一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法与流程

1.本发明涉及压裂返排液再利用技术领域，具体涉及一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法。


背景技术：

2.压裂技术是将压裂液通过储层裂缝注入地层，进一步扩大地层裂缝，再通过支撑剂裂缝来改善储层裂缝网络系统，从而达到增产的目的。随着油田勘探开发规模的扩大，压裂技术也得到大规模的应用，压裂作业用水量与废水产量逐年增加。压裂返排液中含有成分复杂、性能稳定的污染物，由此带来的环境问题日益受到关注。
3.压裂液返排液具有高化学需氧量、高悬浮物、高矿化度、难生物降解和成分复杂等特点。因此，如何针对压裂返排液实现无害化处理，进而实现压裂返排液的处理回用，对于消除潜在环境威胁、降低压裂施工成本和实现石油工业可持续健康发展及提升石油企业的行业竞争力具有重大的战略意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决压裂返排液对环境的污染以及降低压裂施工成本的问题，而提供一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法。
5.一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，按以下步骤进行：
6.一、将压裂返排液注入到沉降池内，自然沉降12～18h后，泵入超声气浮装置中，在200～400w的超声功率下超声气浮30～60min，然后泵入臭氧催化氧化池内，在40～80mg/l的臭氧质量浓度下臭氧处理2～4h，再泵入曝气生物滤池内，经曝气生物滤除处理后，最后依次经过运行压力为5～5.5mpa的低压反渗透过滤和运行压力为10～13mpa的高压反渗透过滤，得到反渗透处理后的压裂返排液，在曝气生物滤池内加入纳米氧化锌，所述纳米氧化锌的添加量为0.02～0.04g/l；在臭氧催化氧化池内进行臭氧催化氧化时，投加双氧水和臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5l/t，所述臭氧催化填料为硅铝载体臭氧催化填料，投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3；
7.二、将0.2～0.4份基液、0.002～0.004份交联剂、0.00002～0.00005份破胶剂与99.6～99.8份反渗透处理后的压裂返排液混合，充分搅拌后，得到压裂液；所述基液由25份胍胶、5份助排剂、4份破乳剂、5份碳酸钠、1份碳酸氢钠、50份液态粘土稳定剂、3份消泡剂、5份植物胶稳定剂和3份杀菌剂组成。
8.本发明的有益效果：
9.(1)本发明一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，在传统处理压裂返排液方法的基础上，增加了以下几点创新点：
10.1)在进行超声气浮时，同时投加过氧化氢和通入臭氧，提高气浮除油效果。
11.2)在曝气生物滤池内添加0.02～0.04g/l的纳米氧化锌，提高生物活性。
12.3)将传统的臭氧处理优化为臭氧催化氧化处理，在臭氧催化氧化池内进行臭氧催
化氧化时，投加0.5l/t的双氧水和臭氧催化氧化池容积1/2～2/3的硅铝载体臭氧催化填料，在添加双氧水的同时，还可添加硫酸亚铁。
13.4)本发明能够将压裂返排液处理成能够重新加入药剂的污水，再把药剂加入后，就能实现可以循环使用的出水，达到压裂施工的要求，这也是本发明的重要创新点之一。
14.(2)本发明一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，通过对压裂返排液依次进行自然沉降、超声气浮、臭氧处理、生物滤池曝气和反渗透处理，再将反渗透处理后的压裂返排液与基液、交联剂和破胶剂混合制得压裂液，在充分实现污水回用的同时，有效的解决了压裂返排液对环境的污染问题。
15.(3)本发明最终所获得的压裂液可以达到压裂施工的要求，该压裂液加入药剂后，能够继续用于压裂施工作业，实现循环使用的目的。
16.(4)本发明利用处理后的压裂返排液进行配制压裂液，有利于节约清水资源和保护环境，对于实现油田实现可持续发展以及推进高质量、高水平的经济和环境协同发展具有重要的意义。
17.本发明可获得一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法。
附图说明
18.图1为本发明一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法的工艺流程示意图。
19.图2为本发明一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法的工艺流程图。
20.图3为本发明一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法实施的平面布置图。
具体实施方式
21.具体实施方式一：本实施方式一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，按以下步骤进行：
22.一、将压裂返排液注入到沉降池内，自然沉降12～18h后，泵入超声气浮装置中，在200～400w的超声功率下超声气浮30～60min，然后泵入臭氧催化氧化池内，在40～80mg/l的臭氧质量浓度下臭氧处理2～4h，再泵入曝气生物滤池内，经曝气生物滤除处理后，最后依次经过运行压力为5～5.5mpa的低压反渗透过滤和运行压力为10～13mpa的高压反渗透过滤，得到反渗透处理后的压裂返排液，在曝气生物滤池内加入纳米氧化锌，所述纳米氧化锌的添加量为0.02～0.04g/l；在臭氧催化氧化池内进行臭氧催化氧化时，投加双氧水和臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5l/t，所述臭氧催化填料为硅铝载体臭氧催化填料，投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3；
23.臭氧催化填料预先放置在臭氧催化氧化池内即可，臭氧的曝气头设置在臭氧催化氧化池的底部。与单独臭氧相比，臭氧在催化剂的作用下形成的
·
oh与有机物的反应速率更高、氧化型更强，臭氧催化剂可以利用臭氧的强氧化性将污水中的有机物直接氧化成co2和h2o，或者将大分子有机物氧化分解成更容易被降解的小分子。
24.二、将0.2～0.4份基液、0.002～0.004份交联剂、0.00002～0.00005份破胶剂与99.6～99.8份反渗透处理后的压裂返排液混合，充分搅拌后，得到压裂液；所述基液由25份
胍胶、5份助排剂、4份破乳剂、5份碳酸钠、1份碳酸氢钠、50份液态粘土稳定剂、3份消泡剂、5份植物胶稳定剂和3份杀菌剂组成。
25.本实施方式的有益效果：
26.(1)本实施方式一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，在传统处理压裂返排液方法的基础上，增加了以下几点创新点：
27.1)在进行超声气浮时，同时投加过氧化氢和通入臭氧，提高气浮除油效果。
28.2)在曝气生物滤池内添加0.02～0.04g/l的纳米氧化锌，提高生物活性。
29.3)将传统的臭氧处理优化为臭氧催化氧化处理，在臭氧催化氧化池内进行臭氧催化氧化时，投加0.5l/t的双氧水和臭氧催化氧化池容积1/2～2/3的硅铝载体臭氧催化填料，在添加双氧水的同时，还可添加硫酸亚铁。
30.4)本实施方式能够将压裂返排液处理成能够重新加入药剂的污水，再把药剂加入后，就能实现可以循环使用的出水，达到压裂施工的要求，这也是本发明的重要创新点之一。
31.(2)本实施方式一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，通过对压裂返排液依次进行自然沉降、超声气浮、臭氧处理、生物滤池曝气和反渗透处理，再将反渗透处理后的压裂返排液与基液、交联剂和破胶剂混合制得压裂液，在充分实现污水回用的同时，有效的解决了压裂返排液对环境的污染问题。
32.(3)本实施方式最终所获得的压裂液可以达到压裂施工的要求，该压裂液加入药剂后，能够继续用于压裂施工作业，实现循环使用的目的。
33.(4)本实施方式利用处理后的压裂返排液进行配制压裂液，有利于节约清水资源和保护环境，对于实现油田实现可持续发展以及推进高质量、高水平的经济和环境协同发展具有重要的意义。
34.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中将压裂返排液注入到沉降池内，自然沉降12h。
35.其他步骤与具体实施方式一相同。
36.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：步骤一中泵入超声气浮装置中，在200w的超声功率下超声气浮30min；进行超声气浮时，同时投加过氧化氢和通入臭氧，过氧化氢的投加量为0.5l/t。
37.其他步骤与具体实施方式一或二相同。
38.过氧化氢是一种氧化性很强的强氧化剂，可以降解一部分的有机污染物。
39.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中泵入臭氧催化氧化池内，在40mg/l的臭氧质量浓度下臭氧处理2h；添加双氧水后，还添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为1：1。
40.其他步骤与具体实施方式一至三相同。
41.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中在曝气生物滤池内的水力停留时间为2～3h。
42.其他步骤与具体实施方式一至四相同。
43.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一中低压反渗透过滤的运行压力为5mpa，高压反渗透过滤的运行压力为10mpa。
44.其他步骤与具体实施方式一至五相同。
45.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中将0.2份基液、0.002份交联剂、0.00002份破胶剂与99.8份反渗透处理后的压裂返排液混合，充分搅拌后，得到压裂液。
46.其他步骤与具体实施方式一至六相同。
47.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤二中将0.4份基液、0.004份交联剂、0.00005份破胶剂与99.6份反渗透处理后的压裂返排液混合，充分搅拌后，得到压裂液。
48.其他步骤与具体实施方式一至七相同。
49.具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤二中所述的交联剂为有机硼溶液，所述有机硼溶液中有机硼的质量分数为2.5％；所述破胶剂由5份过硫酸钾、1份亚硫酸钠和3份胶囊破胶剂组成，所述胶囊破胶剂中的有效破胶剂成分为过硫酸钾，有效含量≥60％。
50.其他步骤与具体实施方式一至八相同。
51.具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤二中所述的胍胶为羟丙基胍胶，所述助排剂为氟碳表面活性剂，所述破乳剂为ps
‑
639
‑
06，所述液态粘土稳定剂为氯化钾，所述消泡剂为聚醚改性有机硅或805消泡剂，所述植物胶稳定剂为瓜尔胶，所述杀菌剂为甲醛或异噻唑啉酮。
52.其他步骤与具体实施方式一至九相同。
53.采用以下实施例验证本发明的有益效果：
54.实施例1：如图1所示，一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，按以下步骤进行：
55.一、将压裂返排液注入到沉降池内，自然沉降12h后，大颗粒的杂质沉降至沉降池底部，泵入超声气浮装置中，在200w的超声功率下超声气浮30min，进行超声气浮时，同时投加过氧化氢和通入臭氧，过氧化氢的投加量为0.5l/t，添加双氧水后，还添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为1：1。利用超声气浮破乳去除压裂返排液中的油，然后泵入臭氧催化氧化池内，在40mg/l的臭氧质量浓度下臭氧处理2h，在臭氧催化氧化池内进行臭氧催化氧化时，投加双氧水和臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5l/t，所述臭氧催化填料为硅铝载体臭氧催化填料，投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3，杀灭细菌、脱色、除味、氧化破胶和提高可生化度，经过臭氧处理后的压裂返排液进入压裂水箱曝气，驱除剩余的臭氧，再泵入曝气生物滤池内，在曝气生物滤池内加入纳米氧化锌，所述纳米氧化锌的添加量为0.02～0.04g/l，在曝气生物滤池内的水力停留时间为2h，经曝气生物滤除处理后，去除悬浮固体、降低cod，最后依次经过运行压力为5mpa的低压反渗透过滤和运行压力为10mpa的高压反渗透过滤，进行脱盐，得到反渗透处理后的压裂返排液。
56.二、将0.2份基液、0.002份交联剂、0.00002份破胶剂与99.8份反渗透处理后的压裂返排液混合，基液和交联剂的交联比为100：1，充分搅拌后，得到压裂液；所述的基液由25份胍胶、5份助排剂、4份破乳剂、5份碳酸钠、1份碳酸氢钠、50份液态粘土稳定剂、3份消泡剂、5份植物胶稳定剂和3份杀菌剂组成，所述交联剂为有机硼溶液，所述有机硼溶液中有机硼的质量分数为2.5％；所述破胶剂由5份过硫酸钾、1份亚硫酸钠和3份胶囊破胶剂组成，所
述胶囊破胶剂中的有效破胶剂成分为过硫酸钾，有效含量≥60％；所述胍胶为羟丙基胍胶，所述助排剂为氟碳表面活性剂，所述破乳剂为ps
‑
639
‑
06，所述液态粘土稳定剂为氯化钾，所述消泡剂为聚醚改性有机硅或805消泡剂，所述植物胶稳定剂为瓜尔胶，所述杀菌剂为甲醛或异噻唑啉酮。
57.本实施例最终所获得的压裂液可以达到压裂施工的要求。
58.实施例2：如图1所示，一种利用聚合物型压裂返排液制备压裂液的方法，按以下步骤进行：
59.一、将压裂返排液注入到沉降池内，自然沉降12h后，大颗粒的杂质沉降至沉降池底部，泵入超声气浮装置中，在400w的超声功率下超声气浮60min，进行超声气浮时，同时投加过氧化氢和通入臭氧，过氧化氢的投加量为0.5l/t，添加双氧水后，还添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为1：1。利用超声气浮破乳去除压裂返排液中的油，然后泵入臭氧催化氧化池内，在50mg/l的臭氧质量浓度下臭氧处理3h，在臭氧催化氧化池内进行臭氧催化氧化时，投加双氧水和臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5l/t，所述臭氧催化填料为硅铝载体臭氧催化填料，投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3，杀灭细菌、脱色、除味、氧化破胶和提高可生化度，经过臭氧处理后的压裂返排液进入压裂水箱曝气，驱除剩余的臭氧，再泵入曝气生物滤池内，在曝气生物滤池内加入纳米氧化锌，所述纳米氧化锌的添加量为0.02～0.04g/l，在曝气生物滤池内的水力停留时间为3h，经曝气生物滤除处理后，去除悬浮固体、降低cod，最后依次经过运行压力为5mpa的低压反渗透过滤和运行压力为10mpa的高压反渗透过滤，进行脱盐，得到反渗透处理后的压裂返排液。
60.二、将0.4份基液、0.004份交联剂、0.00005份破胶剂与99.6份反渗透处理后的压裂返排液混合，基液和交联剂的交联比为100：1，充分搅拌后，得到压裂液；所述的基液由25份胍胶、5份助排剂、4份破乳剂、5份碳酸钠、1份碳酸氢钠、50份液态粘土稳定剂、3份消泡剂、5份植物胶稳定剂和3份杀菌剂组成，所述交联剂为有机硼溶液，所述有机硼溶液中有机硼的质量分数为2.5％；所述破胶剂由5份过硫酸钾、1份亚硫酸钠和3份胶囊破胶剂组成，所述胶囊破胶剂中的有效破胶剂成分为过硫酸钾，有效含量≥60％；所述胍胶为羟丙基胍胶，所述助排剂为氟碳表面活性剂，所述破乳剂为ps
‑
639
‑
06，所述液态粘土稳定剂为氯化钾，所述消泡剂为聚醚改性有机硅或805消泡剂，所述植物胶稳定剂为瓜尔胶，所述杀菌剂为甲醛或异噻唑啉酮。
61.本实施例最终所获得的压裂液可以达到压裂施工的要求。