一種壓裂返排液處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，解決現(xiàn)有的壓裂返排液處理方式存在污染環(huán)境、浪費(fèi)資源、且壓裂施工成本高的問題。本實(shí)用新型包括依次連接的返排液反應(yīng)裝置、第一螺桿泵、壓濾機(jī)、濾液精濾裝置、第三螺桿泵、濾膜組件和儲(chǔ)水罐，以及與壓濾機(jī)連接的固相收集罐。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，流程簡潔，操作方便，可以在很大程度上減少環(huán)境污染，并提高壓裂返排液的回收利用價(jià)值，節(jié)省處理的成本及后期壓裂的施工成本，因此，本實(shí)用新型具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】一種壓裂返排液處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種壓裂返排液處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著壓裂液的發(fā)展，壓裂液的低傷害、低成本要求也越來越突出。同時(shí)，隨著大型 壓裂增加油氣開采措施在油氣田中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是頁巖氣、煤層氣的開采，壓裂 液由原來的幾十、幾百方增加到目前的上萬方，由單重壓裂向多重壓裂快速發(fā)展，因此壓裂 后返排出來的廢液量也大幅增加。
[0003] 壓裂后的廢液主要包含有滑溜水原液及其返排液，以及聚合物、鹽、懸浮物、重金 屬離子及其它添加劑。壓裂返排液如果不經(jīng)過處理而直接外排，將會(huì)對(duì)周圍環(huán)境，尤其是農(nóng) 作物及地表水系造成污染，同時(shí)處理費(fèi)用較高。因此，將返排液回收利用不僅能夠較好解決 環(huán)境問題，而且對(duì)環(huán)境敏感區(qū)域和地下水、地表水系不發(fā)達(dá)、沙漠等地帶以及海上油氣開采 具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 然而，目前國內(nèi)外對(duì)壓裂返排液大多采用廢水凈化的方式進(jìn)行處理，一般不回收 利用，而這樣不僅容易造成環(huán)境污染、處理費(fèi)用較高，而且浪費(fèi)資源。若能很好地將壓裂返 排液回收利用，則將在很大程度上減少環(huán)境污染，并提高壓裂返排液的價(jià)值，同時(shí)還能夠節(jié) 省后期壓裂的施工成本。
[0005] 綜上所述，設(shè)計(jì)一套合適的系統(tǒng)來對(duì)壓裂返排液進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)其回收利用，避 免環(huán)境污染，提高返排液的價(jià)值，并降低壓裂施工的成本，便成為本領(lǐng)域技術(shù)人員重點(diǎn)研究 的內(nèi)容之一。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有的壓裂返排 液處理方式存在污染環(huán)境、浪費(fèi)資源、且壓裂施工成本高的問題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0008] -種壓裂返排液處理系統(tǒng)，包括依次連接的返排液反應(yīng)裝置、第一螺桿泵、壓濾 機(jī)、濾液精濾裝置、第三螺桿泵、濾膜組件和儲(chǔ)水罐，以及與壓濾機(jī)連接的固相收集罐。
[0009] 進(jìn)一步地，所述濾膜組件回連于返排液反應(yīng)裝置。
[0010] 具體地說，所述返排液反應(yīng)裝置包括潛污泵，與該潛污泵連接的反應(yīng)罐，設(shè)置在該 反應(yīng)罐內(nèi)的攪拌機(jī)，與該反應(yīng)罐連接的加藥罐，以及分別與攪拌機(jī)和加藥罐連接的控制柜； 所述反應(yīng)罐分別與第一螺桿泵和濾膜組件連接。
[0011] 具體地說，所述濾液精濾裝置包括與壓濾機(jī)連接的濾液收集箱，以及通過第二螺 桿泵與該濾液收集箱連接的精濾塔；所述精濾塔與第三螺桿泵連接。
[0012] 再進(jìn)一步地，所述反應(yīng)罐為兩個(gè)，所述潛污泵和第一螺桿泵均同時(shí)與兩個(gè)反應(yīng)罐 連接。
[0013] 更進(jìn)一步地，所述潛污泵、反應(yīng)罐、加藥罐、控制柜、第一螺桿泵、壓濾機(jī)、固相收集 罐、濾液收集箱、第二螺桿泵、精濾塔、第三螺桿泵、濾膜組件以及儲(chǔ)水罐均為撬裝式結(jié)構(gòu)。
[0014] 作為優(yōu)選，所述壓濾機(jī)為板框壓濾機(jī)。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：
[0016] (1)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，操作方便。
[0017] (2)本實(shí)用新型根據(jù)設(shè)備組合的功能特點(diǎn)，采用了預(yù)氧化、絮凝、壓濾、精濾、膜處 理的方式，對(duì)壓裂返排液進(jìn)行了凈化處理，不僅能夠有效地去除壓裂返排液中的雜質(zhì)和添 加劑，而且大幅降低了其COD的含量，使得壓裂返排液具備了很高的回收利用價(jià)值。同時(shí)， 本實(shí)用新型可以直接在現(xiàn)場將廢液處理達(dá)標(biāo)，因而不僅節(jié)約了大量運(yùn)輸和處理的成本，規(guī) 避廢液運(yùn)輸途中可能發(fā)生的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，而且也從根本上解決了污染環(huán)境的問題。
[0018] (3)本實(shí)用新型并聯(lián)設(shè)計(jì)了兩個(gè)反應(yīng)罐，以便于交替使用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓裂返排液 的連續(xù)處理。
[0019] (4)本實(shí)用新型絕大數(shù)設(shè)備均采用撬裝式的結(jié)構(gòu)，可隨井隊(duì)任意轉(zhuǎn)場，機(jī)動(dòng)性較 大，可根據(jù)處理需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行組合，從而滿足在現(xiàn)場對(duì)返排液進(jìn)行處理和回收利用，如此 一來，不但可以避免造成環(huán)境污染、降低處理費(fèi)用，而且節(jié)約資源、提高壓裂返排液的價(jià)值， 并且有效地節(jié)省了后期壓裂的施工成本。
[0020] (5)本實(shí)用新型中的壓濾機(jī)優(yōu)選采用板框壓濾機(jī)，其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、過 濾面積大而占地面積小、操作壓力高、對(duì)各種物料的適用能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因而非常適合用來 對(duì)壓裂返排液進(jìn)行壓濾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 其中，附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的零部件名稱為：
[0023] 1-潛污泵，2-反應(yīng)罐，3-攪拌機(jī)，4-加藥罐，5-控制柜，6-第一螺桿泵，7-壓濾機(jī)， 8_固相收集罐，9-濾液收集箱，10-第二螺桿泵，11-精濾塔，12-第三螺桿泵，13-濾膜組 件，14-儲(chǔ)水罐。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括 但不限于下列實(shí)施例。 實(shí)施例
[0025] 本實(shí)用新型提供了一種壓裂返排液的處理系統(tǒng)，如圖1所示，該處理系統(tǒng)包括返 排液反應(yīng)裝置、第一螺桿泵6、壓濾機(jī)7、固相收集罐8、濾液精濾裝置、第三螺桿泵12、濾膜 組件13以及儲(chǔ)水罐14。所述返排液反應(yīng)裝置用于將返排液中的雜質(zhì)以固體沉淀的形式析 出，其包括潛污泵1，與該潛污泵1連接的反應(yīng)罐2,設(shè)置在該反應(yīng)罐2內(nèi)的攪拌機(jī)3,與該反 應(yīng)罐2連接的加藥罐4,以及分別與攪拌機(jī)3和加藥罐4連接的控制柜5 ;所述反應(yīng)罐2與 第一螺桿泵6連接。
[0026] 所述壓濾機(jī)7用于將析出固體雜質(zhì)后的返排液進(jìn)行泥固液分離，作為優(yōu)選，本實(shí) 施例中，該壓濾機(jī)7為板框壓濾機(jī)。而固相收集罐8則與壓濾機(jī)7連接，用于收集返排液壓 濾后的固渣。
[0027] 所述濾液精濾裝置用于將分離的液體進(jìn)行二次過濾，以去除濾液中的微小雜質(zhì)， 該濾液精濾裝置包括與壓濾機(jī)7連接的濾液收集箱9,以及通過第二螺桿泵10與該濾液收 集箱9連接的精濾塔11 ;所述精濾塔11與第三螺桿泵12連接。
[0028] 所述第三螺桿泵12、濾膜組件13以及儲(chǔ)水罐14則依次連接，濾膜組件13用于將 濾液進(jìn)行深度處理，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，然后收集至儲(chǔ)水罐14中，最后根據(jù)實(shí)際需要將其 進(jìn)行回收利用。
[0029] 利用上述設(shè)備結(jié)構(gòu)，下面對(duì)本實(shí)用新型處理壓裂返排液的流程進(jìn)行介紹。
[0030] 首先，利用潛污泵1將返排液貯水池中返排液持續(xù)泵入到反應(yīng)罐2中。而后，通過 控制柜5控制攪拌機(jī)3開啟，然后將酸性PH調(diào)節(jié)劑和氧化劑加入到反應(yīng)罐2中攪拌混合， 使得返排液充分反應(yīng)，且反應(yīng)后的PH值為3. 0?6. 0,然后再控制加藥罐4將絮凝劑加入 到反應(yīng)罐2中繼續(xù)攪拌，使得返排液中的雜質(zhì)以固體沉淀的形式析出。本實(shí)施例中的反應(yīng) 罐2和加藥罐4均設(shè)置兩個(gè)，從而采用并聯(lián)交替的方式，實(shí)現(xiàn)返排液的連續(xù)處理。而本實(shí)施 例用到的酸性PH調(diào)節(jié)劑、氧化劑和絮凝劑則分別為有機(jī)酸、鐵硅雜多酸催化氧化劑和硫酸 鐵，其中，本實(shí)施例以磷鶴酸、去離子水、硫酸亞鐵、碳酸氫鈉、硅酸鈉飽和溶液作為原料，并 結(jié)合了一種新的制備工藝來制得鐵硅雜多酸催化氧化劑，其制備步驟如下：
[0031] (1)利用350?400g去離子水將90?95g磷鶴酸水解，得到水解溶液；
[0032] (2)向水解溶液中加入16?17g硫酸亞鐵，并于50?55°C恒溫條件下分別滴加 碳酸氫鈉與硅酸鈉飽和溶液，直至溶液的PH值為3?3. 5 ;
[0033] (3)涼拌30?40min，并將溶液過濾；
[0034] (4)于65?75°C條件下將濾液蒸發(fā)至半稠狀，并靜置，直至有無色針狀晶體 (Na 2SO4. nH20)析出；
[0035] (5)將濾液過濾，然后干燥、靜置，直至有塊狀晶體析出；
[0036] (6)重復(fù)步驟（5) -次，得到的晶體（Na5[SiWn039Fe])即為氧化劑。
[0037] 返排液析出固體沉淀后，開啟反應(yīng)罐2的閥門，然后通過第一螺桿泵6將返排液泵 入到壓濾機(jī)7中進(jìn)行泥固液分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)返排液的初步處理。分離后，固渣進(jìn)入到固相收集 罐8中收集，而含有少量微小雜質(zhì)的液體則進(jìn)入到濾液收集箱9中收集。
[0038] 接著，利用第二螺桿泵10將液體泵入到精濾塔11中進(jìn)行二次過濾，除去液體中的 微小雜質(zhì)，得到不含固體雜質(zhì)的濾液。最后再利用第三螺桿泵12將濾液泵入到濾膜組件13 中進(jìn)行深度處理，使濾液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，然后收集到儲(chǔ)水罐14中。上述過程中，在濾膜組件 13處理濾液后，若沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，則可以將濾液從濾膜組件13返回到反應(yīng)罐2中，然后 再重復(fù)循環(huán)上述處理過程，直至濾液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，再將其收集到儲(chǔ)水罐14中。
[0039] 本實(shí)用新型所采用的設(shè)備，例如潛污泵1、反應(yīng)罐2、加藥罐4、控制柜5、第一螺桿 泵6、壓濾機(jī)7、固相收集罐8、濾液收集箱9、第二螺桿泵10、精濾塔11、第三螺桿泵12、濾膜 組件13以及儲(chǔ)水罐14,全部為撬裝式結(jié)構(gòu)(例如將設(shè)備固定在一個(gè)由角鋼或工字鋼制成的 底盤上，然后使用撬杠或起重設(shè)備將其移動(dòng)和就位)，如此可方便整套處理系統(tǒng)隨井隊(duì)任意 轉(zhuǎn)場，其機(jī)動(dòng)性非常好，并且可根據(jù)處理需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行組合，滿足現(xiàn)場對(duì)返排液的處理和 回收利用。
[0040] 為體現(xiàn)本實(shí)用新型對(duì)返排液的處理效果，下面以幾個(gè)試驗(yàn)案例來驗(yàn)證本實(shí)用新型 處理后的返排液配制的壓裂液，其各方面的性能是否能夠滿足壓裂施工的要求，從而進(jìn)一 步體現(xiàn)出返排液的回收利用價(jià)值。
[0041] 案例1 :二次配制的壓裂液的成膠性能測試
[0042] 利用處理后的返排液配制成壓裂液，然后用量筒量取IOOml壓裂液基液，并倒入 玻璃燒杯中。在玻璃棒攪拌狀態(tài)下，用移液管準(zhǔn)確移取〇. 4mL的交聯(lián)劑加入到基液中，然后 通過秒表計(jì)時(shí)，記錄基液起成膠(可挑掛）所需時(shí)間。凍膠形成后，用玻璃棒挑掛，通過目測 及經(jīng)驗(yàn)判斷凍膠的透明度、韌性、彈性、強(qiáng)度。表1為利用返排液配制的幾種壓裂液形成凍 膠后的性能測試結(jié)果：
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的返排液反應(yīng)裝置、第一螺桿 泵（6)、壓濾機(jī)（7)、濾液精濾裝置、第三螺桿泵（12)、濾膜組件（13)和儲(chǔ)水罐（14)，以及與 壓濾機(jī)（7)連接的固相收集罐（8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，其特征在于，所述濾膜組件（13) 回連于返排液反應(yīng)裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，其特征在于，所述返排液反應(yīng)裝 置包括潛污泵（1)，與該潛污泵（1)連接的反應(yīng)罐（2)，設(shè)置在該反應(yīng)罐（2)內(nèi)的攪拌機(jī)（3)， 與該反應(yīng)罐（2)連接的加藥罐（4)，以及分別與攪拌機(jī)（3)和加藥罐（4)連接的控制柜（5); 所述反應(yīng)罐（2)分別與第一螺桿泵（6)和濾膜組件（13)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，其特征在于，所述濾液精濾裝置 包括與壓濾機(jī)（7)連接的濾液收集箱（9)，以及通過第二螺桿泵（10)與該濾液收集箱（9)連 接的精濾塔（11);所述精濾塔（11)與第三螺桿泵（12 )連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)罐（2)為兩 個(gè)，所述潛污泵（1)和第一螺桿泵（6)均同時(shí)與兩個(gè)反應(yīng)罐（2)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，其特征在于，所述潛污泵 (1)、反應(yīng)罐（2)、加藥罐（4)、控制柜（5)、第一螺桿泵（6)、壓濾機(jī)（7)、固相收集罐（8)、濾 液收集箱（9)、第二螺桿泵（10)、精濾塔（11)、第三螺桿泵（12)、濾膜組件（13)以及儲(chǔ)水罐 (14)均為撬裝式結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種壓裂返排液處理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓濾機(jī)（7)為板 框壓濾機(jī)。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK204125268SQ201420582405
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】何偉, 王彬, 成強(qiáng), 朱和 申請(qǐng)人:四川省威爾敦化工有限公司