压裂返排液处理装置及工艺

技术领域

本发明涉及压裂返排液处理技术领域，特别是涉及一种压裂返排液处理装置及工艺。

背景技术

在钻完井过程中随着压裂液的不断循环恶化，会产生大量的废弃压裂返排液，它是一种含粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑、重金属的多相稳态胶体悬浮体系。在石油与天然气勘探开发过程中产生的大量废弃压裂返排液，其中的污染物成分对环境的危害很大，如果不对其加以处理，使其任意排放，或者管理、处理不当，长期堆积经雨水淋滤深入地下，将对周边的土壤、植被、地表水和地下水造成严重污染，给人类的生产生活带来潜在的危害，而且环境污染反过来也会制约石油工业的发展。

目前处理压裂返排液通常采用固化技术、微生物降解技术等。上述技术存在以下缺点：

1、固化技术属于不稳定的技术方案，固化效果差、操作复杂。

2、微生物降解技术，通过向废弃泥浆池投入菌剂以及必要的营养物质，达到使废弃物降解和富集的过程。经30-60天的微生物处理，治理效果可达到国家标准。从废弃泥浆池中筛选出四个优势菌种，利用正交试验确定菌种最佳配比及培养最佳条件，在目标泥浆池投入菌剂，经四十天处理后，废弃泥浆完全固化，残余烃含量明显降低，龟裂度较高，ph值由碱性恢复中性。此技术要求处理周期较长，无法实现压裂返排液在线处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压裂返排液处理装置及工艺，以解决背景技术中所提到的问题。

本发明提供一种压裂返排液处理装置，包括预混罐、卧螺离心机、离心机罐、碟片离心机、缓冲油罐、缓冲水罐、污泥干化机、排渣罐、加药系统和气浮分离器，

所述加药系统分别与所述预混罐的进药口、离心机罐的进药口连接，

所述预混罐的出料口与所述卧螺离心机连接，

所述卧螺离心机的第一出料口与污泥干化机连接，

所述卧螺离心机的第二出料口与所述离心机罐、碟片离心机依次连接，

所述碟片离心机的第一出料口与所述缓冲油罐连接，所述缓冲油罐进一步与所述收集油罐、离心机罐连接，

所述碟片离心机的第二出料口与所述缓冲水罐连接，所述缓冲水罐进一步与所述气浮分离器、预混罐、离心机罐连接，

所述碟片离心机的第三出料口与所述排渣罐连接。

优选的是，所述加药系统包括重金属捕捉剂加药装置、PAC加药装置，所述重金属捕捉剂加药装置和PAC加药装置分别与所述预混罐的进药口、离心机罐的进药口连接。

在上述任一方案优选的是，所述预混罐与卧螺离心机之间设有静态混合器、变径接头。

在上述任一方案优选的是，所述离心机罐、缓冲油罐和缓冲水罐上分别设有液位传感器。

在上述任一方案优选的是，所述缓冲油罐内设有油液水分传感器，所述缓冲水罐内设有水中油传感器。

在上述任一方案优选的是，所述预混罐包括罐体，所述罐体内设有搅拌器、液下渣浆泵，所述罐体的外部设有夹套，所述夹套与蒸汽系统连接。

在上述任一方案优选的是，所述离心机罐与碟片离心机之间设有供浆泵，所述缓冲油罐的出料口设有油泵，所述缓冲水罐的出料口设有水泵。

本发明还提供一种压裂返排液处理工艺，包括如下步骤：

步骤一，压裂返排液输送至预混罐，同时通过加药系统向预混罐内加入化学药剂，压裂返排液与化学药剂进行均匀混合，并在预混罐内反应后，生成混合物；

步骤二，混合物输送至卧螺离心机，并对混合物进行固液分离，得到污泥和污油水，其中，污泥输送至污泥干化机，以对污泥进行干化处理，污油水输送至离心机罐，同时向离心机罐内加入化学药剂，使得固液充分分离，再次得到污泥和油水混合物，并将分离出的污泥再次输送至污泥干化机

步骤三，油水混合物输送至碟片离心机，并进行油水分离，得到油相、水相和固体废渣，其中，油相输送至缓冲油罐，通过油液水分传感器监测缓冲油罐中油相的含水量，并发送至PLC控制器，与预设含水量进行比对，若含水量超过预设含水量，则回送至离心机罐，重复步骤二，若含水量低于或等于预设含水量，则直接外送至收集油罐；

水相输送至缓冲水罐，通过水中油传感器监测缓冲水罐中水相的含油量，并发送至PLC控制器，与预设含油量区间进行比对，若含油量超过预设含油量区间，则回送至预混罐，重复步骤一，若含油量在预设含油量区间内，则回送至离心机罐，重复步骤二，若含油量低于预设含油量区间，则输送至气浮分离器，对水相将其水中油进一步进行分离；

固体废渣输送至排渣罐。

优选的是，所述步骤一中，所述压裂返排液与化学药剂进行混合时的加热温度45℃，搅拌时间0.5h，化学药剂占压裂返排液总量的0.1％。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

能够对压裂返排液的在线处理，实现泥浆不落地。分离后的油质可达含水小于1％，含固渣小于0.5％，达到重复利用标准，可二次利用。对分离出的水相进一步进行水中油液分离，使分离后的水质含油率小于100ppm，可继续配置泥浆。处理后的污泥重量达到最轻，大大减小后期固废处理费用及运输费用。

下面结合附图对本发明的压裂返排液处理装置及工艺作进一步说明。

附图说明

图1为本发明压裂返排液处理装置的工作流程图；

图2为图1的局部放大图一；

图3为图1的局部放大图二；

图4为图1的局部放大图三；

其中：1、预混罐；101、罐体；102、搅拌器；103、液下渣浆泵；104、夹套；2、静态混合器；3、卧螺离心机；4、离心机罐；5、供浆泵；6、碟片离心机；7、重金属捕捉剂加药装置；8、PAC加药装置；9、缓冲油罐；10、油泵；11、缓冲水罐；12、水泵；14、排渣罐；15、气浮分离器；16、变径接头；17、液位传感器。

具体实施方式

如图1-图4所示，本发明提供一种压裂返排液处理装置，包括预混罐1、卧螺离心机3、离心机罐4、碟片离心机6、缓冲油罐9、缓冲水罐11、污泥干化机、排渣罐14、加药系统和气浮分离器15，加药系统分别与预混罐1的进药口、离心机罐4的进药口连接，预混罐1的出料口与卧螺离心机3连接，卧螺离心机3的第一出料口与污泥干化机连接，卧螺离心机3的第二出料口与离心机罐4、碟片离心机6依次连接，碟片离心机6的第一出料口与缓冲油罐9连接，缓冲油罐9进一步与收集油罐、离心机罐4连接，碟片离心机6的第二出料口与缓冲水罐11连接，缓冲水罐11进一步与气浮分离器15、预混罐1、离心机罐4连接，碟片离心机6的第三出料口与排渣罐14连接。

本实施例中，预混罐1，对输送过来的压裂返排液进行预处理，使压裂返排液在预混罐1内与化学药剂进行混合反应。

加药系统分别向预混罐1、离心机罐4内输送化学药剂。

卧螺离心机3，对废弃污油泥进行固液分离，得到固体污泥和污油水。

污泥干化机，对输送过来的固体污泥进行干化处理，并将得到的泥饼输送至堆放区。

离心机罐4，使输送过来的污油水与化学药剂进行混合反应。

碟片离心机6，对污油水进行油水分离，得到油相、水相和固体废渣。其中，油相输送至缓冲油罐9，水相输送至缓冲水罐11，固体废渣输送至排渣罐14。

气浮分离器15，对输送过来的水相将其水中油进一步进行分离。

进一步的，加药系统包括重金属捕捉剂加药装置7、PAC加药装置8，重金属捕捉剂加药装置7和PAC加药装置8分别与预混罐1的进药口、离心机罐4的进药口连接。其中，PAC加药装置8用于提供CI

进一步的，预混罐1与卧螺离心机3之间设有静态混合器2、变径接头16。该结构中，静态混合器2，以保证混合物在输送过程中的混合效果，避免在输送过程中发生沉淀，堵塞管路。

进一步的，离心机罐4、缓冲油罐9和缓冲水罐11上分别设有液位传感器17，以分别监测离心机罐4、缓冲油罐9和缓冲水罐11内的液位变化，并将各液位信号发送给PLC控制器。

进一步的，缓冲油罐9内设有油液水分传感器，以监测缓冲油罐9内油相的含水量。缓冲水罐11内设有水中油传感器，以监测缓冲水罐11内水相的含油量。

进一步的，预混罐1包括罐体101，罐体101内设有搅拌器102、液下渣浆泵103，罐体101的外部设有夹套104，夹套104与蒸汽系统连接。其中，蒸汽系统通过向夹套104内输送热蒸汽，以控制与预混罐罐体101内的反应温度。此外，蒸汽系统的热蒸汽还向离心机罐4输送，以实现控制离心机罐4内的反应温度。搅拌器102以对预混罐1内的混合物进行搅拌，保证压裂返排液与化学试剂充分反应，液下渣浆泵103以用于将反应完的混合物输送至卧螺离心机3。

进一步的，离心机罐4与碟片离心机6之间设有供浆泵5，缓冲油罐9的出料口设有油泵10，缓冲水罐11的出料口设有水泵12。

本发明还提供一种压裂返排液处理工艺，包括如下步骤：

步骤一，压裂返排液输送至预混罐1，同时通过加药系统向预混罐1内加入化学药剂，压裂返排液与化学药剂进行均匀混合，并在预混罐1内反应后，生成混合物。其中，加热温度45℃，搅拌时间0.5h，化学药剂占压裂返排液总量的0.1％。

该步骤中，PAC加药装置8中CI

步骤二，混合物输送至卧螺离心机3，并对混合物进行固液分离，得到污泥和污油水，其中，污泥输送至污泥干化机，以对污泥进行干化处理，污油水输送至离心机罐4，同时向离心机罐4内加入化学药剂，使得固液充分分离，再次得到污泥和油水混合物，并将分离出的污泥再次输送至污泥干化机。

步骤三，油水混合物输送至碟片离心机6，并进行油水分离，得到油相、水相和固体废渣，其中，油相输送至缓冲油罐9，通过油液水分传感器监测缓冲油罐9中油相的含水量，并发送至PLC控制器，与预设含水量进行比对，若含水量超过预设含水量，则回送至离心机罐4，重复步骤二，若含水量低于或等于预设含水量，则直接外送至收集油罐；

水相输送至缓冲水罐11，通过水中油传感器监测缓冲水罐11中水相的含油量，并发送至PLC控制器，与预设含油量区间进行比对，若含油量超过预设含油量区间，则回送至预混罐1，重复步骤一，若含油量在预设含油量区间内，则回送至离心机罐4，重复步骤二，若含油量低于预设含油量区间，则输送至气浮分离器15，对水相将其水中油进一步进行分离；

固体废渣输送至排渣罐14。

本发明压裂返排液处理装置及压裂返排液处理工艺，能够对压裂返排液的在线处理，实现泥浆不落地。分离后的油质可达含水小于1％，含固渣小于0.5％，达到重复利用标准，可二次利用。对分离出的水相进一步进行水中油液分离，使分离后的水质含油率小于100ppm，可继续配置泥浆。处理后的污泥重量达到最轻，大大减小后期固废处理费用及运输费用。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。