一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法技术

本发明专利技术提供一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法。具体步骤包括预处理、陶瓷膜微滤处理和电渗析处理，预处理部分采用“机械格栅+隔油池+聚结气浮+调节池+絮凝气浮”的工艺步骤，可有效去除水体中大块污染物、颗粒悬浮物和各形态石油类等，减轻陶瓷微滤膜运行负荷，保证其平稳、高效运行；陶瓷膜微滤可保证产水水质稳定，有效降低水体浊度和石油类含量，进一步改善水质，延缓电渗析装置的污染趋势；电渗析技术是采用电渗析装置的运转将前述处理后的压力返排液在装置的淡室和浓室间处理，以显著地降低水体矿化度，从而达到回用的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田压裂返排液处理
，具体涉及一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法。
技术介绍
非常规油气资源是指不能采用常规方法和技术手段进行勘探开发的油气资源，主要包括致密砂岩、页岩油、重油、超重油、深层石油、页岩气和煤层气等。国家把发展非常规油气资源作为资源战略的重要内容。非常规油气资源作为一种储量巨大的后备资源正日益受到关注。非常规油气资源的储层特性、产出机理等与常规油气资源存在着显著的差异，其勘探开发常采用大型分段压裂技术，钻井深度大，开发周期长，压裂液用量大，为常规井的几十至上百倍，压裂返排液产出量高达1000～10000m3。压裂返排液成分复杂，处理难度大，达标排放处理成本居高不下。此外，由于添加剂种类复杂，造成水体中COD值降低难度增大，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂难以从废水中除去。因此，压裂返排液的处理问题始终是油田水处理领域的一大难题。我国非常规油气资源勘探开发还处于探索起步阶段，相应的管理方法和标准制度仍不健全，对于压裂返排液的处理回用尚未有成熟的技术或方法可循。与压裂技术的应用范围愈来愈广相矛盾，压裂返排液处理回用技术的发展严重滞后。随着“非常规大发展”的不断深入，非常规井将越来越多，压裂返排液的产出量也将不断增加，若仍延续传统处理方法，仅经过简单处理后回注地层，势必对地层造成潜在的伤害。此外，由于油田注采不平衡情况严重，单纯采用简单粗放的处理方式，长远来看必将难以为继。目前，压裂返排液的处理回用问题对油田造成的压力已不容忽视。因此，需要开发一种技术上可行，经济上合理的压裂返排液回用处理技术。
技术实现思路
本专利技术提供了一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法。针对油田压裂返排液COD值高、石油类含量高、粘度大、成分复杂、难以有效处理的现状，保留水体中部分有效成分(稠化剂、杀菌剂、交联剂、稳定剂和助排剂等)，针对性地去除水体中的悬浮物、石油类和盐分等，实现压裂返排液处理后满足回用的目标，实现资源循环利用。为了达成上述目的，本专利技术采用如下技术措施：本专利技术方法根据各单元处理目的和产水水质的不同，将本专利技术一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法的整个工艺划分为三部分，即：预处理工艺部分、陶瓷膜工艺部分和电渗析工艺部分，具体操作步骤如下：(1)预处理：将压裂返排液经机械格栅去除其中的大块污染物，然后在隔油池和聚结气浮池内停留一定时间，聚结气浮池出水进入调节池均衡水量和水质，以稳定下步进入絮凝气浮池前的进水水质，再进入絮凝气浮池内与药剂进行絮凝反应进一步去除水中的石油类物质，降低浊度；(2)陶瓷膜微滤：将步骤(1)处理后液体进入陶瓷膜处理，主要去除残余的絮体、颗粒物和胶体等，使其产水水质满足电渗析进水水质要求；陶瓷膜根据运行情况定期进行气水反洗；(3)电渗析处理：经步骤(2)陶瓷膜微滤处理后的压裂返排液进入电渗析装置的淡室和浓室，当电渗析装置的两电极板间施加一定电压后，淡室内离子不断迁入浓室内，当淡室内水体矿化度降低至一定程度后，装置停止运转，淡室内电渗析产水即可作为压裂液回用。本专利技术目的还可通过如下技术措施实现：步骤(1)所述机械格栅宽度为1mm；步骤(1)液体在所述隔油池和聚结气浮池内停留时间均为25-35min。步骤(1)所述聚结气浮池内填料采用聚丙烯双正弦板。步骤(1)所述絮凝气浮池内絮凝反应采用PAC作为絮凝剂。所述絮凝反应时间为4-6min，所述PAC投加量为0.6-1.0mg/L；絮凝反应结束在该池内的水力停留时间为25-35min。步骤(2)所述陶瓷膜微滤的分离精度为1μm，操作压力为0.10-0.15MPa，操作周期为50-70min；陶瓷膜进行汽水反洗时反洗时间为30-40s。步骤(3)所述电渗析处理极水室采用10g/L的硫酸钠溶液，操作电压为25-35V。步骤(3)所述淡室的流速为150-200L/h。陶瓷膜微滤处理中，对于被压裂返排液污染的阳离子交换膜，采用强酸性的HCl溶液清洗，对于被污染的阴离子交换膜采用强碱性的NaOH溶液和强氧化型的NaClO溶液清洗。本专利技术的有益效果为：本专利技术预处理技术可有效去除水体中大块污染物、颗粒悬浮物和各形态石油类(浮油、乳化油和溶解油)等，减轻陶瓷微滤膜运行负荷，保证其平稳、高效运行；无机陶瓷微滤膜具有结构稳定、耐高温和分离效率高等特点，在较苛刻的工作条件下仍能保持正常运转；其严格的过滤精度，可保证产水水质稳定，有效地降低水体浊度和石油类含量，进一步改善水质，延缓电渗析装置的污染趋势；通过调整陶瓷膜装置的运行，可实现错流过滤、死端过滤、汽水反洗和化学清洗等操作；电渗析处理是本专利技术方法的核心工艺，利用电渗析处理技术可实现水体中带电离子和中性粒子的分离以及不同电荷密度离子的分离，在部分保留压裂返排液有效成分的基础上，可显著地降低水体矿化度，从而达到回用的目的。本专利技术可达到如下技术指标：(1)预处理工艺可持续稳定运行，经预处理，可去除压裂返排液中90％以上的石油类和悬浮颗粒物，有效降低水体中的污染物含量；(2)陶瓷膜微滤装置运行平稳，产水水质稳定，产水浊度小于2NTU，产水中石油类含量低于10mg/L，满足电渗析进水水质要求；(3)电渗析装置可在较高的电流效率下将压裂返排液的矿化度降至1000mg/L以下，其中钙离子和镁离子的去除率维持在90％以上，产水中氯离子含量低于350mg/L，满足压裂返排液回用的水质要求；(4)陶瓷膜元件和电渗析装置表现出良好的耐污染性，可长期保持稳定运行；污染后经化学清洗，膜性能恢复率可达95％以上。附图说明图1本专利技术方法工艺流程图。具体实施方式应用本专利技术方法，对某油田非常规开发井的压裂返排液进行了处理。下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步详细说明。实施例1将某油田非常规开发井的压裂返排液用泵提升进入机械格栅，机械格栅宽度采用1mm，压裂返排液经机械格栅过滤后先后进入隔油池和聚结气浮池，在隔油池和聚结气浮池内的水力停留时间均为30min，聚结气浮池内填料采用聚丙烯双正弦板。经聚结气浮池出水，水中COD去除率约为21％，石油类的去除效果较为明显，聚结气浮池产水中石油类含量可稳定地控制在30mg/L以下，去除率达70％以上，这是聚丙烯聚结填料和气浮装置强化除油共同作用的结果；水体的色度经重力除油处理后由64倍降至32倍，具体水质指标见表1。表1絮凝气浮前处理各单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法，其特征在于，包括如下操作步骤：(1)预处理：将压裂返排液先经机械格栅去除大块污染物，然后在隔油池和聚结气浮池内停留后进入调节池以稳定水量和水质，再进入絮凝气浮池进行絮凝曝气反应进一步去除石油类物质；(2)陶瓷膜微滤：经步骤(1)处理的液体通过陶瓷膜处理，去除残余的絮体、颗粒物和胶体；(3)电渗析处理：经步骤(2)陶瓷膜微滤处理的液体进入电渗析装置，所述电渗析装置分为淡室和浓室，在直流电场作用下，淡室内的离子不断迁入浓室使淡室内水体淡化，当淡室内水体矿化度降低至一定程度后，装置停止运转，淡室内电渗析产水即可作为压裂液回用。

【技术特征摘要】
1.一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
(1)预处理：将压裂返排液先经机械格栅去除大块污染物，然后在隔油池和聚结气浮池
内停留后进入调节池以稳定水量和水质，再进入絮凝气浮池进行絮凝曝气反应进一步去
除石油类物质；
(2)陶瓷膜微滤：经步骤(1)处理的液体通过陶瓷膜处理，去除残余的絮体、颗粒物
和胶体；
(3)电渗析处理：经步骤(2)陶瓷膜微滤处理的液体进入电渗析装置，所述电渗析装
置分为淡室和浓室，在直流电场作用下，淡室内的离子不断迁入浓室使淡室内水体淡化，
当淡室内水体矿化度降低至一定程度后，装置停止运转，淡室内电渗析产水即可作为压
裂液回用。
2.如权利要求1所述一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法，其特征在于，
步骤(1)所述机械隔栅宽度为1mm。
3.如权利要求1所述一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法，其特征在于，
步骤(1)所述隔油池和聚结气浮池内的停留时间均为25-35min。
4.如权利要求1所述一种非常规油田勘探开发压裂返排液回用处理方法，其特征在于，
步骤(1)所述聚结气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志强，孙恩呈，魏玉梅，宋泓霖，吴晓东，孟照瑜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：发明
国别省市：北京;11