油田壓裂返排廢液處理技術(shù)方案
1、油田壓裂返排廢液處理現(xiàn)狀介紹
壓裂工藝是油氣田開發(fā)中的一個重要部分,壓裂的目的主要是改善油氣層滲透能力和解堵等,在新井試油、老區(qū)油井挖潛和單井增產(chǎn)中占有不可替代的位置。因此應(yīng)用比較普遍,但壓裂作業(yè)過程中產(chǎn)生的返排廢液是油田一個不容忽視的污染源。目前,因無有效的處理方法,幾乎各油田都采取在油田邊遠(yuǎn)地區(qū)挖池堆土進(jìn)行集中存放。隨著國家環(huán)保執(zhí)法力度的加大,油井壓裂作業(yè)返排廢液的處理,日益受到各油田的重視。
2、壓裂返排液的特性
油井壓裂作業(yè)返排廢液的特性及污染程度是與壓裂液體系及施工作業(yè)工藝有著密切關(guān)系,因此,不同的油氣田,不同的井深,在壓裂作業(yè)過程中產(chǎn)生的返排廢液的性質(zhì)也是不同的。
油井壓裂作業(yè)返排廢液是一種復(fù)雜的多相分散體系,既有從地層深處帶出的粘土顆粒和巖屑,也含有原油及壓裂液中的有機(jī)和無機(jī)添加劑等污染物質(zhì),組成極為復(fù)雜。有機(jī)添加劑多為苯系衍生物和多環(huán)芳烴化合物,用用生化降解法和普通化學(xué)法難以降解。主要添加劑陰離子聚丙烯酰胺,主鏈為碳碳鏈,側(cè)鏈為酰胺基或水解后的羧基,按照有機(jī)化學(xué)理論,主鏈為碳碳鏈的化合物穩(wěn)定性高,不易降解必須進(jìn)行強(qiáng)氧化降解。特別是注聚壓裂解堵的注入井的返排液為灰黑色溶液,具有刺激性臭味,這是硫酸鹽還原菌代謝的產(chǎn)物。給處理工作帶來很多困難。
從上述可知,壓裂返排液水質(zhì)的不穩(wěn)定性、構(gòu)成極為復(fù)雜和每口作業(yè)井返排液量的波動范圍較大,給處理工藝和設(shè)置構(gòu)件的布置帶來較大的困難。
3、 出水水質(zhì)
對水基壓裂返排液處理,可以達(dá)到污水綜合排放(GB8978-1996)的二級標(biāo)準(zhǔn)。即:CODcr≤120mg/l 石油類≤10mg/l SS≤150mg/l PH:6-9等。
4、 工藝流程
調(diào)質(zhì)緩沖池 →混合反應(yīng)器 →初沉池→電絮凝裝置→二沉池→ 過濾器
首先對返排液在調(diào)質(zhì)緩沖池內(nèi)進(jìn)行簡單的均質(zhì)處理,進(jìn)入混合反應(yīng)器加入幾種具有特殊效能的水處理化學(xué)藥劑進(jìn)行化學(xué)處理,達(dá)到降粘、破乳、去除COD、BOD和降低油及懸浮物含量的目的,出水在初沉罐進(jìn)行經(jīng)初級沉降。此工藝使COD、SS和油去除率在90%左右。
然后再進(jìn)行電化學(xué)處理,即電絮凝處理技術(shù),電絮凝具有強(qiáng)氧化——自產(chǎn)氧化劑;強(qiáng)還原——自產(chǎn)還原劑;絮凝——自產(chǎn)絮凝劑;氣浮——自產(chǎn)氣浮超細(xì)氣泡。電化學(xué)氧化還原法集電氧化還原、電氣浮和電絮凝功能于一體,難生物降解的大有機(jī)高分子在電場的作用下改變了顆粒表面電荷、電位,使其分子鍵斷鏈、破碎,使其一部分與電極釋放的新生亞鐵離子形成羥基絡(luò)合物進(jìn)行絮凝沉淀。另一部分被產(chǎn)生的大量微小氫、氧汽泡吸附、分離上浮。有效地去除了壓裂返排液廢水中的COD、BOD、SS、等多種污染物,去除率可達(dá)80%以上。
經(jīng)電絮凝處理后的返排液最后進(jìn)行過濾處理,選用的濾料是特殊的活性炭,是用含炭為主的物質(zhì)作為原料,經(jīng)高溫炭化和活化而制成的疏水性吸附劑。活性炭的吸附不僅受其孔隙結(jié)構(gòu)的影響,也受其表面化學(xué)性質(zhì)的影響。此活性炭的比表面積很大,其表面又布滿了平均直徑為20~30埃的微孔,因此,活性炭具有很高的吸附能力。此外,活性炭的表面有大量的羥基和羧基等官能團(tuán),可以對各種性質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)吸附、以及靜電引力作用,因此,活性炭還能去除難以生物降解和化學(xué)氧化的物質(zhì);钚蕴勘旧硎欠菢O性的,低溫活化的炭可以生成表面酸性氧化物,高溫生成堿性氧化物;钚蕴坎粌H可以去除水中非極性吸附質(zhì),還可以吸附極性溶質(zhì)。此活性炭一般能夠去除63%-86%的膠體物質(zhì);47-60%的有機(jī)物質(zhì),對油的去除率達(dá)成共識80%以上。并有較好的脫色功能。
說明:整套處理裝置可以做成車載式,便于對不同油井進(jìn)行壓裂作業(yè)時對壓裂返排液的處理同時進(jìn)行。
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