CN104692555A - 一种压裂返排液回收处理再利用方法以及装置 - Google Patents

Abstract

一种压裂返排液回收处理再利用方法以及装置，属于压裂液循环利用技术领域。步骤a、压裂返排液经过气液分离装置进行气液分离；步骤b、液体进入沉砂除油罐进行除砂去凝析油；步骤c、通过泵将去除凝析油的罐中液体泵入去离子罐中，去除金属离子；步骤d、处理后的液体经过滤罐进行过滤，进一步去除沉淀；步骤e、经过滤后的液体进入压裂返排液专用储液罐，从罐中取样进行全离子分析，补充缺失的添加剂，使其可以满足压裂液施工要求。

Description

一种压裂返排液回收处理再利用方法以及装置

技术领域

本发明涉及一种压裂返排液回收处理再利用方法以及装置，属于压裂液循环利用技术领域。

背景技术

在油气田开发过程中，压裂作业是最常用的一种增产手段，尤其是在低渗油气田。在压裂作业结束后，大部分压裂液将从地层中返排出来。这些返排液中含有大量的残余压裂液添加剂、地层离子、粘土颗粒和岩屑及部分支撑剂、凝析油等，返排进入生态系统将会对土壤和水资源造成严重污染，而进行无害化直接处理（使其水质达到排放标准）的成本高、技术难度大。目前，各油气田主要采用集中存放、预处理后回注地层的方法处理压裂作业产生的大量返排液，其处理成本较高，且存在污染地层水的风险。如果能将压裂作业后的返排液进行回收处理再利用，通过物理、化学处理使返排液再次达到压裂作业所需的性能要求，用于下一次压裂作业，既节约了配液用水和施工材料，又降低了压裂返排液无害化处理量，起到节能减排作用。

在现有压裂液返排处理系统中，有采用自然沉降，然后电化学处理后回注的，也有采用混凝、电解、微生物等方法处理污水达到排放标准的。总体来说，主要是采用自然沉降，然后电化学处理或者混凝处理，使悬浮物沉降后回注或者外排。或者直接经过自然沉降后，补充压裂液添加剂用于下口井压裂作业。专利号ZL200610010499.X提供了一种压裂返排液回收处理工艺，采用先将返排液破胶，然后进行絮凝、氧化处理，再进行二次絮凝、二次氧化处理，如此往复，直至处理后的压裂返排液达到国家二级排放标准或回注水水质要求。这是一类比较常见的返排液处理方法，可使返排液中的化学需要量（简称COD）达到国家规定污水排放标准。专利号ZL201220050049.4提供了一种天然气井返排压裂液回收再利用系统，通过气液分离器将返排的液体与天然气分离，然后经过两次沉降，补充添加剂等措施后用于再次压裂作业。目前，常用的压裂返排液处理系统主要为下述两大类，一是通过电化学、絮凝、氧化等方法，使得压裂液返排液中的所有高分子物质、残余添加剂等全部絮凝、氧化处理掉，变成符合工业排放标准的清水，水质达到外排要求，浪费了返排液可重复利用的各种残余添加剂，处理成本高，处理周期长；二是将压裂液返排液经过简单的沉降除机械杂质后，补充被地层吸附或降解等原因造成损失的添加剂，使其满足再次压裂施工的性能要求，从而实现回收再利用，处理方法简单，但仅针对不含或含少量凝析油和地层水的压裂液进行回收，且只能回收返排初期的返排液（占整体返排液量的10%～20%左右），无法实现返排液大规模回收，仍有大量的返排液无法回收再利用。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种压裂返排液回收处理再利用方法以及装置。

一种压裂返排液回收处理再利用方法，包括以下步骤：

步骤a、压裂返排液经过气液分离装置进行气液分离；

步骤b、液体进入沉砂除油罐进行除砂去凝析油；

步骤c、通过泵将去除凝析油的罐中液体泵入去离子罐中，去除金属离子；

步骤d、处理后的液体经过滤罐进行过滤，进一步去除沉淀；

步骤e、经过滤后的液体进入压裂返排液专用储液罐，从罐中取样进行全离子分析，补充缺失的添加剂，使其可以满足压裂液施工要求；

还包括：

步骤f、压裂返排液经过气液分离装置，气体在气体燃烧装置中燃烧，液体进入沉砂除油罐；

步骤g、压裂返排液除掉上层凝析油后，进入去离子罐，通过去离子罐连接的药剂罐，分批次注入离子处理剂碳酸钠；去离子罐中安装在线pH值测定装置，在线测定去离子罐中液体的pH值；当pH达到8.5以上时，钙、镁、铁等高价金属离子大部分被沉淀出来，剩余少量金属离子对液体重复利用性能影响较小；

步骤h、处理后的液体经过10～12h自然沉降，沉淀物从去离子罐下方排出，液体经过泵提升进入带滤网的过滤罐进行过滤；在液体泵注管线上连接有流量计，通过泵来控制液体提升流量；

步骤i、处理后的过滤液进入压裂返排液专用储液罐存放；

步骤j、根据施工要求，定期从压裂返排液专用储液罐的取样口进行取样，分析残余添加剂浓度，然后通过泵从药剂补给罐中泵注各种药剂进行补充，调整液体性能，使其达到压裂作业液体性能要求；

步骤k、取调整性能后的压裂返排液进行压裂液性能评价，符合要求后转入储液罐用于下一口井压裂作业。

一种压裂返排液回收处理再利用装置，沉砂除油罐连接第一泵的一端，第一泵的另一端连接第一流量计，第一流量计的另一端连接第一阀门，第一阀门的另一端连接去离子罐，去离子罐连接去离子罐底部第二阀门、第二流量计，药剂罐连接第二泵，第二泵的另一端连接去离子罐，第二流量计连接第三泵，第三泵的另一端连接过滤罐，过滤罐的另一端连接第四泵，第四泵的另一端连接压裂液返排液专用调液罐，压裂液返排液专用调液罐连接压裂液返排液专用调液罐底部第三阀门、取样口、第六泵和第五泵，第五泵的另一端连接压裂液专用储液罐，压裂液专用储液罐若干个连接第四阀门，第六泵的另一端连接药剂补给罐。

本发明具有如下有益效果：本发明通过气液分离→油水分离→除高价金属离子→过滤→残余添加剂浓度测定→补充添加剂→性能评价→重复利用等技术，对于含凝析油、地层水的压裂液返排液进行回收处理，实现了压裂返排液的回收再利用。

与现有技术相比：本发明充分回收并利用了压裂返排液中的残余添加剂和水资源，节约了压裂液配液用水和配液材料，减少了废液无害化处理量，实现了节能减排；本发明相比电化学法的工艺流程短，处理能力强，涉及的所有装置拆卸与运输方便处理速度快，可以很好适应施工井排液速度，达到同步处理返排液的效果。最快可以在返排24h后进行下一口井的压裂作业；目前达标排放污水处理成本为220元/m³，新鲜基液成本为1400～2000元/m³成本不等，本方法处理后不添加压裂液添加剂的操作成本为15.00元/m³，处理成新鲜基液可以再利用的成本为700元/m³左右，包含了药剂费、动力消耗费、人员工资以及设备维护费，处理成本低，应用面广。本发明可以处理凝析油含量（体积比）在10%以内，地层水含量在10000ppm以下压裂返排液回收再利用，且在回收过程中不用强酸强碱，生产安全且不受环境限制，不对环境造成污染。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的结构示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1所示，一种压裂返排液回收处理再利用方装置，包括沉砂除油罐1、去离子罐7、过滤罐10、压裂返排液专用调液罐12以及压裂返排液专用储液罐若16。

所述的沉砂除油罐1连接有第一泵2、第一流量计3以及第一阀门4，处理后的液体按照一定流量泵入去离子罐7；去离子罐7自带去离子罐底部第二阀门8，外接带第二泵6的药剂罐5，可对去离子罐7提供去离子剂；处理后的液体通过第二流量计19和第三泵9注入过滤罐10；过滤后的液体通过第四泵11注入带有第三阀门13的压裂返排液处理罐12。通过取样口14进行分析；压裂液返排液专用调液罐12中的液体通过自带泵15的压裂返排液专用储液罐16（若干个）进行存放，压裂液专用调液罐12外接自带第六泵17的药剂补给罐18进行药剂补充。罐体之间通过带阀门的管线和泵依次连接而成。

某工程施工后的液体，经过排液管线，气水分离后，直接进入沉砂隔油罐1，进行油水分离，然后抽取下层液体通过第一流量计3进入去离子罐7、同时通过管道混合器入口同时连接加药的第二泵6和药剂罐5加入去离子剂，经过去离子处理后，通过液体的第一泵2将液体泵入底部设有去离子罐第二阀门8的去离子罐7，去除离子过程中产生的沉淀通过去离子罐底部第二阀门8排除，液体通过液体的第三泵9，通过第二流量计19控制流量按照3m³/min的流速通过过滤罐10，进一步过滤液体，过滤后的清液进入返压裂液返排液专用调液罐12，通过取样口14进行取样分析，分析出返排液的离子含量，同时将压裂液返排液专用调液罐12中的液体依次注入压裂返排液专用储液罐16，注入的同时，根据前面的分析结果连接药剂补给罐18和液体的第六泵17，根据分析适量补充被地层吸附的稠化剂、助排剂、粘土稳定剂杀菌剂等。返排液处理好以后，马上进行丛式井组下一口井的施工，施工完后，重复上述过程，继续进行返排液回收再利用。

实施例2：如图1所示，一种压裂返排液回收处理再利用装置，沉砂除油罐1连接第一泵2的一端，第一泵2的另一端连接第一流量计3，第一流量计3的另一端连接第一阀门4，第一阀门4的另一端连接去离子罐7，去离子罐7连接去离子罐底部第二阀门8、第二流量计19，药剂罐5连接第二泵6，第二泵6的另一端连接去离子罐7，第二流量计19连接第三泵9，第三泵9的另一端连接过滤罐10，过滤罐10的另一端连接第四泵11，第四泵11的另一端连接压裂液返排液专用调液罐12，压裂液返排液专用调液罐12连接压裂液返排液专用调液罐底部第三阀门13、取样口14、第六泵17和第五泵15，第五泵15的另一端连接若干个压裂液专用储液罐16，若干个压裂液专用储液罐16连接第四阀门20，第六泵17的另一端连接药剂补给罐18,沉砂除油罐1的下端有排砂管道，沉砂除油罐1的一端有将油吸出管道，沉砂除油罐1的另一端为返排液管道。

在川渝地区现场进行压裂液回收井次30余次，全回收应用返排压裂液2000m³以上，均施工成功，大部分获得产量。单井中节约清水购置费用12万，节约污水处理费44万，节约压裂液费用节约7×10⁵元～14×10⁵元、如果用于2井次以上丛式井组，还可以节约钻井完井费用200万/井以上。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种压裂返排液回收处理再利用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a、压裂返排液经过气液分离装置进行气液分离；

步骤b、液体进入沉砂除油罐进行除砂去凝析油；

步骤c、通过泵将去除凝析油的罐中液体泵入去离子罐中，去除金属离子；

步骤d、处理后的液体经过滤罐进行过滤，进一步去除沉淀；

步骤e、经过滤后的液体进入压裂返排液专用储液罐，从罐中取样进行全离子分析，补充缺失的添加剂，使其可以满足压裂液施工要求；

还包括：

步骤f、压裂返排液经过气液分离装置，气体在气体燃烧装置中燃烧，液体进入沉砂除油罐；

步骤g、除掉上层凝析油后，进入去离子罐，通过去离子罐连接的药剂罐，分批次注入离子处理剂碳酸钠；去离子罐中安装在线pH值测定装置，在线测定去离子罐中液体的pH值；当pH达到8.5以上时，钙、镁、铁等高价金属离子大部分被沉淀出来，剩余少量金属离子对液体重复利用性能影响较小；

步骤h、处理后的液体经过10～12h自然沉降，沉淀物从去离子罐下方排出，液体经过泵提升进入带滤网的过滤罐进行过滤；在液体泵注管线上连接有流量计，通过泵来控制液体提升流量；

步骤i、处理后的过滤液进入压裂返排液专用储液罐存放；

步骤j、根据施工要求，定期从压裂返排液专用储液罐的取样口进行取样，分析残余添加剂浓度，然后通过泵从药剂补给罐中泵注各种药剂进行补充，调整液体性能，使其达到压裂作业液体性能要求；

步骤k、取调整性能后的压裂返排液进行压裂液性能评价，符合要求后转入储液罐用于下一口井压裂作业。

2.一种压裂返排液回收处理再利用装置，其特征在于沉砂除油罐连接第一泵的一端，第一泵的另一端连接第一流量计，第一流量计的另一端连接第一阀门，第一阀门的另一端连接去离子罐，去离子罐连接去离子罐底部第二阀门、第二流量计，药剂罐连接第二泵，第二泵的另一端连接去离子罐，第二流量计连接第三泵，第三泵的另一端连接过滤罐，过滤罐的另一端连接第四泵，第四泵的另一端连接压裂液返排液专用调液罐，压裂液返排液专用调液罐连接压裂液返排液专用调液罐底部第三阀门、取样口、第六泵和第五泵，第五泵的另一端连接压裂液专用储液罐，压裂液专用储液罐若干个连接第四阀门，第六泵的另一端连接药剂补给罐。