油气田钻井压裂返排液处理方法及设备与流程

本发明涉及一种应用在油气田的设备，尤其涉及一种油气田钻井压裂返排液处理方法及设备。

背景技术：

油、气田(下称油气田)在钻井完成后，需要进行压裂作业。压裂作业的目的是利用压裂液的化学腐蚀成分在压力的作用下，将岩层的含油含气缝隙进行压裂疏通，使油气能顺畅地沿或透过该缝隙集中到井内并通过提升抽油气机采出井外。该压裂液系人工配置，含有多种(约二十多种)化学物质和多种压裂功能性物质，具有化学腐蚀性，不能残停留在地层中，经油井返排抽回地面后，需处理至符合环保要求的标准，进行排放或资源化利用。

由于该压裂返排液含有油、矿化水、化学物质和压裂功能性物，腐蚀性强、酸性强，所以采用传统的方法难以处理。据报道采用生物、物化、膜过滤等多种方法都因其成分特殊而得不到有效降解，故现有压裂返排液被大量的抛弃在沙漠草原戈壁的存放池内，构成环境的严重污染隐患。

技术实现要素：

本发明提供了油气田钻井压裂返排液处理方法及设备，其克服了背景技术中压裂返排液处理所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

油气田钻井压裂返排液处理方法，包含：

步骤(1)，油气分离步骤，分离压裂返排液的油水，回收分离出的油；

步骤(2)，调ph值步骤，调节分离出油的压裂返排液的ph值；

步骤(3)，电絮凝步骤，调ph值后的压裂返排液送入电絮凝容器，该电絮凝容器内设有第一电极组，第一电极组获得电能，液中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使压裂返排液产生降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与压裂返排液发生絮凝反应而将压裂返排液中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理；

步骤(4)，一级物化沉淀澄清步骤，往经电絮凝步骤的压裂返排液内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使压裂返排液物化沉淀实现澄清；

步骤(5)，电催化氧化步骤，产生电催化氧化反应，以产生.oh离子，.oh离子破坏和打断压裂返排液中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化；

步骤(6)，二级物化沉淀澄清步骤，往经电催化氧化污水步骤的压裂返排液内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使压裂返排液物化沉淀实现进一步澄清；

步骤(7)，泥水分离步骤，分离出沉淀下来的污泥，并压滤处理污泥。

一实施例之中：该油气分离步骤中，压裂返排液流入分离容器，分离容器内的电气浮装置产生的微气泡带着混合在液体内的微细油株升浮到液面，液面的油被微气泡撇入设在分离容器上开口周围的导油槽内以处理回收，分离出油的压裂返排液抽排到下一步骤处理。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：

油气田钻井压裂返排液处理设备，包含：

油气分离装置，分离压裂返排液的油水，回收分离出的油；

电絮凝装置，包括电絮凝容器和设在电絮凝容器内的第一电极组，电絮凝容器接通油气分离装置，第一电极组获得电能，液中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使压裂返排液产生降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与压裂返排液发生絮凝反应而将压裂返排液中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理；

第一物化沉淀澄清装置，包括第一澄清容器和第一加药装置，该第一澄清容器接通电絮凝容器，该第一加药装置连接第一澄清容器以能往第一澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，以使压裂返排液物化沉淀实现澄清；

电催化氧化装置，包括处理容器和设在处理容器内的电催化氧化装置，该处理容器接通第一澄清容器，该电催化氧化装置产生电催化氧化反应，以产生.oh离子，.oh离子破坏和打断压裂返排液中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化；

第二物化沉淀澄清装置，包括第二澄清容器和第二加药装置，该第二澄清容器接通处理容器，该第二加药装置连接第二澄清容器以能往第二澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，以使压裂返排液物化沉淀实现进一步澄清；及

污泥压滤装置，包括压滤机，压滤处理澄清沉淀下来的污泥。

一实施例之中：该油水泥分离装置，包括分离容器、导油槽和电气浮装置，该导油槽固设在分离容器上开口周围，该分离容器设有分离进水口和分离出水口，该电气浮装置设在分离容器内以能产生微气泡，该压裂返排液通过分离进水口流入分离容器，该电气浮装置产生的微气泡带着混合在液体内的微细油株升浮到液面，液面的油被微气泡撇入导油槽内以处理回收，该分离出水口接通电絮凝容器。

一实施例之中：该电絮凝装置内的第一电极组包括二采用不溶性金属材料制成的电极篮，该电极篮开设有网眼，该二电极篮分别能导电连接电源正负极，该电极篮用于放置能电解为电极离子的电极颗粒；其中：所述电极篮获得电能，电极颗粒电解为电极离子。

一实施例之中：该电絮凝装置还包括一第三加药装置，该第三加药装置连接电絮凝容器以能往电絮凝容器中加入化学材料调节压裂返排液的ph值。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

压裂返排液—油气分离—调ph值—电絮凝—一级物化沉淀澄清—电催化氧化降解—二级物化沉淀澄清—泥水分离装置—排放或资源化利用，能实现将该压裂返排液一次性进行油回收、水处理、泥固化的三项功能，实现压裂返排液的达标排放或回注应用，实现资源化利用的目的，对油田钻井作业的污染物具有极大的社会经济意义，既可减少该压裂液的运输、存储、处理费用，又可资源化再利用，将该水作为井上其它用途。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是油气田钻井压裂返排液处理方法的示意图。

图2是油气田钻井压裂返排液处理设备的示意图。

具体实施方式

请查阅图1，油气田钻井压裂返排液处理方法，包含：

步骤(1)，油气分离步骤，分离压裂返排液的油水，回收分离出的油；具体步骤中：该压裂返排液经污水泵抽送至带气泡发生器的分离容器中，压裂返排液流入分离容器，分离容器内的电气浮装置产生的微气泡带着混合在液体内的微细油株升浮到液面，液面的油被微气泡撇入设在分离容器上开口周围的导油槽内以处理回收，分离出油的压裂返排液抽排到下一步骤处理；

步骤(2)，调ph值步骤，通过加入化学材料调节分离出油的压裂返排液的ph值，该化学材料如氢氧化铁；

步骤(3)，电絮凝步骤，将调ph值后的压裂返排液送入电絮凝容器，该电絮凝容器内设有第一电极组，第一电极组获得电能，液中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使压裂返排液产生降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与压裂返排液发生絮凝反应而将压裂返排液中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理；

步骤(4)，一级物化沉淀澄清步骤，往经电絮凝步骤的压裂返排液内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使压裂返排液物化沉淀实现澄清；加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种也能实现ph值的调节；该絮凝剂如氢氧化铁；

步骤(5)，电催化氧化步骤，产生电催化氧化反应，以产生.oh离子，.oh离子破坏和打断压裂返排液中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化；

步骤(6)，二级物化沉淀澄清步骤，往经电催化氧化污水步骤的压裂返排液内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使压裂返排液物化沉淀实现进一步澄清；加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种也能实现ph值的调节；

步骤(7)，泥水分离步骤，分离出沉淀下来的污泥，并压滤处理污泥。具体包括：步骤71，电絮凝步骤、一级物化沉淀澄清步骤、电催化氧化步骤、二级物化沉淀澄清步骤沉淀的污泥送入污泥浓缩地，如浓缩池，浓缩池污泥静置后分离出的上层水被送回电催化氧化步骤进行电催化氧化反应；步骤72，对浓缩后的污泥进行压滤产生泥饼，产生的压滤水被送回电催化氧化步骤进行电催化氧化反应。

请查阅图2，油气田钻井压裂返排液处理设备，包含油气分离装置10、电絮凝装置20、第一物化沉淀澄清装置30、电催化氧化装置40、第二物化沉淀澄清装置50和泥水分离装置60。

该油气分离装置10，分离压裂返排液的油水，回收分离出的油。

该电絮凝装置20，包括电絮凝容器和设在电絮凝容器内的第一电极组，电絮凝容器接通油气分离装置，第一电极组获得电能，液中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使压裂返排液产生降解氧化反应，使大分子及化学物质的降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与压裂返排液发生絮凝反应而将压裂返排液中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理；该电絮凝装置的结构可参照本申请人在先申请的《用于污水处理的电絮凝装置及方法》。该电絮凝装置采用超大比表面积的三维电极，压裂返排液在超大比表面积的三维电极作用下实现大分子及化学物质的降解氧化反应，并使其化学成分及被降解的大分子物质与三维电极物质催化反应形成可被絮凝剂吸附的微粒结构，而被沉淀去除。

该第一物化沉淀澄清装置30，包括第一澄清容器和第一加药装置，该第一澄清容器接通电絮凝容器，该第一加药装置连接第一澄清容器以能往第一澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，压裂返排液在被电絮凝装置破解后进入物化沉淀澄清装置，在该装置中在絮凝剂的作用下进行沉淀和澄清，以使压裂返排液物化沉淀实现澄清。根据需要，还包括一设在第一澄清容器内的第一搅拌装置，通过第一搅拌装置实现搅拌。

该电催化氧化装置40，包括处理容器和设在处理容器内的电催化氧化装置，该处理容器接通第一澄清容器，该电催化氧化装置产生电催化氧化反应，以产生.oh离子，.oh离子破坏和打断压裂返排液中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化。在第一物化沉淀澄清装置中，该澄清后液体还含有大量小分子物质，其cod指标未能满足环保要求，本电催化氧化装置能对其进行深度降解至达标。

该第二物化沉淀澄清装置50，包括第二澄清容器和第二加药装置，该第二澄清容器接通处理容器，该第二加药装置连接第二澄清容器以能往第二澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，以使压裂返排液物化沉淀实现进一步澄清，此时经沉淀澄清后的达标水即可排放或资源化利用。

该泥水分离装置60包括一浓缩地61和一污泥压滤装置62；该电絮凝装置、一级物化沉淀澄清装置、电催化氧化装置、二级物化沉淀澄清装置沉淀的污泥被污泥泵抽送入污泥浓缩地61；该污泥压滤装置62包括压滤机，压滤处理污泥浓缩地61的污泥成泥饼，以便于集中和外运集中处理；另设水泵将污泥浓缩地61的上层水及压滤机压滤出的压滤水回抽至电催化氧化装置。

该油水泥分离装置具体结构如：包括分离容器、导油槽、电气浮装置和存油装置，该导油槽固设在分离容器上开口周围，该分离容器设有分离进水口和分离出水口，该电气浮装置设在分离容器内以能产生微气泡，该压裂返排液通过分离进水口流入分离容器，该电气浮装置产生的微气泡带着混合在液体内的微细油株升浮到液面，液面的油被微气泡撇入导油槽内以处理回收，该分离出水口接通电絮凝容器。具体结构中：该导油槽固设在分离容器上开口周围以包围分离容器上开口。本实施例之中：该导油槽如包括一固接在分离容器器壁周围的环壁和一由环壁外周缘向上延伸的外周壁，该分离容器器壁、环壁、外周壁间构成导油槽，且外周壁上端口位于分离容器的器壁上端口之上。导入导油槽的油所带出的水份由电泵将水抽排到下一工段(电絮凝容器内)待处理。该分离进水口可为设在分离容器器壁的中部，也可为包括进液管，进液管至上往下插入分离容器内的液体内，进液管下端口位于器内的液体的液面之下。根据需要，还可包括通风装置，通风装置设在分离容器顶部以加速气体排出。其中：导油槽接通存油装置，油进入导油槽并流到设在设备外的存油装置(如桶、罐、槽、地管等)。所述电气浮装置，包括微气泡电性发生装置和助浮空气微泡发生器。

该电催化氧化装置，包括处理容器和设在处理容器内的电催化氧化装置，该处理容器接通电絮凝容器出水口，该电催化氧化装置产生电催化氧化反应，以产生.oh羟基自由基(.oh离子)，.oh羟基自由基破坏和打断污水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化，以将污水通过电催化氧化反应降解至要求的指标，以能直接外排或作为回注水使用；该电催化氧化污水装置的降解出水口接通第二澄清容器。根据需要，还可包括排气通风器，该排气通风器设在处理容器顶部，以实现通风，排出反应过程中产生的气体。根据需要，还可包括排出表层浮油的排油管道，该排油管道接通处理容器，对应污水液面，以排出浮于液面的浮油。根据需要，可设置一组或多组串联布置，使液体依序经过多组电催化氧化装置。

该电絮凝装置内的第一电极组包括二采用不溶性金属材料制成的电极篮，该电极篮开设有网眼，该二电极篮分别能导电连接电源正负极，该电极篮用于放置能电解为电极离子的电极颗粒；其中：所述电极篮获得电能，电极颗粒电解为电极离子。

最好，该电絮凝装置还包括一第三加药装置，该第三加药装置连接电絮凝容器以能往电絮凝容器中加入化学材料调节ph值。

根据需要，还可包括电控系统70，控制连接油气分离装置10、电絮凝装置20、第一物化沉淀澄清装置30、电催化氧化装置40、第二物化沉淀澄清装置50和泥水分离装置60，用于实现压裂返排液在各工艺装置间的停留，反应时间、抽排、通风等工作的自动控制。

上述的ph值调整至7左右。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。