其特征在于，包括剪切罐、混凝反应罐、沉淀水箱、斜板水 箱和储液池； 所述剪切罐的腰部上侧设置有进液口，其内设置有剪切器；所述剪切器包括转轴、异步 电机和若干第一切刀；所述转轴沿所述剪切罐的中线设置，其一端穿过所述剪切罐与所述 异步电机的转动轴相连；若干所述第一切刀，沿所述剪切罐的顶部至所述剪切罐的底部方 向，交错固定设置在所述转轴上；所述第一切刀至所述剪切罐的顶部的距离大于所述进液 口至所述剪切罐的顶部的距离；所述剪切罐的内侧壁上，交错设置有若干第二切刀，一个所 述第一切刀和与其相邻的一个所述第二切刀组成一组切刀，靠近所述剪切罐的顶部的每组 切刀中所述第一切刀和所述第二切刀的距离大于远离所述剪切罐的顶部的每组切刀中所 述第一切刀和所述第二切刀的距离； 所述剪切罐的下部设置有第一出液口，所述第一出液口通过"S"形连通管与所述混凝 反应罐的腰部上侧连通；所述混凝反应罐中设置有搅拌器； 所述混凝反应罐的下部设置有第二出液口，所述第二出液口与所述沉淀水箱相连通， 所述沉淀水箱与所述斜板水箱相连通，所述斜板水箱中设置有斜板，所述斜板水箱的上部 与所述储液池连通。
2. 根据权利要求1所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，所述第一切刀和所 述第二切刀之间的距离为3mm?5mm。
3. 根据权利要求2所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，所述沉淀水箱的底 部和所述斜板水箱的底部均设置有若干锥形污泥池，所述污泥池用于储存污泥。
4. 根据权利要求3所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，还包括污泥泵、污泥 浓缩器和带式压滤机；若干所述污泥池均通过连通管道与所述污泥泵的进口连接，所述污 泥泵的出口通过管道与所述污泥浓缩器连通；所述污泥浓缩器与所述带式压滤机连接，且 其置于所述带式压滤机的上部。
5. 根据权利要求4所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，还包括回流管道，所 述回流管道的一端与所述污泥浓缩器的上部连接，其另一端与所述混凝反应罐连通。
6. 根据权利要求5所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，还包括隔板，所述隔 板沿所述沉淀水箱的轴向，设置在所述沉淀水箱和所述斜板水箱的连通处，且所述隔板远 离所述沉淀水箱的底部的一端至所述沉淀水箱的顶部的距离为100mm。
7. 根据权利要求6所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，还包括溶气气浮装 置，所述溶气气浮装置通过管道与所述剪切罐的进液口连通。
8. 根据权利要求7所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，还包括撬式过滤装 置，所述撬式过滤装置设置在所述溶气气浮装置和所述剪切罐之间，分别通过管道与所述 撬式过滤装置和所述剪切罐相连通。
9. 根据权利要求8所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，还包括活性炭过滤 器，所述活性炭过滤器置于所述储液池的下部，与所述储液池连通。
10. 根据权利要求9所述的油田压裂返排液处理装置，其特征在于，还包括铁碳微电解 反应器，其设置在所述撬式过滤装置和所述剪切罐之间，通过管道分别于所述撬式过滤装 置和所述剪切罐相连通。
【文档编号】C02F11/12GK203946973SQ201420220728
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】赵刚, 王凤霞, 杨平, 许冬华, 程逞 申请人:赵刚