一种页岩气开发压裂返排液集成化处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于油田开发废水处理设备领域，具体涉及一种页岩气开发压裂返排液集成化处理装置。
【背景技术】
[0002]页岩气是一种新型能源资源，是油气资源勘探开发新的重要领域。页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源。页岩气藏有别于常规天然气，在成藏机理和赋存特征方面有其独特之处，只能在特定条件下被开采出来。
[0003]压裂施工作业是页岩气井增产改造的主要措施，压裂配液用水量大造成压裂后残液返排量大，据统计，每个钻井队每天每口压裂井产生100~200m3的压裂返排液，压裂返排液中含有大量的胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂，并携带有少量从地层脱落的岩肩和未固定的支撑剂，页岩气压裂返排液的主要污染指标包括压裂返排液中含有的降阻剂、杀菌剂、粘土稳定剂、表面活性助排剂、防垢剂等有机高分子物质。大规模、长时间的压裂施工作业时液体和地层有机质中细菌生长和高压力条件下，有机高分子物质在地层中形成降解、断裂后存在于液体中，液体的密度和粘度发生改变。同时，地层在压裂液的作用下，粘土矿物膨胀、脱落和运移，在压裂液中溶解入大量的钙、镁等金属离子。
[0004]大规模的水力压裂不仅对我国短缺的淡水资源造成压力，同时压裂施工作业后产生的大量返排废液如果不能有效再利用和无污染处置，将对油气井开发区周边环境造成极大的污染隐患和环境保护压力，如果采用外运回注处置的方法将产生较高的运输成本，同时增加地下水污染的风险。
[0005]发达国家10多年前就开展了对含油固废物处理的系统研宄，至今已经形成了较为完善的相关环保法规。目前我国也开始研宄含油固废物的处理，例如，CN103663877A专利申请将压裂返排液废液进行隔油回收得到回收后的废液；将回收后的废液降解得到降解后的废液；降解后的废液絮凝并浮选得到絮凝物；将絮凝物与液体分离得到油气田压裂液配制用液。专利CN101608543以破胶，加絮凝剂、粘泥剥离剂或杀菌剂进行悬浮物沉积、杀菌，过滤回收，再次经过精密过滤器精过滤，在过滤液中加入生物酶制剂等，彻底地解决了压裂返排液的环境污染问题。杜贵君在2012年《油气田环境保护》第4期发表的“油田压裂返排液处理技术实验研宄” 一文中提出了对压裂返排液废液采用絮凝、微波强氧化、活性炭毡处理、纳滤/反渗透集成处理工艺处理后，压裂返排液中的CODCr可以达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准要求。
[0006]但是上述这些处理压裂返排液的方法普遍存在以下问题:
[0007]I)需要用特殊的生物药剂，处理工艺复杂，工艺过程不易控制，不适合野外操作，
处理费用高。
[0008]2)大量的药剂化处理过程引入新的污染源，可能产生其他污染或存在潜在威胁，增大资源回收利用难度。
[0009]3)处理效率低，不能完全满足井场的无害化处理要求。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型的目的是提供一种页岩气开发压裂返排液集成化处理装置，使用该装置能够实现对页岩施工压裂返排液的低成本、无害化治理。
[0011]为实现上述目的，本实用新型的一个实施例所采取的技术方案是:
[0012]包括依次连接的电磁分离系统、固液分离系统和污泥脱水系统。
[0013]优选地，电磁分离系统包括进水离心泵和电磁仪，电磁仪包括电磁处理腔、管道加药器和曝气室。
[0014]优选地，固液分离系统包括多个并联连接的碳管分离膜组件。
[0015]优选地，污泥脱水系统包括脱水机，脱水机连接螺杆泵。
[0016]优选地，碳管分离膜组件所用膜材料为陶瓷膜。
[0017]优选地，脱水机内设有多孔的合成纤维楔形斜纹滤带，滤带由多个上下交错的转鼓组成。
[0018]优选地，电磁分离系统、固液分离系统和污泥脱水系统之间采用撬装式连接方式。
[0019]使用本实用新型的处理装置处理压裂返排液产生的有益效果为:
[0020]1.本装置采用电磁分离系统对压裂返排液废水中的有机或无机污染物质进行一体化氧化及还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，工艺步骤简单、可控性好，无需添加处理药剂，也不需要复杂的化学处理过程，电磁分离系统产生的氢氧化物比药剂法的活性高，凝聚吸附能力强，处理效果好。既能保证最终出水的水质稳定，又能大幅降低总投资成本。
[0021]2.本装置系统集成化程度高、结构紧凑、布局合理，设备均安装于集装箱内，便于在各井场移动处理。
[0022]3.本装置采用碳管膜分离系统直接实现固液分离和除油，省略了沉降池和专业的除油设备，节约了设备空间，提高了自动化程度；压裂返排液处理回收率可达90%以上，降低了污泥处理量。
[0023]4.设备采用可移动的撬装式，方便临时连接和在各井场生产转运。
[0024]5.电磁分离系统中电磁仪与曝气系统高度集成，实现了占地面积小、便于整体移动和功能实用的特性。
[0025]6.自动进水系统和自动出渣系统保证了装置的连续运转，减少了工人劳动强度，提高了生产效率。
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型的一种页岩气开发压裂返排液集成化处理装置的一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细描述。
[0028]如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，包括依次连接的电磁分离系统、固液分离系统和污泥脱水系统。
[0029]电磁分离系统利用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，在反应槽中，对压裂返排液废水中的有机或无机污染物质进行一体化氧化及还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，可以有效地去除废水中的Cr6+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+等重金属，CN、油脂、磷酸盐以及COD、SS与色度等各种有害污染物。电磁分离处理可去除废水中95%以上悬浮物、90%以上重金属、60%以上C0D、60%以上乳化油，95%以上的细菌类。
[0030]固液分离系统对经过电磁分离处理的压裂返排液进行深度脱油、除硬和固液分离处理，得到回用水及含水污泥絮体；得到的回用水的含油率〈5 mg/L，可以直接作为配置压裂液的回用水。
[0031 ] 污泥脱水系统将含水污泥絮体进行脱水处理。
[0032]参考图1，在本实用新型的一个实施例中，电磁分离系统包括进水离心泵I和电磁仪，电磁仪包括电磁处理腔11、管道加药器3和曝气室10。电磁处理系统前端与进水离心泵I连接，后端与固液分离系统的进水离心泵5连接。其内部进水分别通过电磁处理腔11、管道加药器3、曝气室10。
[0033]电磁处理腔11用于对压裂返排液废水中的有机或无机污染物质进行一体化氧化及还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离。
[0034]管道加药器3用于向电磁处理腔11加入碱性无机试剂，调节电磁处理后的压裂返排液的PH值。
[0035]曝气室10用于废液充分流动和氧化，使低价金属离子和有机物氧化析出。
[0036]参考图1，在本实用新型的一个实施例中，固液分离系统包括多个并联连接的碳管分离膜组件，经电磁处理的废水经离心泵5进入碳管分离膜，在其上端产生的清水可直接回用，下端产生的浓水经离心泵8回原水池循环处理。
[0037]参考图1，在本实用新型的一个实施例中，污泥脱水系统包括脱水机，脱水机连接螺杆泵9，电磁仪产生的底泥由排泥口 2经螺杆泵9进入脱水机。底泥经脱水机处理后产生干泥7和废水，废水由4回到电磁仪中的管道加药器3再次处理。
[0038]在本实用新型的一个实施例中，碳管分离膜组件所用膜材料为陶瓷膜。
[0039]在本实用新型的一个实施例中，脱水机内设有多孔的合成纤维楔形斜纹滤带，滤带由多个上下交错的转鼓组成。
[0040]在本实用新型的一个实施例中，电磁分离系统、固液分离系统和污泥脱水系统之间采用撬装式连接方式。
[0041]上述实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种页岩气开发压裂返排液集成化处理装置，其特征是:包括依次连接的电磁分离系统、固液分离系统和污泥脱水系统。2.根据权利要求1所述的装置，其特征是:所述电磁分离系统包括进水离心泵和电磁仪，所述电磁仪包括电磁处理腔、管道加药器和曝气室。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征是:所述固液分离系统包括多个并联连接的碳管分离膜组件。4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征是:所述污泥脱水系统包括脱水机，所述脱水机连接螺杆泵。5.根据权利要求3所述的装置，其特征是:所述碳管分离膜组件所用膜材料为陶瓷膜。6.根据权利要求4所述的装置，其特征是:所述脱水机内设有多孔的合成纤维楔形斜纹滤带，所述滤带由多个上下交错的转鼓组成。7.根据权利要求1所述的装置，其特征是:所述电磁分离系统、固液分离系统和污泥脱水系统之间采用撬装式连接方式。
【专利摘要】本实用新型公开了一种页岩气开发压裂返排液集成化处理装置，包括依次连接的电磁分离系统、固液分离系统和污泥脱水系统。电磁分离系统包括进水离心泵和电磁仪，电磁仪包括电磁处理腔、管道加药器和曝气室。本实用新型的装置采用电磁分离系统对压裂返排液废水中的有机或无机污染物质进行一体化氧化及还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，工艺步骤简单、可控性好，无需添加处理药剂，也不需要复杂的化学处理过程，处理效果好。既能保证最终出水的水质稳定，又能大幅降低总投资成本。同时，本装置系统集成化程度高、结构紧凑、布局合理，设备均安装于集装箱内，便于在各井场移动处理。
【IPC分类】C02F9/06, C02F11/12
【公开号】CN204644025
【申请号】CN201520302584
【发明人】喻科, 王用
【申请人】成都恩承油气有限公司, 四川蓉瑞华宝科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月12日