一種油氣田壓裂廢液的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油氣田壓裂廢液的處理方法，屬于石油開采領(lǐng)域中的廢水處理技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在油氣田開發(fā)過(guò)程中，井下作業(yè)產(chǎn)生的壓裂廢液是一類處理難度較大的污染物， 往往呈現(xiàn)有"三高"（高COD值，高穩(wěn)定性，高粘度）特征（安杰，劉宇程，陳明燕.壓裂廢 液處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2009, 19(2) :48-50.)。目前國(guó)內(nèi)處理壓裂廢 液的技術(shù)方法主要有：化學(xué)混凝法、化學(xué)氧化法、高級(jí)氧化技術(shù)、微電解法、活性炭吸附法、 生物法、固化法等（何偉.復(fù)合法在處理壓裂返排液時(shí)的最佳工藝流程[J].內(nèi)蒙古石油化 工，2008, 01 :80-81.;鐘顯，譚佳，趙立志等.壓裂返排液預(yù)處理的試驗(yàn)研究[J].內(nèi)蒙古 石油化工，2005, 11 :66-67.;涂磊，王兵，楊丹丹.壓裂返排液物理化學(xué)法達(dá)標(biāo)治理研究 [J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2007, 29 (S2) :104-106.;萬(wàn)里平.探井殘余壓裂液無(wú)害化處理實(shí) 驗(yàn)研究[D].西南石油學(xué)院，2002.)?，F(xiàn)今的各種廢液處理技術(shù)普遍存在一些不足，如：處理 工藝比較繁瑣，處理設(shè)備復(fù)雜，藥劑耗費(fèi)過(guò)多，處理成本過(guò)高（陳明燕，吳冕，劉宇程.酸 化和壓裂廢液處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010, 33(6E) :166-170.);對(duì)某些 污染指標(biāo)難以完全滿足國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)（萬(wàn)瑞瑞.中和混凝、氧化法在油田壓裂廢水處 理中的應(yīng)用研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2012.);還沒(méi)有形成一套固定和完善的處理工藝 以應(yīng)付所有或大多數(shù)類型的廢液。因此，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)上還是從處理效果上講，都有待進(jìn)一步 完善和改進(jìn)。
[0003] 濕式氧化法（WetAirOxidation,簡(jiǎn)稱WA0)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種處 理高濃度、有毒有害、生物難降解廢水的方法。它通常需要在高溫、高壓條件下，利用氧化劑 在液相中將有機(jī)物污染物氧化為CO2和水等無(wú)機(jī)物或小分子有機(jī)物的化學(xué)過(guò)程，從而達(dá)到 去除污染物的目的。與傳統(tǒng)的處理方法相比，該方法具有適用范圍廣、處理效率高、極少有 二次污染、可回收能量和有用物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)（王會(huì)芳.催化濕式氧化法及其在廢水處理中的 應(yīng)用[J].揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008, 5 (2) :52-54)。
[0004] 但是，如何采用濕式氧化法來(lái)處理油氣田壓裂廢液，目前還沒(méi)有相關(guān)研究。因此， 研發(fā)出一種油氣田壓裂廢液的處理方法，以克服目前壓裂廢液處理方法所存在的諸多問(wèn) 題，仍是本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種油氣田壓裂廢液的處理方法。 該處理方法的工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備常規(guī)，藥劑耗費(fèi)少，處理成本低，能夠有效降低油氣田壓裂廢 液的COD值，COD去除率達(dá)到90%以上。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種油氣田壓裂廢液的處理方法，其包括以下步 驟：
[0007] (1)在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁（PAC)與聚丙烯酰胺（PAM)，攪 拌幾分鐘后，靜置一段時(shí)間，分離出上層清液；
[0008] (2)使分離出的上層清液在雙氧水的存在下，在260-340°C、8-25MPa下，反應(yīng) 15-75min，得到處理后的油氣田壓裂廢液。
[0009] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優(yōu)選地，在步驟（1)中，以待處理的油 氣田壓裂廢液的體積計(jì)，聚合氯化鋁的加入量為250-1000mg/L、聚丙烯酰胺的加入量為 10-25mg/L。聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺可以分別以溶液的形式加入到待處理的油氣田壓裂 廢液中，那么，二者的加入量為以加入其溶液后的壓裂廢液總體積計(jì)，其純物質(zhì)的加入量。
[0010] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優(yōu)選地，步驟（1)中的聚丙烯酰胺為陰 離子型聚丙烯酰胺。
[0011] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優(yōu)選地，在步驟（1)中，攪拌的速度為 80-150r/min，時(shí)間為l-5min。
[0012] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優(yōu)選地，在步驟（1)中，靜置的時(shí)間為 10_30min。
[0013] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優(yōu)選地，在步驟（2)中，以與雙氧水進(jìn)行 接觸的步驟（1)處理后的油氣田壓裂廢液的體積為100計(jì)，所使用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的雙氧 水溶液的體積為5-10。
[0014] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優(yōu)選地，步驟（2)中是在攪拌下進(jìn)行的， 攪拌速度為80-200r/min。
[0015] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優(yōu)選地，在步驟（2)中，采用反應(yīng)釜以及 機(jī)械液壓泵進(jìn)行反應(yīng)，使反應(yīng)釜與機(jī)械液壓泵相連，在反應(yīng)釜中加入水，然后升溫，待反應(yīng) 釜達(dá)到260-340°C的反應(yīng)溫度時(shí)，再將分離出的上層清液和雙氧水通過(guò)機(jī)械液壓泵壓入反 應(yīng)釜，進(jìn)行反應(yīng)。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，上述的油氣田壓裂廢液的處理方法還包括 以下步驟：步驟（2)結(jié)束后，使得到的處理后的油氣田壓裂廢液靜置5-10天，待其COD值降 至100mg/L以下，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996中規(guī)定的污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后，直接外排。
[0017] 本發(fā)明所提供的油氣田壓裂廢液的處理方法首先采用聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺 對(duì)壓裂廢液進(jìn)行絮凝前處理，以降低廢液中的懸浮物，能夠提高后續(xù)的雙氧水濕式氧化的 效率，并且對(duì)反應(yīng)釜有一定的保護(hù)作用；然后采用雙氧水在260-340°C、8-25MPa下進(jìn)行 濕式氧化，使其COD值明顯降低，COD去除率達(dá)到90%以上；經(jīng)過(guò)絮凝和濕式氧化法處理 后的壓裂廢液可生化性增強(qiáng)，在靜置5-10天后，其COD值可降至100mg/L以下，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) GB8978-1996中規(guī)定的污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后，可以直接外排。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為實(shí)施例1中所采用的反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為PAC絮凝實(shí)驗(yàn)中氯離子的含量變化圖。
[0020] 圖3為未處理與處理后的壓裂廢液在室溫下的COD值變化圖。
[0021] 主要組件符號(hào)說(shuō)明：
[0022] 攪拌馬達(dá)1、采氣口 2、加熱爐3、攪拌器4、冷卻管5、反應(yīng)釜體6、取樣口 7、壓力傳 感器8、溫度探頭9、機(jī)械液壓泵連接口 10。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0024] 本實(shí)施例提供一種油氣田壓裂廢液的處理方法。
[0025] 該方法所采用的反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)如圖1所述，其包括：攪拌馬達(dá)1、加熱爐3、攪拌器 4、冷卻管5、反應(yīng)荃體6、壓力傳感器8、溫度探頭9 ;其中，反應(yīng)荃體6內(nèi)設(shè)有攪拌器4、冷卻 管5和溫度探頭，攪拌器4連接攪拌馬達(dá)1，反應(yīng)釜體6頂部設(shè)有采氣口 2以及機(jī)械液壓泵 連接口 10,反應(yīng)釜體6底部設(shè)有取樣口 7,壓力傳感器8連接于反應(yīng)釜體6,加熱爐3設(shè)置于 反應(yīng)荃體6外圍。
[0026] 該處理方法包括以下步驟：
[0027] (1)在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁（PAC)與陰離子型聚丙烯酰 胺（PAM)，絮凝劑聚合氯化鋁（PAC)和助凝劑陰離子型聚丙烯酰胺（PAM)的添加量分別為 250-1000mg/L、10-25mg/L，以 80-150r/min的速度攪拌l-5min，靜置 10-30min后，分離出上 層清液進(jìn)行下一步處理，測(cè)定上層清液的懸浮物含量，并測(cè)定上層清液的COD值計(jì)算COD去 除率；
[0028] (2)在反應(yīng)釜中加入適量蒸餾水，然后加熱反應(yīng)釜，當(dāng)反應(yīng)釜達(dá)到預(yù)設(shè)的反應(yīng)溫度 260-340°C時(shí)，打開反應(yīng)釜與機(jī)械液壓泵連接的閥門，使用機(jī)械液壓泵向反應(yīng)釜中泵入步驟 (1)處理后的壓裂廢液（即上層清液）和質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的雙氧水溶液，以步驟（1)處理后 的油氣田壓裂廢液的體積為100計(jì)，所使用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的雙氧水溶液的體積為5-10， 關(guān)閉閥門，在預(yù)定的反應(yīng)溫度260-340°C、8-25MPa下反應(yīng)15-75min，反應(yīng)結(jié)束后，使用冷卻 管進(jìn)行水冷至室溫，測(cè)定處理后的壓裂廢液的COD值，此時(shí)，壓裂廢液的COD去除率為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種油氣田壓裂廢液的處理方法，其包括以下步驟： (1) 在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺，攪拌幾分鐘后，靜置 一段時(shí)間，分離出上層清液； (2) 使分離出的上層清液在雙氧水的存在下，在260-340°C、8-25MPa下，反應(yīng) 15-75min，得到處理后的油氣田壓裂廢液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（1)中，以待處理 的油氣田壓裂廢液的體積計(jì)，聚合氯化鋁的加入量為250-1000mg/L、聚丙烯酰胺的加入量 為 10-25mg/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，步驟（1)中的聚丙烯 酰胺為陰離子型聚丙烯酰胺。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（1)中，攪拌的速 度為 80_150r/min，時(shí)間為 l_5min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（1)中，靜置的時(shí) 間為 10-30min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（2)中，以與雙氧 水進(jìn)行接觸的步驟（1)處理后的油氣田壓裂廢液的體積為100計(jì)，所使用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)30% 的雙氧水溶液的體積為5-10。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，步驟（2)中是在攪拌下進(jìn) 行的，攪拌速度為80-200r/min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（2)中，采用反應(yīng) 釜以及機(jī)械液壓泵進(jìn)行反應(yīng)，使反應(yīng)釜與機(jī)械液壓泵相連，在反應(yīng)釜中加入水，然后升溫， 待反應(yīng)釜達(dá)到260-340°C的反應(yīng)溫度時(shí)，再將分離出的上層清液和雙氧水通過(guò)機(jī)械液壓泵 壓入反應(yīng)荃,進(jìn)行反應(yīng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其還包括以下步驟：步驟（2) 結(jié)束后，使得到的處理后的油氣田壓裂廢液在室溫下靜置5-10天，待其COD值降至IOOmg/ L以下，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996中規(guī)定的污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后，直接外排。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種油氣田壓裂廢液的處理方法。該處理方法包括以下步驟：在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺，攪拌后靜置，分離出上層清液；使分離出的上層清液在雙氧水的存在下，在260-340℃、8-15MPa下，反應(yīng)15-75min，得到處理后的油氣田壓裂廢液。本發(fā)明提供的油氣田壓裂廢液的處理方法首先采用聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝前處理，以降低廢液中的懸浮物，提高后續(xù)的雙氧水濕式氧化的效率，并且對(duì)反應(yīng)釜有一定的保護(hù)作用；然后采用雙氧水進(jìn)行濕式氧化，使COD去除率達(dá)到90％以上；靜置后，使COD值降至100mg/L以下，達(dá)到污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)。
【IPC分類】C02F103-10, C02F9-04
【公開號(hào)】CN104556486
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510002362
【發(fā)明人】閆秀懿, 王偉, 趙建國(guó), 張永旺, 周慶祥
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日