一种油气田压裂废液的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油气田压裂废液的处理方法，属于石油开采领域中的废水处理技 术领域。
【背景技术】
[0002] 在油气田开发过程中，井下作业产生的压裂废液是一类处理难度较大的污染物， 往往呈现有"三高"（高COD值，高稳定性，高粘度）特征（安杰，刘宇程，陈明燕.压裂废 液处理技术研究进展[J].油气田环境保护，2009, 19(2) :48-50.)。目前国内处理压裂废 液的技术方法主要有：化学混凝法、化学氧化法、高级氧化技术、微电解法、活性炭吸附法、 生物法、固化法等（何伟.复合法在处理压裂返排液时的最佳工艺流程[J].内蒙古石油化 工，2008, 01 :80-81.;钟显，谭佳，赵立志等.压裂返排液预处理的试验研究[J].内蒙古 石油化工，2005, 11 :66-67.;涂磊，王兵，杨丹丹.压裂返排液物理化学法达标治理研究 [J].西南石油大学学报，2007, 29 (S2) :104-106.;万里平.探井残余压裂液无害化处理实 验研究[D].西南石油学院，2002.)。现今的各种废液处理技术普遍存在一些不足，如：处理 工艺比较繁琐，处理设备复杂，药剂耗费过多，处理成本过高（陈明燕，吴冕，刘宇程.酸 化和压裂废液处理技术研究进展[J].环境科学与技术，2010, 33(6E) :166-170.);对某些 污染指标难以完全满足国家污水排放标准（万瑞瑞.中和混凝、氧化法在油田压裂废水处 理中的应用研究[D].西安建筑科技大学，2012.);还没有形成一套固定和完善的处理工艺 以应付所有或大多数类型的废液。因此，无论从经济上还是从处理效果上讲，都有待进一步 完善和改进。
[0003] 湿式氧化法（WetAirOxidation,简称WA0)是20世纪50年代发展起来的一种处 理高浓度、有毒有害、生物难降解废水的方法。它通常需要在高温、高压条件下，利用氧化剂 在液相中将有机物污染物氧化为CO2和水等无机物或小分子有机物的化学过程，从而达到 去除污染物的目的。与传统的处理方法相比，该方法具有适用范围广、处理效率高、极少有 二次污染、可回收能量和有用物质等优点（王会芳.催化湿式氧化法及其在废水处理中的 应用[J].扬州工业职业技术学院学报，2008, 5 (2) :52-54)。
[0004] 但是，如何采用湿式氧化法来处理油气田压裂废液，目前还没有相关研究。因此， 研发出一种油气田压裂废液的处理方法，以克服目前压裂废液处理方法所存在的诸多问 题，仍是本领域亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种油气田压裂废液的处理方法。 该处理方法的工艺简单，设备常规，药剂耗费少，处理成本低，能够有效降低油气田压裂废 液的COD值，COD去除率达到90%以上。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供了一种油气田压裂废液的处理方法，其包括以下步 骤：
[0007] (1)在待处理的油气田压裂废液中加入聚合氯化铝（PAC)与聚丙烯酰胺（PAM)，搅 拌几分钟后，静置一段时间，分离出上层清液；
[0008] (2)使分离出的上层清液在双氧水的存在下，在260-340°C、8-25MPa下，反应 15-75min，得到处理后的油气田压裂废液。
[0009] 在上述的油气田压裂废液的处理方法中，优选地，在步骤（1)中，以待处理的油 气田压裂废液的体积计，聚合氯化铝的加入量为250-1000mg/L、聚丙烯酰胺的加入量为 10-25mg/L。聚合氯化铝与聚丙烯酰胺可以分别以溶液的形式加入到待处理的油气田压裂 废液中，那么，二者的加入量为以加入其溶液后的压裂废液总体积计，其纯物质的加入量。
[0010] 在上述的油气田压裂废液的处理方法中，优选地，步骤（1)中的聚丙烯酰胺为阴 离子型聚丙烯酰胺。
[0011] 在上述的油气田压裂废液的处理方法中，优选地，在步骤（1)中，搅拌的速度为 80-150r/min，时间为l-5min。
[0012] 在上述的油气田压裂废液的处理方法中，优选地，在步骤（1)中，静置的时间为 10_30min。
[0013] 在上述的油气田压裂废液的处理方法中，优选地，在步骤（2)中，以与双氧水进行 接触的步骤（1)处理后的油气田压裂废液的体积为100计，所使用的质量分数30%的双氧 水溶液的体积为5-10。
[0014] 在上述的油气田压裂废液的处理方法中，优选地，步骤（2)中是在搅拌下进行的， 搅拌速度为80-200r/min。
[0015] 在上述的油气田压裂废液的处理方法中，优选地，在步骤（2)中，采用反应釜以及 机械液压泵进行反应，使反应釜与机械液压泵相连，在反应釜中加入水，然后升温，待反应 釜达到260-340°C的反应温度时，再将分离出的上层清液和双氧水通过机械液压泵压入反 应釜，进行反应。
[0016] 根据本发明的【具体实施方式】，优选地，上述的油气田压裂废液的处理方法还包括 以下步骤：步骤（2)结束后，使得到的处理后的油气田压裂废液静置5-10天，待其COD值降 至100mg/L以下，达到标准GB8978-1996中规定的污水排放一级标准后，直接外排。
[0017] 本发明所提供的油气田压裂废液的处理方法首先采用聚合氯化铝与聚丙烯酰胺 对压裂废液进行絮凝前处理，以降低废液中的悬浮物，能够提高后续的双氧水湿式氧化的 效率，并且对反应釜有一定的保护作用；然后采用双氧水在260-340°C、8-25MPa下进行 湿式氧化，使其COD值明显降低，COD去除率达到90%以上；经过絮凝和湿式氧化法处理 后的压裂废液可生化性增强，在静置5-10天后，其COD值可降至100mg/L以下，达到标准 GB8978-1996中规定的污水排放一级标准后，可以直接外排。
【附图说明】
[0018] 图1为实施例1中所采用的反应釜的结构示意图。
[0019] 图2为PAC絮凝实验中氯离子的含量变化图。
[0020] 图3为未处理与处理后的压裂废液在室温下的COD值变化图。
[0021] 主要组件符号说明：
[0022] 搅拌马达1、采气口 2、加热炉3、搅拌器4、冷却管5、反应釜体6、取样口 7、压力传 感器8、温度探头9、机械液压泵连接口 10。
【具体实施方式】
[0023] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0024] 本实施例提供一种油气田压裂废液的处理方法。
[0025] 该方法所采用的反应釜的结构如图1所述，其包括：搅拌马达1、加热炉3、搅拌器 4、冷却管5、反应荃体6、压力传感器8、温度探头9 ;其中，反应荃体6内设有搅拌器4、冷却 管5和温度探头，搅拌器4连接搅拌马达1，反应釜体6顶部设有采气口 2以及机械液压泵 连接口 10,反应釜体6底部设有取样口 7,压力传感器8连接于反应釜体6,加热炉3设置于 反应荃体6外围。
[0026] 该处理方法包括以下步骤：
[0027] (1)在待处理的油气田压裂废液中加入聚合氯化铝（PAC)与阴离子型聚丙烯酰 胺（PAM)，絮凝剂聚合氯化铝（PAC)和助凝剂阴离子型聚丙烯酰胺（PAM)的添加量分别为 250-1000mg/L、10-25mg/L，以 80-150r/min的速度搅拌l-5min，静置 10-30min后，分离出上 层清液进行下一步处理，测定上层清液的悬浮物含量，并测定上层清液的COD值计算COD去 除率；
[0028] (2)在反应釜中加入适量蒸馏水，然后加热反应釜，当反应釜达到预设的反应温度 260-340°C时，打开反应釜与机械液压泵连接的阀门，使用机械液压泵向反应釜中泵入步骤 (1)处理后的压裂废液（即上层清液）和质量分数30%的双氧水溶液，以步骤（1)处理后 的油气田压裂废液的体积为100计，所使用的质量分数30%的双氧水溶液的体积为5-10， 关闭阀门，在预定的反应温度260-340°C、8-25MPa下反应15-75min，反应结束后，使用冷却 管进行水冷至室温，测定处理后的压裂废液的COD值，此时，压裂废液的COD去除率为：
【主权项】
1. 一种油气田压裂废液的处理方法，其包括以下步骤： (1) 在待处理的油气田压裂废液中加入聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，搅拌几分钟后，静置 一段时间，分离出上层清液； (2) 使分离出的上层清液在双氧水的存在下，在260-340°C、8-25MPa下，反应 15-75min，得到处理后的油气田压裂废液。
2. 根据权利要求1所述的油气田压裂废液的处理方法，其中，在步骤（1)中，以待处理 的油气田压裂废液的体积计，聚合氯化铝的加入量为250-1000mg/L、聚丙烯酰胺的加入量 为 10-25mg/L。
3. 根据权利要求1或2所述的油气田压裂废液的处理方法，其中，步骤（1)中的聚丙烯 酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。
4. 根据权利要求1所述的油气田压裂废液的处理方法，其中，在步骤（1)中，搅拌的速 度为 80_150r/min，时间为 l_5min。
5. 根据权利要求1所述的油气田压裂废液的处理方法，其中，在步骤（1)中，静置的时 间为 10-30min。
6. 根据权利要求1所述的油气田压裂废液的处理方法，其中，在步骤（2)中，以与双氧 水进行接触的步骤（1)处理后的油气田压裂废液的体积为100计，所使用的质量分数30% 的双氧水溶液的体积为5-10。
7. 根据权利要求1所述的油气田压裂废液的处理方法，其中，步骤（2)中是在搅拌下进 行的，搅拌速度为80-200r/min。
8. 根据权利要求1所述的油气田压裂废液的处理方法，其中，在步骤（2)中，采用反应 釜以及机械液压泵进行反应，使反应釜与机械液压泵相连，在反应釜中加入水，然后升温， 待反应釜达到260-340°C的反应温度时，再将分离出的上层清液和双氧水通过机械液压泵 压入反应荃,进行反应。
9. 根据权利要求1所述的油气田压裂废液的处理方法，其还包括以下步骤：步骤（2) 结束后，使得到的处理后的油气田压裂废液在室温下静置5-10天，待其COD值降至IOOmg/ L以下，达到标准GB8978-1996中规定的污水排放一级标准后，直接外排。
【专利摘要】本发明提供了一种油气田压裂废液的处理方法。该处理方法包括以下步骤：在待处理的油气田压裂废液中加入聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，搅拌后静置，分离出上层清液；使分离出的上层清液在双氧水的存在下，在260-340℃、8-15MPa下，反应15-75min，得到处理后的油气田压裂废液。本发明提供的油气田压裂废液的处理方法首先采用聚合氯化铝与聚丙烯酰胺进行絮凝前处理，以降低废液中的悬浮物，提高后续的双氧水湿式氧化的效率，并且对反应釜有一定的保护作用；然后采用双氧水进行湿式氧化，使COD去除率达到90％以上；静置后，使COD值降至100mg/L以下，达到污水排放一级标准(GB8978-1996)。
【IPC分类】C02F103-10, C02F9-04
【公开号】CN104556486
【申请号】CN201510002362
【发明人】闫秀懿, 王伟, 赵建国, 张永旺, 周庆祥
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月5日