天然氣井返排壓裂液回收處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣井加砂壓裂改造后對壓裂返排液進行回收處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]加砂壓裂改造是天然氣井提高產(chǎn)能的重要技術(shù)工藝，特別是對于低滲致密及非常規(guī)氣藏，已經(jīng)成為該類氣井獲得產(chǎn)能的必要技術(shù)手段。隨著各油氣田氣井數(shù)量的增多、水平井的廣泛應用，以及加砂壓裂改造技術(shù)的發(fā)展，壓裂液的用量越來越大，直接導致壓裂后返排壓裂液的量逐年增加。由于壓裂返排液中含有大量化學成分(如多種有機成分、殺菌劑、助排劑、交聯(lián)劑、破膠劑等)，作為廢液其處理難度大、成本高，對于目前油氣田常用的廢液處理方式外排和回注而言，安全環(huán)保風險較大。因此，壓裂返排液的處理回收再利用為解決這一問題提供了重要的技術(shù)思路。
[0003]目前對壓裂液的回收技術(shù)已有許多研究和報道。如，中國專利公開號CN 1699499A報道了一種可以回收再利用的低分子環(huán)保型壓裂液及其回收液的利用；CN102391850A (申請?zhí)?01110238850.1)報道了一種應用于天然氣井的回收壓裂液；CN102851018A (申請?zhí)?01210346200.3)包括了一種可回收表面活性劑的壓裂液等。這些文獻雖為實現(xiàn)壓裂液的重復回收利用而提供了相應的壓裂液體系，但均未涉及返排壓裂液的凈化處理技術(shù)。由于在實際現(xiàn)場應用中壓裂液進入井筒、壓入地層后，返排出來的液體中會含有如擠壓破碎的陶粒、地層破碎的砂粒和粘土、井筒和地層中的鉆井液殘留物等大量的固體雜質(zhì)，以及可能帶出地層的微量地層凝析油，因而無論何種壓裂液回收體系，都需要對返排液中的殘余物質(zhì)進行清除，才能保證壓裂返排液達到新配液體的水質(zhì)指標，以避免新配壓裂液后仍存在的固體雜質(zhì)丟儲層造成傷害，從而影響增產(chǎn)效果。
[0004]針對返排壓裂液處理，有采用沉降方式進行處理的報道，采用由氣液分離器、一級沉降池、二級沉降池、返排壓裂液儲罐和壓裂液儲罐等構(gòu)成的系統(tǒng)，通過一級沉降池沉降2?5小時以上以除去大顆粒雜質(zhì)，二級沉降池沉降5小時以上除去細顆粒雜質(zhì)。由于其沉降所需時間較長，完成沉降全過程需要7?10小時以上，因此無法實現(xiàn)連續(xù)處理，且所需儲液罐較多。同時，由于返排壓裂液具有一定粘度，懸浮能力較強，當壓裂返排液中細微的粘土含量較多時，會長時間懸浮在液體中，依靠自然沉降所需時間將更長或難以實現(xiàn)沉降，勢必會影響微細雜質(zhì)的去除率。
[0005]除自然沉降外，目前采取的返排壓裂液處理方式還包括絮凝沉降法，以及由旋流除砂器、消泡罐、斜管沉降罐進行組合處理的方式。絮凝沉降可采用加藥沉降或電絮凝的方式進行，有助于提高沉降速度，提高細小雜質(zhì)的除去率，但由于絮凝后仍需要進行靜止停待，處理仍無法實現(xiàn)連續(xù)運作，且處理時間仍較長。同時由于絮凝劑的加入，將可能影響后續(xù)配制壓裂液的性能。而該組合處理方式則由于壓裂返排的粘度，較清水更容易懸浮微小固體雜質(zhì)，采用旋流和斜管將難以去除100 μ m以下的細微固體雜質(zhì)，而該類微細固體雜質(zhì)一旦進入新配壓裂液中，將對儲層孔喉產(chǎn)生堵塞效應，影響增產(chǎn)改造效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于此，本發(fā)明提供了一種天然氣井返排壓裂液回收處理方法，可以有效解決上述問題。
[0007]本發(fā)明天然氣井返排壓裂液回收處理方法，是采用由不同的物理方式進行分級處理實現(xiàn)的。首先，通過對天然氣井壓裂改造后的返排壓裂液進行檢測和分析后，將氯離子含量彡3000ppm，且粘度> 3mPa.s的壓裂返排液(不符合此要求時表明已有較多地層水摻入壓裂返排液中，不適宜采用本發(fā)明方法處理，以避免產(chǎn)出的地層水對新配液體性能的影響)，以旋流分離方式進行固液分離，除去大部分的大顆粒固體雜質(zhì)。所說的旋流分離處理，可以在目前常用的旋流除砂器等設備中進行。然后，將與固形物分離后的液體，再依次用濾徑由大到小的過濾介質(zhì)至少過濾兩次，其中至少末次過濾用的過濾介質(zhì)應為含有纖維球填料的過濾網(wǎng)，以除去微細的粘土、砂及少量的油，得到粒徑< 30 μ m的固形顆粒物含量(0.02w%，且無油污的回收液體，達到重復再利用的條件。
[0008]上述方法中所說的纖維球填料，是由纖維絲扎結(jié)而成的一類過濾材料，相對于傳統(tǒng)的鋼性顆粒濾料，其彈性效果好，不上浮水面，孔隙大，水頭損失上，耐酸堿等優(yōu)點，且在過濾過程中其濾層空隙沿水流方向逐漸變小，符合理想濾料由上大下小的空隙分布，效率高、濾速快、截污能力大，可再生，適用于各種水質(zhì)的過濾。纖維球濾料可將不易沉淀去除的微小懸浮物截留，濾速高于傳統(tǒng)砂濾料3.5倍，能反洗再生，可實現(xiàn)自動化管理，已廣泛用于對油田、化工、電力、冶金等行業(yè)的高標用水，以及循環(huán)、旁濾和廢水的回收利用等。其中，更優(yōu)選的是采用改性纖維球填料。改性纖維球是通過對常規(guī)纖維球濾料進行表面改性處理后，使纖維絲進一步具有親水疏油性，增強了對油及雜質(zhì)的吸附能力，反洗再生性能好，運行時濾層空隙率沿水流方向逐漸減小，形成了比較理想的填料上大下小的孔隙分布狀態(tài)，能具有更好的過濾效果，過濾速度也可達到25?30m/h，使用壽命也更長，填料只需每年補充10%左右且無需更換。無論是常規(guī)的纖維球，或是改性纖維球，都是目前已形成了商品化的系列產(chǎn)品，特別是改性纖維球，更已是對油田含油污水和/或其它工業(yè)廢水進行精細過濾/處理中較理想的適合于含油污水處理的精細過濾材料。在本發(fā)明上述方法的過濾步驟中，對常規(guī)纖維球或是改性纖維球的使用，可根據(jù)被處理的返排壓裂液的實際情況選擇。例如，當液體中不含油時，采用常規(guī)纖維球即可；當含有少量油時，則可以采用改性纖維球，以提高對油污的吸附能力。
[0009]上述方法中所說的過濾網(wǎng)，同樣可以選擇由目前常用的尼龍、聚酯、聚丙烯、聚脂等多種材質(zhì)/材料制成。具體對材質(zhì)/材料的選擇，同樣也可根據(jù)待處理的壓裂返排液的性能和所需要達到的處理指標而定。所說過濾網(wǎng)的具體使用形式，優(yōu)選采用可用于充裝改性纖維球填料的網(wǎng)袋更為方便。由于上述方法中采用的是依次用濾徑由大到小的過濾介質(zhì)進行過濾，因此各次所用過濾網(wǎng)的孔徑也需與操作要求及相應的改性纖維球填料的過濾孔徑作一致性的調(diào)整。
[0010]在此基礎上，一種優(yōu)選的方式是對所說與固形物分離后的液體依次進行的各次過濾所用的過濾介質(zhì)，分別均采用為含有纖維球填料和/或改性纖維球填料的過濾網(wǎng)。
[0011]為方便操作，上述過濾步驟中所用的過濾介質(zhì)，可以都采用為在過濾網(wǎng)容置單元中裝填有纖維球填料和/或改性纖維球填料的形式。
[0012]為進一步提高過濾效率，保證和提高過濾質(zhì)量，避免形成“短路”式的無效過濾，一種更好的優(yōu)選方式，是在所說過濾網(wǎng)容置單元中裝填的纖維球