一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液集成化處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于油田開發(fā)廢水處理設備領域，具體涉及一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液集成化處理裝置。
【背景技術】
[0002]頁巖氣是一種新型能源資源，是油氣資源勘探開發(fā)新的重要領域。頁巖氣是指賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。頁巖氣藏有別于常規(guī)天然氣，在成藏機理和賦存特征方面有其獨特之處，只能在特定條件下被開采出來。
[0003]壓裂施工作業(yè)是頁巖氣井增產(chǎn)改造的主要措施，壓裂配液用水量大造成壓裂后殘液返排量大，據(jù)統(tǒng)計，每個鉆井隊每天每口壓裂井產(chǎn)生100~200m3的壓裂返排液，壓裂返排液中含有大量的胍膠、甲醛、石油類及其他各種添加劑，并攜帶有少量從地層脫落的巖肩和未固定的支撐劑，頁巖氣壓裂返排液的主要污染指標包括壓裂返排液中含有的降阻劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑、表面活性助排劑、防垢劑等有機高分子物質。大規(guī)模、長時間的壓裂施工作業(yè)時液體和地層有機質中細菌生長和高壓力條件下，有機高分子物質在地層中形成降解、斷裂后存在于液體中，液體的密度和粘度發(fā)生改變。同時，地層在壓裂液的作用下，粘土礦物膨脹、脫落和運移，在壓裂液中溶解入大量的鈣、鎂等金屬離子。
[0004]大規(guī)模的水力壓裂不僅對我國短缺的淡水資源造成壓力，同時壓裂施工作業(yè)后產(chǎn)生的大量返排廢液如果不能有效再利用和無污染處置，將對油氣井開發(fā)區(qū)周邊環(huán)境造成極大的污染隱患和環(huán)境保護壓力，如果采用外運回注處置的方法將產(chǎn)生較高的運輸成本，同時增加地下水污染的風險。
[0005]發(fā)達國家10多年前就開展了對含油固廢物處理的系統(tǒng)研宄，至今已經(jīng)形成了較為完善的相關環(huán)保法規(guī)。目前我國也開始研宄含油固廢物的處理，例如，CN103663877A專利申請將壓裂返排液廢液進行隔油回收得到回收后的廢液；將回收后的廢液降解得到降解后的廢液；降解后的廢液絮凝并浮選得到絮凝物；將絮凝物與液體分離得到油氣田壓裂液配制用液。專利CN101608543以破膠，加絮凝劑、粘泥剝離劑或殺菌劑進行懸浮物沉積、殺菌，過濾回收，再次經(jīng)過精密過濾器精過濾，在過濾液中加入生物酶制劑等，徹底地解決了壓裂返排液的環(huán)境污染問題。杜貴君在2012年《油氣田環(huán)境保護》第4期發(fā)表的“油田壓裂返排液處理技術實驗研宄” 一文中提出了對壓裂返排液廢液采用絮凝、微波強氧化、活性炭氈處理、納濾/反滲透集成處理工藝處理后，壓裂返排液中的CODCr可以達到GB 8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準要求。
[0006]但是上述這些處理壓裂返排液的方法普遍存在以下問題:
[0007]I)需要用特殊的生物藥劑，處理工藝復雜，工藝過程不易控制，不適合野外操作，
處理費用高。
[0008]2)大量的藥劑化處理過程引入新的污染源，可能產(chǎn)生其他污染或存在潛在威脅，增大資源回收利用難度。
[0009]3)處理效率低，不能完全滿足井場的無害化處理要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型的目的是提供一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液集成化處理裝置，使用該裝置能夠實現(xiàn)對頁巖施工壓裂返排液的低成本、無害化治理。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的一個實施例所采取的技術方案是:
[0012]包括依次連接的電磁分離系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選地，電磁分離系統(tǒng)包括進水離心泵和電磁儀，電磁儀包括電磁處理腔、管道加藥器和曝氣室。
[0014]優(yōu)選地，固液分離系統(tǒng)包括多個并聯(lián)連接的碳管分離膜組件。
[0015]優(yōu)選地，污泥脫水系統(tǒng)包括脫水機，脫水機連接螺桿泵。
[0016]優(yōu)選地，碳管分離膜組件所用膜材料為陶瓷膜。
[0017]優(yōu)選地，脫水機內(nèi)設有多孔的合成纖維楔形斜紋濾帶，濾帶由多個上下交錯的轉鼓組成。
[0018]優(yōu)選地，電磁分離系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)之間采用撬裝式連接方式。
[0019]使用本實用新型的處理裝置處理壓裂返排液產(chǎn)生的有益效果為:
[0020]1.本裝置采用電磁分離系統(tǒng)對壓裂返排液廢水中的有機或無機污染物質進行一體化氧化及還原反應，進而凝聚、浮除，將污染物從水體中分離，工藝步驟簡單、可控性好，無需添加處理藥劑，也不需要復雜的化學處理過程，電磁分離系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氧化物比藥劑法的活性高，凝聚吸附能力強，處理效果好。既能保證最終出水的水質穩(wěn)定，又能大幅降低總投資成本。
[0021]2.本裝置系統(tǒng)集成化程度高、結構緊湊、布局合理，設備均安裝于集裝箱內(nèi)，便于在各井場移動處理。
[0022]3.本裝置采用碳管膜分離系統(tǒng)直接實現(xiàn)固液分離和除油，省略了沉降池和專業(yè)的除油設備，節(jié)約了設備空間，提高了自動化程度；壓裂返排液處理回收率可達90%以上，降低了污泥處理量。
[0023]4.設備采用可移動的撬裝式，方便臨時連接和在各井場生產(chǎn)轉運。
[0024]5.電磁分離系統(tǒng)中電磁儀與曝氣系統(tǒng)高度集成，實現(xiàn)了占地面積小、便于整體移動和功能實用的特性。
[0025]6.自動進水系統(tǒng)和自動出渣系統(tǒng)保證了裝置的連續(xù)運轉，減少了工人勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型的一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液集成化處理裝置的一個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細描述。
[0028]如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，包括依次連接的電磁分離系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。
[0029]電磁分離系統(tǒng)利用電化學原理，借助外加高電壓作用產(chǎn)生電化學反應，把電能轉化為化學能，在反應槽中，對壓裂返排液廢水中的有機或無機污染物質進行一體化氧化及還原反應，進而凝聚、浮除，將污染物從水體中分離，可以有效地去除廢水中的Cr6+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+等重金屬，CN、油脂、磷酸鹽以及COD、SS與色度等各種有害污染物。電磁分離處理可去除廢水中95%以上懸浮物、90%以上重金屬、60%以上C0D、60%以上乳化油，95%以上的細菌類。
[0030]固液分離系統(tǒng)對經(jīng)過電磁分離處理的壓裂返排液進行深度脫油、除硬和固液分離處理，得到回用水及含水污泥絮體；得到的回用水的含油率〈5 mg/L，可以直接作為配置壓裂液的回用水。
[0031 ] 污泥脫水系統(tǒng)將含水污泥絮體進行脫水處理。
[0032]參考圖1，在本實用新型的一個實施例中，電磁分離系統(tǒng)包括進水離心泵I和電磁儀，電磁儀包括電磁處理腔11、管道加藥器3和曝氣室10。電磁處理系統(tǒng)前端與進水離心泵I連接，后端與固液分離系統(tǒng)的進水離心泵5連接。其內(nèi)部進水分別通過電磁處理腔11、管道加藥器3、曝氣室10。
[0033]電磁處理腔11用于對壓裂返排液廢水中的有機或無機污染物質進行一體化氧化及還原反應，進而凝聚、浮除，將污染物從水體中分離。
[0034]管道加藥器3用于向電磁處理腔11加入堿性無機試劑，調(diào)節(jié)電磁處理后的壓裂返排液的PH值。
[0035]曝氣室10用于廢液充分流動和氧化，使低價金屬離子和有機物氧化析出。
[0036]參考圖1，在本實用新型的一個實施例中，固液分離系統(tǒng)包括多個并聯(lián)連接的碳管分離膜組件，經(jīng)電磁處理的廢水經(jīng)離心泵5進入碳管分離膜，在其上端產(chǎn)生的清水可直接回用，下端產(chǎn)生的濃水經(jīng)離心泵8回原水池循環(huán)處理。
[0037]參考圖1，在本實用新型的一個實施例中，污泥脫水系統(tǒng)包括脫水機，脫水機連接螺桿泵9，電磁儀產(chǎn)生的底泥由排泥口 2經(jīng)螺桿泵9進入脫水機。底泥經(jīng)脫水機處理后產(chǎn)生干泥7和廢水，廢水由4回到電磁儀中的管道加藥器3再次處理。
[0038]在本實用新型的一個實施例中，碳管分離膜組件所用膜材料為陶瓷膜。
[0039]在本實用新型的一個實施例中，脫水機內(nèi)設有多孔的合成纖維楔形斜紋濾帶，濾帶由多個上下交錯的轉鼓組成。
[0040]在本實用新型的一個實施例中，電磁分離系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)之間采用撬裝式連接方式。
[0041]上述實施方式用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液集成化處理裝置，其特征是:包括依次連接的電磁分離系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征是:所述電磁分離系統(tǒng)包括進水離心泵和電磁儀，所述電磁儀包括電磁處理腔、管道加藥器和曝氣室。3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征是:所述固液分離系統(tǒng)包括多個并聯(lián)連接的碳管分離膜組件。4.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征是:所述污泥脫水系統(tǒng)包括脫水機，所述脫水機連接螺桿泵。5.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征是:所述碳管分離膜組件所用膜材料為陶瓷膜。6.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征是:所述脫水機內(nèi)設有多孔的合成纖維楔形斜紋濾帶，所述濾帶由多個上下交錯的轉鼓組成。7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征是:所述電磁分離系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)之間采用撬裝式連接方式。
【專利摘要】本實用新型公開了一種頁巖氣開發(fā)壓裂返排液集成化處理裝置，包括依次連接的電磁分離系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。電磁分離系統(tǒng)包括進水離心泵和電磁儀，電磁儀包括電磁處理腔、管道加藥器和曝氣室。本實用新型的裝置采用電磁分離系統(tǒng)對壓裂返排液廢水中的有機或無機污染物質進行一體化氧化及還原反應，進而凝聚、浮除，將污染物從水體中分離，工藝步驟簡單、可控性好，無需添加處理藥劑，也不需要復雜的化學處理過程，處理效果好。既能保證最終出水的水質穩(wěn)定，又能大幅降低總投資成本。同時，本裝置系統(tǒng)集成化程度高、結構緊湊、布局合理，設備均安裝于集裝箱內(nèi)，便于在各井場移動處理。
【IPC分類】C02F9/06, C02F11/12
【公開號】CN204644025
【申請?zhí)枴緾N201520302584
【發(fā)明人】喻科, 王用
【申請人】成都恩承油氣有限公司, 四川蓉瑞華寶科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月12日