一种采用陶瓷膜处理油气田压裂返排液的装置的制造方法_2

文档序号:10277124阅读:来源:国知局
的负荷。
[0037] 但是,但是由于压裂返排液中含有一些不完全的冻胶,其主要成分为径丙基瓜胶 和棚砂形成的化合物,导致其黏度较大,一般情况下约为lOMps,仍然会造成陶瓷膜的运行 过程的可持续性低、膜污染严重W及膜通量较低的问题。因此,在压裂返排液处理中,可W 采用的破胶剂例如(畑4)282〇8,化 252〇8,1(252〇8^6(:13,出〇2,化(:10,画11〇4,船(:1〇4等。
[0038] 为了进一步提高破胶和絮凝沉淀的效果,我们也对絮凝剂进行了筛选,可W例举 的是:高分子絮凝剂、无机絮凝剂。作为高分子絮凝剂,作为高分子絮凝剂,可列举出阳离子 系、阴离子系、两性系等,例如可列举出脉系絮凝剂、丙締酷胺系絮凝剂、丙締酸系絮凝剂 等;。作为无机絮凝剂,例如可列举出聚合硫酸铁(铁浓度为5~15%)、氯化铁等铁系絮凝助 剂;硫酸侣、PAC等侣系絮凝助剂等;聚合氯化侣铁、氯化亚铁、氯化侣、聚丙締酷胺等是常用 的絮凝剂,但是由于化和一些具有还原作用的絮凝剂会形成氧化-絮凝效应,运种效应可W 提高破胶絮凝的效果,能够进一步地提高后续的陶瓷膜的运行通量;因此絮凝剂可W选择 氯化亚铁,硫酸亚铁等一些具有还原性质的絮凝剂。
[0039] 考虑到沉降速率,还需要在沉降过程中增加一些助凝剂,加快沉降速率和沉降效 果,常规助凝剂一般有Ca0、Mg0、Ca(0H)2、化2C03、化HC03。我们知道,压裂返排液一般为酸 性,因此,助凝剂除了具有上述作用之外,还兼具调节pH值的作用。
[0040] 压裂返排液处理的另外一个难点就是黏度高,黏度甚至高达lOMps,其主要成分为 油、甲醇,W及人工添加的有机助剂,其中径丙基瓜胶是黏度产生的主要因素,因此,容易导 致陶瓷膜在运行过程中通量下降迅速,因此如何降低污水黏度也是本实用新型的一个重要 组成部分;而本实用新型采用臭氧降黏的手段,能够将径丙基瓜胶等有机分子中的部分键 发生断裂,并且可W破坏胶体之间的交联,从而降低其黏度,可W有效地提高后续的陶瓷膜 的运行通量W及膜出水水质,臭氧投加量可W为20~500mg/L,反应溫度可W为10~90°C, 反应时间可W是10~200min。
[0041] 通过破胶,助凝,絮凝,臭氧降黏的协同作用,压裂返排液中的部分悬浮固体,有机 小分子和矿化度将会大大降低,而且部分大分子也会被破坏,减轻了后续处理工艺的压力, 同时也为保证最终出水水质打下了良好的基础。
[0042] 经过降黏后的出水进入陶瓷膜处理系统,渗透侧的清水可进行回注或者外排,回 流液回到絮凝沉淀,进行再处理。
[0043] 本实用新型中所采用的陶瓷膜,优选为陶瓷超滤膜。作为构成陶瓷分离膜的多孔 膜的材料,能够从现有公知的陶瓷材料中适当选择。例如,可W使用氧化侣、氧化错、氧化 儀、氧化娃、氧化铁、氧化姉、氧化锭,铁酸领等氧化物类材料;堇青石、多侣红柱石、儀橄揽 石、块滑石、娃侣氧氮陶瓷、错石、铁酸盐等复合氧化物类材料;氮化娃,氮化侣等氮化物类 材料;碳化娃等碳化物类材料;径基憐灰石等氨氧化物类材料;碳、娃等元素类材料;或者含 有它们的两种W上的无机复合材料等。还可W使用天然矿物(粘上、粘上矿物、陶渣、娃砂、 陶石、长石、白砂)或高炉炉渣、飞灰等。其中,优选选自氧化侣、二氧化错、氧化铁、氧化儀、 氧化娃中的1种或巧巾W上,更优选W氧化侣、二氧化错或者氧化铁作为主体构成的陶瓷粉 末。其中,运里所说的"作为主体"表示陶瓷粉末总体的50质量%^上(优选75质量%^上、更 优选80质量%~100质量%)为氧化侣或二氧化娃。例如,在多孔材料中,氧化侣较为廉价且操 作性优异。并且,能够容易地形成具有适合于液体分离的孔径的多孔结构,因此能够容易地 制造具有优异的液体透过性的陶瓷分离膜。并且,在上述氧化侣中,特别优选使用α-氧化 侣。α-氧化侣具有在化学方面稳定、且烙点和机械强度高的特性。因此,通过使用α-氧化侣, 能够制造可W在宽泛用途(例如工业领域)中利用的陶瓷分离膜。
[0044] 膜采用错流过滤模式,膜面流速为1~8m/s,跨膜压差为0.1~IMPa。膜分离工艺是 一种"错流过滤"形式的流体分离过程:原料液在膜管内高速流动,在压力驱动下含小分子 组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜,含大分子组分的混浊污染物被膜截留,从 而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。由于油滴和有机小分子的可压缩性,当跨膜压差增 大,污水中的油滴和小分子有机物会逐步吸附、累积在膜表面,并在压差的作用下,使得油 滴和小分子有机物受挤压变形透过膜孔进入渗透侧,导致滤后水中COD增加,当跨膜压差小 于0.1M化时,滤后水中悬浮物含量基本小于Img/L,COD含量小于80mg/L,可达到低渗透油田 注水水质标准和国家一级排放标准,但是跨膜压差过小,会导致通量过小,浓缩倍数低,不 能满足工程实际所需W及会导致处理量很小;当跨膜压差大于IMPa时,原先吸附在膜表面、 膜孔道中的悬浮物和有机小分子被挤压到膜的另一侧,导致滤后水中悬浮物和COD含量大 于增加,不符合低渗透油田注水水质标准和排放要求。在膜面流速为Im/s时增大流速可提 高膜通量,但流速增大到8m/s时,能耗较高,不利于工程应用。陶瓷膜的平均孔径范围是5~ 800nm,更优选范围是20~200nm。
[004引根据上述的方法,本实用新型可W采用的装置结构如图2所示,在絮凝沉降槽1上 连接有压裂返排液入口 8,絮凝沉降槽1的作用是使料液经过破胶、絮凝处理,并同时使絮凝 物沉降,而在絮凝沉降槽1上还连接有破胶剂和絮凝剂加入装置9,运一装置是用于向絮凝 沉降槽1中加入破胶剂和絮凝剂,破胶剂和絮凝剂加入装置9可W是一体式的,也就是说将 破胶剂和絮凝剂同时加入其中,并同时投加;在另外的一个实施方式中,破胶剂和絮凝剂加 入装置9上包括有絮凝剂加入口 5和破胶剂加入口 6,也就是采用了分体式结构,由两个入口 分别投加破胶剂和絮凝剂。在絮凝沉降槽1上还设置有管路连接于降黏反应蓋2,降黏反应 蓋2的作用是使经过破胶絮凝后的出水再经过臭氧降黏处理,在降黏反应蓋2上还设置有臭 氧加入口7,其作用是向其中加入臭氧,在降黏反应蓋2的出口还与陶瓷膜3的截留侧的入口 相连接,陶瓷膜3的主要材质及规格如上所述;在陶瓷膜3的截留侧的出口还可W与絮凝沉 降槽1再连接,使截留液再次回用处理;陶瓷膜3的渗透侧可W与除盐装置4相连接W进行深 度除盐,脱盐装置可W选自电渗析装置、离子交换树脂床、纳滤膜或者反渗透膜中的一种或 者几种的组合。
[0046] 本实用新型所使用的压裂返排液为大庆油田提供。下表为水质分析数据。
[0047]
[0048] W下实施例中,分离膜的平均通量是按照总产水量/总时间进行计算得到的。
[0049] 实施例1
[0050] 步骤1:对压裂返排液进行破胶和絮凝沉淀;首先将破胶絮凝剂所用的药剂为 Na2S2〇s/FeCl2/CaO的复合配方,其中Na2S2〇8和化Cl2的浓度分别为132mg/l和258mg/l,Ca0的 投加量根据来水的抑而定;反应时间为30min。
[0051] 步骤2:对破胶和絮凝沉淀后的出水进行降黏处理,其中化的投加量为112mg/l,反 应时间为15min。处理后的料液性质如下:
[0052]
[0053] 步骤3:采用膜设备对污水进行处理,采用的陶瓷膜的平均孔径为50nm,在不同的 膜面流速下运行,跨膜压差为0.3M化,污水溫度为35°C。污水在膜设备内进行错流过滤,透 过液直接用于回注,未透过膜的循环液与来水进行混合后进入膜设备再次进行过滤,污水 在循环累的作用下进行循环过滤,当过滤通量下降为原始通量的10%时,停止过滤,计算平 均通量。下表为水质分析数据。
[0054]
[005引对照例1
[0056] 与实施例1的区别在于:未加入破胶剂Na2S2〇8。
[0057
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