一种压裂返排液处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压裂返排液处理系统，解决现有的压裂返排液处理方式存在污染环境、浪费资源、且压裂施工成本高的问题。本实用新型包括依次连接的返排液反应装置、第一螺杆泵、压滤机、滤液精滤装置、第三螺杆泵、滤膜组件和储水罐，以及与压滤机连接的固相收集罐。本实用新型结构合理，流程简洁，操作方便，可以在很大程度上减少环境污染，并提高压裂返排液的回收利用价值，节省处理的成本及后期压裂的施工成本，因此，本实用新型具有很高的应用价值。
【专利说明】一种压裂返排液处理系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种压裂返排液处理系统。
【背景技术】
[0002] 随着压裂液的发展，压裂液的低伤害、低成本要求也越来越突出。同时，随着大型 压裂增加油气开采措施在油气田中的应用越来越广泛，尤其是页岩气、煤层气的开采，压裂 液由原来的几十、几百方增加到目前的上万方，由单重压裂向多重压裂快速发展，因此压裂 后返排出来的废液量也大幅增加。
[0003] 压裂后的废液主要包含有滑溜水原液及其返排液，以及聚合物、盐、悬浮物、重金 属离子及其它添加剂。压裂返排液如果不经过处理而直接外排，将会对周围环境，尤其是农 作物及地表水系造成污染，同时处理费用较高。因此，将返排液回收利用不仅能够较好解决 环境问题，而且对环境敏感区域和地下水、地表水系不发达、沙漠等地带以及海上油气开采 具有极大的应用价值。
[0004] 然而，目前国内外对压裂返排液大多采用废水净化的方式进行处理，一般不回收 利用，而这样不仅容易造成环境污染、处理费用较高，而且浪费资源。若能很好地将压裂返 排液回收利用，则将在很大程度上减少环境污染，并提高压裂返排液的价值，同时还能够节 省后期压裂的施工成本。
[0005] 综上所述，设计一套合适的系统来对压裂返排液进行处理，以实现其回收利用，避 免环境污染，提高返排液的价值，并降低压裂施工的成本，便成为本领域技术人员重点研究 的内容之一。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种压裂返排液处理系统，主要解决现有的压裂返排 液处理方式存在污染环境、浪费资源、且压裂施工成本高的问题。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0008] -种压裂返排液处理系统，包括依次连接的返排液反应装置、第一螺杆泵、压滤 机、滤液精滤装置、第三螺杆泵、滤膜组件和储水罐，以及与压滤机连接的固相收集罐。
[0009] 进一步地，所述滤膜组件回连于返排液反应装置。
[0010] 具体地说，所述返排液反应装置包括潜污泵，与该潜污泵连接的反应罐，设置在该 反应罐内的搅拌机，与该反应罐连接的加药罐，以及分别与搅拌机和加药罐连接的控制柜； 所述反应罐分别与第一螺杆泵和滤膜组件连接。
[0011] 具体地说，所述滤液精滤装置包括与压滤机连接的滤液收集箱，以及通过第二螺 杆泵与该滤液收集箱连接的精滤塔；所述精滤塔与第三螺杆泵连接。
[0012] 再进一步地，所述反应罐为两个，所述潜污泵和第一螺杆泵均同时与两个反应罐 连接。
[0013] 更进一步地，所述潜污泵、反应罐、加药罐、控制柜、第一螺杆泵、压滤机、固相收集 罐、滤液收集箱、第二螺杆泵、精滤塔、第三螺杆泵、滤膜组件以及储水罐均为撬装式结构。
[0014] 作为优选，所述压滤机为板框压滤机。
[0015] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0016] (1)本实用新型结构合理，操作方便。
[0017] (2)本实用新型根据设备组合的功能特点，采用了预氧化、絮凝、压滤、精滤、膜处 理的方式，对压裂返排液进行了净化处理，不仅能够有效地去除压裂返排液中的杂质和添 加剂，而且大幅降低了其COD的含量，使得压裂返排液具备了很高的回收利用价值。同时， 本实用新型可以直接在现场将废液处理达标，因而不仅节约了大量运输和处理的成本，规 避废液运输途中可能发生的泄漏风险，而且也从根本上解决了污染环境的问题。
[0018] (3)本实用新型并联设计了两个反应罐，以便于交替使用，从而实现对压裂返排液 的连续处理。
[0019] (4)本实用新型绝大数设备均采用撬装式的结构，可随井队任意转场，机动性较 大，可根据处理需要对设备进行组合，从而满足在现场对返排液进行处理和回收利用，如此 一来，不但可以避免造成环境污染、降低处理费用，而且节约资源、提高压裂返排液的价值， 并且有效地节省了后期压裂的施工成本。
[0020] (5)本实用新型中的压滤机优选采用板框压滤机，其具有结构简单、制造容易、过 滤面积大而占地面积小、操作压力高、对各种物料的适用能力强的优点，因而非常适合用来 对压裂返排液进行压滤。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型的设备结构示意图。
[0022] 其中，附图标记对应的零部件名称为：
[0023] 1-潜污泵，2-反应罐，3-搅拌机，4-加药罐，5-控制柜，6-第一螺杆泵，7-压滤机， 8_固相收集罐，9-滤液收集箱，10-第二螺杆泵，11-精滤塔，12-第三螺杆泵，13-滤膜组 件，14-储水罐。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括 但不限于下列实施例。 实施例
[0025] 本实用新型提供了一种压裂返排液的处理系统，如图1所示，该处理系统包括返 排液反应装置、第一螺杆泵6、压滤机7、固相收集罐8、滤液精滤装置、第三螺杆泵12、滤膜 组件13以及储水罐14。所述返排液反应装置用于将返排液中的杂质以固体沉淀的形式析 出，其包括潜污泵1，与该潜污泵1连接的反应罐2,设置在该反应罐2内的搅拌机3,与该反 应罐2连接的加药罐4,以及分别与搅拌机3和加药罐4连接的控制柜5 ;所述反应罐2与 第一螺杆泵6连接。
[0026] 所述压滤机7用于将析出固体杂质后的返排液进行泥固液分离，作为优选，本实 施例中，该压滤机7为板框压滤机。而固相收集罐8则与压滤机7连接，用于收集返排液压 滤后的固渣。
[0027] 所述滤液精滤装置用于将分离的液体进行二次过滤，以去除滤液中的微小杂质， 该滤液精滤装置包括与压滤机7连接的滤液收集箱9,以及通过第二螺杆泵10与该滤液收 集箱9连接的精滤塔11 ;所述精滤塔11与第三螺杆泵12连接。
[0028] 所述第三螺杆泵12、滤膜组件13以及储水罐14则依次连接，滤膜组件13用于将 滤液进行深度处理，使其达到排放标准，然后收集至储水罐14中，最后根据实际需要将其 进行回收利用。
[0029] 利用上述设备结构，下面对本实用新型处理压裂返排液的流程进行介绍。
[0030] 首先，利用潜污泵1将返排液贮水池中返排液持续泵入到反应罐2中。而后，通过 控制柜5控制搅拌机3开启，然后将酸性PH调节剂和氧化剂加入到反应罐2中搅拌混合， 使得返排液充分反应，且反应后的PH值为3. 0?6. 0,然后再控制加药罐4将絮凝剂加入 到反应罐2中继续搅拌，使得返排液中的杂质以固体沉淀的形式析出。本实施例中的反应 罐2和加药罐4均设置两个，从而采用并联交替的方式，实现返排液的连续处理。而本实施 例用到的酸性PH调节剂、氧化剂和絮凝剂则分别为有机酸、铁硅杂多酸催化氧化剂和硫酸 铁，其中，本实施例以磷鹤酸、去离子水、硫酸亚铁、碳酸氢钠、硅酸钠饱和溶液作为原料，并 结合了一种新的制备工艺来制得铁硅杂多酸催化氧化剂，其制备步骤如下：
[0031] (1)利用350?400g去离子水将90?95g磷鹤酸水解，得到水解溶液；
[0032] (2)向水解溶液中加入16?17g硫酸亚铁，并于50?55°C恒温条件下分别滴加 碳酸氢钠与硅酸钠饱和溶液，直至溶液的PH值为3?3. 5 ;
[0033] (3)凉拌30?40min，并将溶液过滤；
[0034] (4)于65?75°C条件下将滤液蒸发至半稠状，并静置，直至有无色针状晶体 (Na 2SO4. nH20)析出；
[0035] (5)将滤液过滤，然后干燥、静置，直至有块状晶体析出；
[0036] (6)重复步骤（5) -次，得到的晶体（Na5[SiWn039Fe])即为氧化剂。
[0037] 返排液析出固体沉淀后，开启反应罐2的阀门，然后通过第一螺杆泵6将返排液泵 入到压滤机7中进行泥固液分离，实现对返排液的初步处理。分离后，固渣进入到固相收集 罐8中收集，而含有少量微小杂质的液体则进入到滤液收集箱9中收集。
[0038] 接着，利用第二螺杆泵10将液体泵入到精滤塔11中进行二次过滤，除去液体中的 微小杂质，得到不含固体杂质的滤液。最后再利用第三螺杆泵12将滤液泵入到滤膜组件13 中进行深度处理，使滤液达到排放标准，然后收集到储水罐14中。上述过程中，在滤膜组件 13处理滤液后，若没有达到排放标准，则可以将滤液从滤膜组件13返回到反应罐2中，然后 再重复循环上述处理过程，直至滤液达到排放标准后，再将其收集到储水罐14中。
[0039] 本实用新型所采用的设备，例如潜污泵1、反应罐2、加药罐4、控制柜5、第一螺杆 泵6、压滤机7、固相收集罐8、滤液收集箱9、第二螺杆泵10、精滤塔11、第三螺杆泵12、滤膜 组件13以及储水罐14,全部为撬装式结构(例如将设备固定在一个由角钢或工字钢制成的 底盘上，然后使用撬杠或起重设备将其移动和就位)，如此可方便整套处理系统随井队任意 转场，其机动性非常好，并且可根据处理需要对设备进行组合，满足现场对返排液的处理和 回收利用。
[0040] 为体现本实用新型对返排液的处理效果，下面以几个试验案例来验证本实用新型 处理后的返排液配制的压裂液，其各方面的性能是否能够满足压裂施工的要求，从而进一 步体现出返排液的回收利用价值。
[0041] 案例1 :二次配制的压裂液的成胶性能测试
[0042] 利用处理后的返排液配制成压裂液，然后用量筒量取IOOml压裂液基液，并倒入 玻璃烧杯中。在玻璃棒搅拌状态下，用移液管准确移取〇. 4mL的交联剂加入到基液中，然后 通过秒表计时，记录基液起成胶(可挑挂）所需时间。冻胶形成后，用玻璃棒挑挂，通过目测 及经验判断冻胶的透明度、韧性、弹性、强度。表1为利用返排液配制的几种压裂液形成冻 胶后的性能测试结果：
[0043]
【权利要求】
1. 一种压裂返排液处理系统，其特征在于，包括依次连接的返排液反应装置、第一螺杆 泵（6)、压滤机（7)、滤液精滤装置、第三螺杆泵（12)、滤膜组件（13)和储水罐（14)，以及与 压滤机（7)连接的固相收集罐（8)。
2. 根据权利要求1所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于，所述滤膜组件（13) 回连于返排液反应装置。
3. 根据权利要求2所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于，所述返排液反应装 置包括潜污泵（1)，与该潜污泵（1)连接的反应罐（2)，设置在该反应罐（2)内的搅拌机（3)， 与该反应罐（2)连接的加药罐（4)，以及分别与搅拌机（3)和加药罐（4)连接的控制柜（5); 所述反应罐（2)分别与第一螺杆泵（6)和滤膜组件（13)连接。
4. 根据权利要求3所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于，所述滤液精滤装置 包括与压滤机（7)连接的滤液收集箱（9)，以及通过第二螺杆泵（10)与该滤液收集箱（9)连 接的精滤塔（11);所述精滤塔（11)与第三螺杆泵（12 )连接。
5. 根据权利要求4所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于，所述反应罐（2)为两 个，所述潜污泵（1)和第一螺杆泵（6)均同时与两个反应罐（2)连接。
6. 根据权利要求4或5所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于，所述潜污泵 (1)、反应罐（2)、加药罐（4)、控制柜（5)、第一螺杆泵（6)、压滤机（7)、固相收集罐（8)、滤 液收集箱（9)、第二螺杆泵（10)、精滤塔（11)、第三螺杆泵（12)、滤膜组件（13)以及储水罐 (14)均为撬装式结构。
7. 根据权利要求6所述的一种压裂返排液处理系统，其特征在于，所述压滤机（7)为板 框压滤机。
【文档编号】C02F9/04GK204125268SQ201420582405
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】何伟, 王彬, 成强, 朱和 申请人:四川省威尔敦化工有限公司