水合物法处理气井生产废水的装置及其处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种水合物法处理气井生产废水的装置及其处理方法，包括一级处理系统、二级处理系统、蓄水池、污水池、液氮供应器；一级处理系统包括一级反应釜，二级处理系统包括二级反应釜；气井与地面上的一级反应釜进水口连接，一级反应釜的排水口与二级反应釜进水口连通；二级反应釜的排水口与蓄水池连接；气井分别与一级反应釜、二级反应釜的进气口连接；气井还通过增压泵与一级反应釜、二级反应釜的排气孔连接。处理方法包括水合物生成阶段、排污阶段、水合物分解阶段。本发明专利技术普适性强、成本低廉、效果明显，可满足天然气工业生产要求，运行稳定可靠，节能环保。

Device and treatment method of gas well wastewater treatment by hydrate method

【技术实现步骤摘要】
水合物法处理气井生产废水的装置及其处理方法
本专利技术涉及天然气工程领域，特别涉及一种水合物法处理气井生产废水的装置及其处理方法。
技术介绍
气井生产废水是在气井生产过程中随天然气一起被带到地面的废水，包括地层水、凝析水、储层改造未返排的残酸及三采注入的化学物质等，对环境危害巨大。我国主要气田，如西南油气田，均有不同程度的生产废水，大多数气田产水周期长、产水量大。因此，处理气井生产废水是气田的重点和难点。目前处理废水的方法大致有两种：就近处理和管输处理。就近处理常用于产水气井集中、废水成分简单的情况，就近建立污水处理站，处理达标后将废水直接排入地面水系。然而，此法虽然成本低，但常常因为排放废水水质不达标而对环境造成巨大伤害，影响附近居民生产生活，甚至被地方环保部门处以重罚。至于管输处理，其成本巨大，且针对不同的水质，要求不同的处理装置和试剂。该法不仅成本高，且适用性不强。总的说来，目前气井生产废水的处理方式，一是处理简单，效果不理想；二是处理装置适用性不强，针对特定的水质需要特定的处理装置或试剂；三是成本高。因此，很有必要找到一种基建投资少、运行费用低、占地面积小、处理效果好、适用性广泛的气井生产废水处理方法
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有气井生产废水处理方法及装置的不足，提出的一种水合物法处理气井生产废水的装置及其处理方法，有效地、经济地、普适性地将各类气井生产废水中的无机杂质和有机杂质去除，得到纯净水。本专利技术的技术方案：水合物法处理气井生产废水的装置，其包括一级处理系统、二级处理系统、蓄水池、污水池、液氮供应器；一级处理系统包括一级反应釜，二级处理系统包括二级反应釜；气井与地面上的一级反应釜进水口连接，一级反应釜的排水口与二级反应釜进水口连通；二级反应釜的排水口与蓄水池连接；一级反应釜、二级反应釜的排污口分别与污水池连接；气井分别与一级反应釜、二级反应釜的进气口连接；气井还通过增压泵与一级反应釜、二级反应釜的排气孔连接；液氮供应器分别与一级反应釜、二级反应釜的液氮输入口连接，液氮供应器还分别与一级反应釜、二级反应釜的液氮回收口连接。所述的一级反应釜、二级反应釜结构相同，均包括反应釜本体，所述的反应釜本体包括反应釜外壳体、反应釜内壳体、内外壳体夹层空间；反应釜内壳体内设有喷头、磁力搅拌器、电磁加热装置；喷头连接进水管道和进水阀；反应釜内壳体顶部的排气口连接排气管道和排气阀；反应釜内壳体底部的进气口连接进气管道和进气阀；反应釜内壳体底部排污口连接排污管道和排污阀；反应釜内壳体的排水口连接排水管道和排水阀；反应釜内壳体没还设有压力传感器；反应釜外壳体顶部开设有液氮输入口，液氮输入口连接液氮输入管道和液氮输入阀；反应釜外壳体底部开设有液氮回收口，液氮回收口连接液氮回收管道和液氮回收阀；内外壳体夹层空间内设有温度传感器。进水管道直接与反应釜内壳体内喷头相连，气井生产废水从进水管道进入，由喷头喷出，以便与从下部进入的天然气充分混合；液氮输入管道与反应釜内外壳体夹层空间直接连接，以向该空间输入液氮，利用液氮汽化吸热为反应釜大幅降温，使反应釜内气水混合物形成天然气水合物；排气管道与反应釜内部相连，用于排出水合物分解后生成的天然气，以循环利用；反应釜下方有进气管道和节流阀、液氮回收管道和液氮回收阀、污水管道与排污阀；其中，进气管道与反应釜内部直接相连，用于向反应釜供应经节流阀节流降温后的天然气，以与从上部喷头喷洒的污水充分混合；液氮回收管道与反应釜外壳体和内壳体之间的空间直接相连，以在水合物形成后回收液氮；污水管道直接与反应釜内部相连，以在水合物形成后排出经过处理后的少量污水；反应釜下侧方有排水管道和排水阀，用于向二级处理系统输送水合物分解后的一级处理水；反应釜内部有压力传感器、温度传感器、磁力搅拌器和电磁加热装置；其中，压力传感器用于监测反应釜内压力，当压力达到水合物平衡压力后，关闭进气阀；温度传感器用于监测反应釜内温度，当温度明显升高后，说明水合物大量生成；磁力搅拌器用于促进气水充分混合，以加速水合物形成；电磁加热装置用于加热反应釜，以使水合物分解。所述二级处理系统以反应釜为主体，其构造与一级处理系统反应釜主体相同；二级处理系统与一级处理系统不同之处在于，二级处理系统排水管道和排污管道直接与收集系统相连。蓄水池用于收集水合物法处理后的二级纯净水；污水池用于收集二级处理系统排放的少量污水；增压泵用于将回收的天然气增压后输送至原天然气管道系统，以循环利用；液氮供应器用于供应和回收制冷用液氮。该装置水合物法处理气井生产废水的方法，包括水合物生成阶段、排污阶段、水合物分解阶段；所述水合物生成阶段发生在一级处理系统和二级处理系统反应釜中；对于一级处理系统，气井2生产废水从井口节流管线输送至一级处理系统，废水通过喷洒至一级反应釜9内，天然气从气井2节流管线输送至一级处理系统，天然气进入一级反应釜9内，废水水雾和天然气在重力、自身动量以及搅拌的作用下充分混合；同时，向一级反应釜9的内外壳体夹层空间25输入液氮，使一级反应釜9内部降温；同时，天然气不断进入一级反应釜9内部，在一级反应釜9内部形成高压，当压力高于水合物平衡压力1～2个MPa后停止进气，等待一级反应釜9内水合物大量生成；在高压低温的条件下，充分混合的水和天然气形成天然气水合物，从而提炼出废水中的纯净水分，将水与无机杂质、有机杂质分开；当压力传感器显示压力明显降低、温度传感器显示温度明显升高时，说明一级反应釜内水合物大量生成，可视为水合物生成阶段的结束；水合物生成阶段结束之后，停止液氮制冷；对于二级处理系统，水合物生成过程相同，不同的是二级处理系统的废水来源于一级处理系统处理后的初级处理水，二级处理系统对初级处理水进行进一步处理，以保证废水得到充分处理；所述排污阶段发生在水合物生成阶段结束之后；水合物生成阶段结束之后，收集经过处理后残留的高浓度废水；此过程在一级处理系统和二级处理系统中操作相同；所述水合物分解阶段发生在排污阶段结束之后；当一级反应釜9和二级反应釜15内残留高浓度废水排尽之后，加热反应釜装置；天然气水合物在热激作用下分解为纯净水和天然气；加热一段时间后，压力传感器显示压力明显上升，说明水合物大量分解，分解水和天然气在重力作用下分异，天然气聚集在一级反应釜9和二级反应釜15上部，分解水聚集在一级反应釜9和二级反应釜15下部；此时，排气和排水，分解后的天然气回收至原天然气管道，以循环利用；一级处理系统产生的分解水输送至二级处理系统进行进一步处理，二级处理系统产生的分解水回收至蓄水池。本专利技术由于采用上述方案，具有以下优点：1、提供了一种水合物法处理气井生产废水的方法及装置，可无差别地处理各类气井生产废水，普适性强；2、本专利技术装置简单，成本低廉，无需昂贵的设备和试剂；3、本专利技术装置可建设在气井井场内，气源充足，无需额外补充水合物气源；4、本专利技术处理后的水为纯净水，完全排除了污染物，大大减轻了对人体和环境的影响。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水合物法处理气井生产废水的装置，其特征在于，包括一级处理系统、二级处理系统、蓄水池(16)、污水池(17)、液氮供应器(8)；/n一级处理系统包括一级反应釜(9)，二级处理系统包括二级反应釜(15)；/n气井(2)与一级反应釜(9)进水口连接，一级反应釜(9)的排水口与二级反应釜(15)进水口连通；二级反应釜(15)的排水口与蓄水池(16)连接；/n一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的排污口分别与污水池(17)连接；/n气井(2)分别与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的进气口连接；气井(2)还通过增压泵(14)与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的排气孔连接；/n液氮供应器(8)分别与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的液氮输入口连接，液氮供应器(8)还分别与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的液氮回收口连接。/n

【技术特征摘要】
1.水合物法处理气井生产废水的装置，其特征在于，包括一级处理系统、二级处理系统、蓄水池(16)、污水池(17)、液氮供应器(8)；
一级处理系统包括一级反应釜(9)，二级处理系统包括二级反应釜(15)；
气井(2)与一级反应釜(9)进水口连接，一级反应釜(9)的排水口与二级反应釜(15)进水口连通；二级反应釜(15)的排水口与蓄水池(16)连接；
一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的排污口分别与污水池(17)连接；
气井(2)分别与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的进气口连接；气井(2)还通过增压泵(14)与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的排气孔连接；
液氮供应器(8)分别与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的液氮输入口连接，液氮供应器(8)还分别与一级反应釜(9)、二级反应釜(15)的液氮回收口连接。


2.根据权利要求1所述的水合物法处理气井生产废水的装置，其特征在于，所述的一级反应釜(9)、二级反应釜(15)结构相同，均包括反应釜本体，所述的反应釜本体包括反应釜外壳体(18)、反应釜内壳体(19)、内外壳体夹层空间(25)；
反应釜内壳体(19)内设有喷头(21)、磁力搅拌器(24)、电磁加热装置(26)；喷头(21)连接进水管道(20)和进水阀(5)；反应釜内壳体(19)顶部的排气口连接排气管道(22)和排气阀(6)；反应釜内壳体(19)底部的进气口连接进气管道(29)和进气阀(11)；反应釜内壳体(19)底部排污口连接排污管道(28)和排污阀(12)；反应釜内壳体(19)的排水口连接排水管道(27)和排水阀(13)；反应釜内壳体(19)没还设有压力传感器(4)；
反应釜外壳体(18)顶部开设有液氮输入口，液氮输入口连接液氮输入管道(23)和液氮输入阀(7)；反应釜外壳体(18)底部开设有液氮回收口，液氮回收口连接液氮回收管道(30)和液氮回收阀(10)；内外壳体夹层空间(25)内设有温度传感器(3)。


3.根据权利要求1所述的水合物法处理气井...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小刚，万亭宇，杨兆中，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51