一種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)，其包括：氣固相綜合處理模塊；液相回收模塊；處理池模塊；氧化處理模塊；過濾循環(huán)模塊；其中，在氣固相綜合處理模塊中，對氣相進(jìn)行回收燃燒處理和對固相進(jìn)行回收收集處理；根據(jù)實(shí)際場地工作需要，對上述五個(gè)模塊進(jìn)行分別使用或者組合使用，其根本目的是對壓裂返排液的集中高效處理；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了壓裂返排液的就地直接處理，最終產(chǎn)物可直接燃燒、排放或再次利用，既節(jié)省了運(yùn)輸、處理費(fèi)用，又提高了水資源的利用率，在倡導(dǎo)全民環(huán)保的現(xiàn)在，本處理工藝在油田壓裂現(xiàn)場有較大的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田現(xiàn)場壓裂返排液處理裝備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，本發(fā)明特別涉及一種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]壓裂施工作業(yè)作為常規(guī)及非常規(guī)油氣資源增產(chǎn)的主要手段，其壓裂液體系十分復(fù)雜，而且所含有稠化劑、交聯(lián)劑等多種化學(xué)成分，如聚合物、有機(jī)物、無機(jī)物等，種類繁多、成分復(fù)雜，以至于在壓裂施工結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的壓裂余液組分極其復(fù)雜，其表現(xiàn)為:氣、液、油、固多相存在，液相表現(xiàn)為高C0D、高TDS、高懸浮物，水質(zhì)波動(dòng)性大；是一類處理難度大的油田廢水。
[0003]如果將壓裂余液不經(jīng)過任何處理而外排，將會(huì)對周邊環(huán)境，尤其是對土壤和地表水系造成嚴(yán)重污染。隨著我國對環(huán)境保護(hù)的重視，壓裂返排液對環(huán)境帶來的污染亦是非常嚴(yán)重。經(jīng)由井口采油樹直接排除的壓裂返排液中還懸浮有石英砂、陶粒砂等支撐劑、井內(nèi)巖層碎屑及少量的高低密度原油，這使得壓裂返排液的處理更加困難。一般壓裂返排液有三種處理方式，一是由井場外運(yùn)至聯(lián)合站，與產(chǎn)出水混合處理，放置自行風(fēng)干后填埋，這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對環(huán)境污染大。二是壓裂返排液經(jīng)化學(xué)、物理、生物等各種方法處理后排放，此種方法處理成本高、設(shè)備不成熟、處理規(guī)模小等，不能滿足現(xiàn)代大規(guī)模壓裂作業(yè)的要求。三是壓裂返排液處理后循環(huán)再利用，此種方法適應(yīng)現(xiàn)在日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求，但是需要建立在壓裂返排液處理技術(shù)相當(dāng)成熟的基礎(chǔ)之上，對處理技術(shù)要求更為嚴(yán)格。
[0004]現(xiàn)在所用的壓裂返排液回收處理裝置:如申請?zhí)枮镃N201320145527.4的頁巖氣壓裂返排液回用處理裝置，申請?zhí)枮镃N201320425803.2的一種壓裂返排液處理回收裝置；上述兩種裝置的核心是將非達(dá)標(biāo)的壓裂返排液再次利用，由此可知，其無法將壓裂返排液徹底清理干凈；再如申請?zhí)枮镃N201320009645.2的一種處理油氣田壓裂返排液的裝置，其僅對液體進(jìn)行了處理，在壓裂返排液中有氣液固三種形態(tài)，除了液體對環(huán)境造成污染外，固體和氣體同樣也會(huì)對環(huán)境造成污染，另外，在該專利中，對液體的處理只能達(dá)到符合工業(yè)水標(biāo)準(zhǔn)，并且還需后續(xù)處理。
[0005]由上分析，可以得知現(xiàn)有技術(shù)的壓裂返排液回收處理系統(tǒng)存在以下特點(diǎn)和缺陷；
[0006]1、無法實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的徹底處理，對環(huán)境容易造成二次污染。有的是將非達(dá)標(biāo)水就地再次利用，有的是無法對氣體和固體進(jìn)行處理。
[0007]2、當(dāng)需要對壓裂返排液進(jìn)行徹底處理時(shí)，需要其他設(shè)備來配合完成。上述對比的處理裝置均無法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的徹底處理，當(dāng)與其他設(shè)備進(jìn)行配合使用時(shí)，容易在中間銜接過程出現(xiàn)泄漏情況。各個(gè)裝置配合使用時(shí)，還需要提前進(jìn)行分析，在這種情況下費(fèi)時(shí)費(fèi)力，過多的浪費(fèi)了資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)存在的對壓裂返排液處理不徹底等問題，以及進(jìn)一步地解決配合設(shè)備之間不銜接對環(huán)境造成二次污染等問題。
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)，其技術(shù)方案如下:
[0010]—種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)，包括如下模塊中的一個(gè)或者多個(gè):
[0011]氣固相綜合處理模塊，在氣固相綜合處理模塊內(nèi)對常壓壓裂返排液進(jìn)行氣液固三相分離，將分離出來的氣相和固相分別進(jìn)行回收處理，將分離出來的液相輸送至液相回收模塊；液相回收模塊，該液相回收模塊用于回收由氣固相綜合處理模塊輸送過來的液相，并將液相通過管路輸送至處理池模塊；處理池模塊，該處理池模塊用于去除液相中的浮油和往除油后的液相內(nèi)添加藥品添加劑，并將處理后的液相通過管路輸送至氧化處理模塊；氧化處理模塊，氧化處理模塊對處理池模塊輸送過來的液相進(jìn)行氧化處理，將液相中含有的有機(jī)物質(zhì)和殘余浮油氧化為二氧化碳和水；二氧化碳?xì)怏w根據(jù)自身重力浮出液相，水溶入到液相中，并將處理后的液相通過管路輸送至過濾循環(huán)模塊；和過濾循環(huán)模塊，該過濾循環(huán)模塊將經(jīng)過氧化處理模塊處理后的液相中的大分子水和各種細(xì)菌截留，讓液相中的小分子水濾過，對過濾后的小分子水進(jìn)行檢測；當(dāng)檢測達(dá)標(biāo)則直接排放或回用，當(dāng)檢測未達(dá)標(biāo)則循環(huán)送回液相回收模塊后再次處理；
[0012]上述五個(gè)模塊為相互之間獨(dú)立的個(gè)體，根據(jù)處理現(xiàn)場的不同，選擇上述五個(gè)模塊中的部分模塊進(jìn)行組合連接來構(gòu)成壓裂返排液的處理系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，所述氣固相綜合處理模塊包括:三相分離器，與壓裂返排液噴管相連，用于將壓裂返排液進(jìn)行氣液固三相分離，并將液相輸送至液相回收模塊；氣相回收處理模塊，與三相分離器的氣相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的氣相；和固相回收處理模塊，與三相分離器的固相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的固相。
[0014]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，所述氣固相綜合處理模塊包括:三相分離器，與壓裂返排液噴管相連，用于將壓裂返排液分離成固液相混合物和氣相；氣相回收處理模塊，與三相分離器的氣相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的氣相；和固相回收處理模塊，與三相分離器的發(fā)液口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的固液相混合物，并將固液相混合物分離為固相和液相，對固相進(jìn)行回收處理，將液相輸送至液相回收模塊。
[0015]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，所述氣相回收處理模塊包括:氣相回收裝置，與三相分離器的氣相口相連，用于回收三相分離器分離出來的氣相；和氣相引燃裝置，與氣相回收裝置的排氣口相連，用于引燃?xì)庀嗷厥昭b置排出的氣相。
[0016]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，所述固相回收處理模塊包括:固相回收裝置，與三相分離器的固相口或者發(fā)液口相連，用于回收三相分離器分離出來的固相或者回收三相分離器分離出來的固液相混合物并將固液相混合物分離為固相和液相，將液相輸送至液相回收模塊；和固相收集處理裝置，與固相回收裝置的排出口相連，用于收集和儲(chǔ)存固相回收裝置排出的固相。
[0017]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，所述處理池模塊包括:隔油池；用于容納經(jīng)過液相回收模塊輸送過來的液相；多個(gè)上隔板和多個(gè)下隔板；所述上隔板和所述下隔板相互交錯(cuò)地分別安裝在所述隔油池的頂部與底部，而且所述下隔板位于相鄰的所述上隔板之間；所述上隔板在隔油池的底端留有過水口，使液相從上隔板底端的過水口中通過并將油截留在上隔板處；所述下隔板在所述隔油池的頂端留有過水口，用于為液相提供通過空間，由交互安裝在頂部和底部的上隔板和下隔板將隔油池分割出多級隔油區(qū)；和藥品添加裝置，藥品添加裝置置于最后一級隔油區(qū)上方，用于向最后一級隔油區(qū)的液相內(nèi)添加藥品添加劑。
[0018]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，所述上隔板為三塊，所述下隔板為兩塊；三塊上隔板分布于隔油池頂部，兩塊下隔板分別位于相鄰的上隔板之間，上下隔板將隔油池分為一級隔油區(qū)、二級隔油區(qū)和三級隔油區(qū)，所述藥品添加裝置置于三級隔油區(qū)的上方；進(jìn)一步優(yōu)選一級隔油區(qū)、二級隔油區(qū)和三級隔油區(qū)結(jié)構(gòu)空間比例分別為1:1:3?5。
[0019]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，所述氧化處理模塊包括:氧化容器，用于容納經(jīng)過處理池模塊處理后的液相；臭氧發(fā)生器，安裝在所述氧化容器上部，通過輸氣管為氧化容器內(nèi)的液相提供臭氧；和紫外線發(fā)生器，安裝在所述氧化容器下部，產(chǎn)生與臭氧發(fā)生自由基反應(yīng)的紫外線，進(jìn)而自由基與液相中的有機(jī)物和殘余浮油發(fā)生氧化分解反應(yīng)，將液相中的有機(jī)物和殘余浮油強(qiáng)氧化生成二氧化碳和水；二氧化碳?xì)怏w根據(jù)自身重力浮出液相并通過排氣管排出，水溶入到液相中，液相通過排液口管路輸送至過濾循環(huán)模塊。
[0020]優(yōu)選地，在所述模塊化集成處理系統(tǒng)中，過濾循環(huán)模塊包括:膜過濾裝置，與氧化處理模塊的排液口相連，將氧化處理模塊輸送過來液相中的大分子水截留，允許液相中的小分子水進(jìn)入膜過濾裝置的排水管路；水質(zhì)檢測裝置，設(shè)置在膜過濾裝置的排水管路上，用于檢測小分子水的排放指標(biāo)，由此判斷該排放指標(biāo)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；三通閥門，進(jìn)水端口與水質(zhì)檢測裝置的出水口相連通，三通閥門的第一出水口為排放口，用于將達(dá)標(biāo)水排放或者回收利用；和非達(dá)標(biāo)水循環(huán)裝置，一端與三通閥門的第二出水口相連通，另一端與液相回收模塊的進(jìn)水口相連通，用于將非達(dá)標(biāo)水輸送回液相回收模塊進(jìn)行再次處理；
[0021]進(jìn)一步優(yōu)選所述膜過濾裝置包括:膜池，用于容納經(jīng)過氧化處理模塊氧化后的液相；多組膜片管路，均布放置在所述膜池內(nèi)，用于將氧化后液相中的大分子和各種細(xì)菌截留在在膜片管路外面，允許氧化后液相中的小分子水進(jìn)入膜片管路內(nèi)并進(jìn)一步進(jìn)入膜過濾裝置的排水管路上；再進(jìn)一步優(yōu)選每一組膜片管路包括:陶瓷模架；鑲嵌設(shè)置于陶瓷模架的兩側(cè)面、與陶瓷模架圍出中空空間且對液相進(jìn)行過濾的膜片；和過濾水導(dǎo)出管，一端分別與所述中空空間對應(yīng)連接，另一端匯集至排水管路的進(jìn)水口。
[0022]在對壓裂返排液的處理中，使用氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊五個(gè)模塊的單個(gè)模塊對壓裂返排液進(jìn)行回收處理或者多個(gè)模塊的組合對壓裂返排液進(jìn)行回收處理；
[0023]在對具有初級處理排污池的壓裂現(xiàn)場的返排液進(jìn)行回收時(shí)，單獨(dú)的過濾循環(huán)模塊構(gòu)成處理系統(tǒng)，所述過濾循環(huán)模塊的進(jìn)口端與初級處理排污池的出口端通過管路相連，所述過濾循環(huán)模塊對未達(dá)標(biāo)的液相循環(huán)送回初級處理排污池的進(jìn)口端；
[0024]在對壓裂現(xiàn)場返排液進(jìn)行回收時(shí)，通過氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊五個(gè)模塊的組合來形成處理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓裂現(xiàn)場返排液的回收處理；
[0025]在具有排污池的壓裂現(xiàn)場，通過液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊的組合來形成處理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的回收處理；
[0026]在天然氣井壓裂現(xiàn)場或者頁巖氣井壓裂現(xiàn)場，通過氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊和過濾循環(huán)模塊的組合來形成處理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的回收處理。
[0027]分析可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的模塊化集成處理系統(tǒng)可以為氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊五個(gè)模塊的一個(gè)或者多個(gè)，與此相適應(yīng)，本發(fā)明的五個(gè)模塊可以分別使用，也可組裝使用，以應(yīng)對不同現(xiàn)場需求而定；在對壓裂返排液進(jìn)行處理時(shí)采用了模塊化集成處理方式，由此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的集中高效處理，同時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場需求，對五個(gè)模塊進(jìn)行不同組合來處理現(xiàn)場的壓裂返排液；其目的是實(shí)現(xiàn)壓裂返排液的就地直接處理，最終產(chǎn)物可直接燃燒、排放或再次利用，既節(jié)省了運(yùn)輸、處理費(fèi)用，又提高了水資源的利用率。
[0028]再者，本發(fā)明設(shè)有非達(dá)標(biāo)水循環(huán)裝置，對于非達(dá)標(biāo)水循環(huán)裝置，可以對水質(zhì)檢測裝置檢測不達(dá)標(biāo)的水不用另行通過載體先予以回收再進(jìn)行后續(xù)安全處理，而直接將不達(dá)標(biāo)的水循環(huán)至液相回收模塊再次處理直至達(dá)標(biāo)。
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):由于本發(fā)明采用氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊五個(gè)模塊的單獨(dú)使用或者共同使用，實(shí)現(xiàn)了模塊化集成對壓裂返排液的處理，對于壓裂返排液只需本發(fā)明提供的處理系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)徹底清理，預(yù)防了對環(huán)境造成二次污染的情況。由于本發(fā)明采用了模塊化集成處理，可以根據(jù)現(xiàn)場的需求確定五個(gè)模塊中那個(gè)或者那幾個(gè)模塊來對壓裂返排液進(jìn)行處理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的邏輯示意圖。
[0031]圖2為本發(fā)明處理池模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3為本發(fā)明氧化處理模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖4為本發(fā)明膜過濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖5為本發(fā)明膜片管路的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0036]如圖1所示，本發(fā)明的壓裂返排液集成處理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例主要包括氣固相綜合處理模塊A ;液相回收模塊B ;處理池模塊C ;氧化處理模塊D ;過濾循環(huán)模塊E。
[0037]井口噴出的高壓壓裂返排液經(jīng)過耐壓管匯及減壓閥的進(jìn)液口，將高壓壓裂返排液變?yōu)槌簤毫逊蹬乓汉筮M(jìn)入氣固相綜合處理模塊A，在氣固相綜合處理模塊A內(nèi)對常壓壓裂返排液進(jìn)行氣液固三相分離，將分離出來的氣相和固相分別進(jìn)行回收處理，將分離出來的液相輸送至液相回收模塊B ;液相回收模塊B用于回收由氣固相綜合處理模塊A輸送過來的液相，并將液相通過管路輸送至處理池模塊C，處理池模塊C用于去除液相中的浮油和往除油后的液相內(nèi)添加藥品添加劑，并將處理后的液相通過管路輸送至氧化處理模塊D，氧化處理模塊D對處理池模塊C輸送過來的液相進(jìn)行氧化處理，將液相中含有的有機(jī)物質(zhì)和殘余浮油氧化為二氧化碳和水；二氧化碳?xì)怏w根據(jù)自身重力浮出液相，水溶入到液相中，并將液相通過管路輸送至過濾循環(huán)模塊E，在過濾循環(huán)模塊E中，將液相中的大分子水和各種細(xì)菌截留，讓液相中的小分子水濾過，對過濾后的小分子水進(jìn)行檢測；當(dāng)檢測達(dá)標(biāo)則直接排放或回用，當(dāng)檢測未達(dá)標(biāo)則循環(huán)送回液相回收模塊B后再次處理。
[0038]氣固相綜合處理模塊A包括三相分離器，與壓裂返排液噴管相連，用于將壓裂返排液進(jìn)行氣液固三相分離；氣相回收處理模塊，與三相分離器的氣相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的氣相；固相回收處理模塊，與三相分離器的固相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的固相。
[0039]為了能夠?qū)θ喾蛛x器分離出來的氣體進(jìn)行無害化排放，氣相回收處理模塊包括:氣相回收裝置，與三相分離器的氣相口相連，用于回收三相分離器分離出來的氣相；和氣相引燃裝置，與氣相回收裝置的排氣口相連，用于引燃?xì)庀嗷厥昭b置排出的氣相。
[0040]為了方便對三相分離器分離出來的固體進(jìn)行收集和儲(chǔ)存，固相回收處理模塊包括:固相回收裝置，與三相分離器的固相口相連，用于回收三相分離器分離出來的固相；和固相收集處理裝置，與固相回收裝置的排出口相連，用于收集和儲(chǔ)存固相回收裝置排出的固相。
[0041]為了能夠?qū)毫逊蹬乓褐械母∮瓦M(jìn)行有效隔除，使后續(xù)處理的油水比達(dá)標(biāo)，本實(shí)施例所采用的處理池模塊C，如圖2所示包括隔油池11 ;用于容納經(jīng)過液相回收模塊B輸送過來的液相；多個(gè)上隔板12和多個(gè)下隔板13，上隔板12的數(shù)量比下隔板13的數(shù)量多一個(gè)(上隔板12的數(shù)量也就是隔油池11的級數(shù)根據(jù)實(shí)際情況而定，下隔板13要求位于相鄰的上隔板12之間，以起到引導(dǎo)水流動(dòng)的作用和緩沖進(jìn)液的作用)；上隔板12和下隔板13相互交錯(cuò)地安裝在所述隔油池11內(nèi)(如果隔油池11為圓形筒時(shí)，則上隔板12、下隔板13均為弓形，其中上隔板12、下隔板13的弧形邊與隔油池11池壁緊密相接，只不過是上隔板12的弧形邊在上，弦邊在下；下隔板13的弧形邊在下，弦邊在上(也即上隔板12固定于隔油池11的頂部，下隔板13固定于隔油池11的底部))；上隔板12在隔油池11的底端留有過水口，使液相從上隔板12底端的過水口中通過并將油截留在上隔板12處；下隔板13在隔油池11的頂端留有過水口，用于為液相提供通過空間。這樣由交互安裝在頂部和底部的上隔板12和下隔板13將隔油池分割出多級隔油區(qū)。由于水油密度的不同，液相在一級隔油區(qū)內(nèi)會(huì)形成分層，油層漂浮于液層表面，液相在一級隔油區(qū)內(nèi)經(jīng)過上隔板12底端的過水口濾過進(jìn)入二級隔油區(qū)，在二級隔油區(qū)內(nèi)再進(jìn)行分層，依次類推，將浮油從液相中分離出來；和藥品添加裝置14，藥品添加裝置14置于最后一級隔油區(qū)上方，通過藥品添加裝置14將絮凝劑、脫穩(wěn)劑、PH值調(diào)節(jié)劑等各種藥品添加劑中的一種或多種加入到最后一級隔油區(qū)內(nèi)。多級隔油處理過程的級數(shù)，可根據(jù)壓裂返排液中的油水比來確定，油含量大時(shí)隔油處理要多次進(jìn)行，最終進(jìn)行膜過濾過程的液相中的油水比應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)排放值，隔油處理達(dá)到的油水比一般要根據(jù)后面使用的過濾循環(huán)模塊E的膜片性能來決定，比如膜片性能差一些時(shí)就需要處理池模塊C處理后的液相中油含量更低，比如通過增加隔油級別的方式。
[0042]為了更好地使隔板起到隔油效果，優(yōu)選上隔板12的弦邊距離隔油池11底部的高度低于下隔板13的弦邊距離隔油池11底部的高度，即上下隔板在高度上有重疊，而且優(yōu)選二者重疊的高度為上隔板12高度(弓高h(yuǎn))的1/3?2/3，進(jìn)一步優(yōu)選重疊高度在l/2h左右。此外，優(yōu)選上隔板12的高度h為隔油池11高度H的2/3?3/4。
[0043]以圖2為例，隔油池11內(nèi)隔板分為上隔板12與下隔板13，上隔板12固定于隔油池11的頂部，下隔板13固定于隔油池11的底部，其中三塊上隔板12分布于隔油池11頂部，兩塊下隔板13分別位于相鄰上隔板12之間的位置，上下隔板將隔油池11分為三部分，稱為三級隔油區(qū)(隔油池11的級數(shù)由上隔板12的數(shù)量確定，圖2中最左側(cè)的隔油板與池壁之間為一級隔油區(qū))，液相進(jìn)入隔油池11后，先進(jìn)入一級隔油區(qū)，由于水油密度的不同，液相分層，油層浮于液層表面，液層經(jīng)由上隔板12下面的缺口進(jìn)入二級隔油區(qū)，再次進(jìn)行油水分離，液層經(jīng)由二級隔油區(qū)上隔板12下部的缺口進(jìn)入三級隔油區(qū)，依次類推，三次液油分離后的液相經(jīng)三級隔油區(qū)上隔板12的下部缺口排出。當(dāng)選三級隔油區(qū)時(shí)，一級、二級和三級隔油區(qū)結(jié)構(gòu)空間比例分別為1:1:3?5，這樣設(shè)計(jì)才能方便藥品添加裝置14放置在三級隔油區(qū)上方。
[0044]為了能夠在氧化處理過程中將液相中有機(jī)物和殘余浮油進(jìn)行氧化，氧化處理模塊D，如圖3所示包括氧化容器21，用于容納經(jīng)過處理池模塊C處理后的液相；臭氧發(fā)生器22，安裝在所述氧化容器21上部，通過輸氣管24為氧化容器21內(nèi)的液相提供臭氧；和紫外線發(fā)生器23，安裝在所述氧化容器21下部，產(chǎn)生與臭氧發(fā)生自由基反應(yīng)的紫外線，進(jìn)而自由基與液相中的有機(jī)物和殘余浮油發(fā)生氧化分解反應(yīng)，將液相中的有機(jī)物和殘余浮油強(qiáng)氧化生成二氧化碳和水；二氧化碳?xì)怏w根據(jù)自身重力浮出液相通過排氣管25排出，水溶入液相，液相通過排液口管路輸送至過濾循環(huán)模塊E。
[0045]過濾循環(huán)模塊E包括:膜過濾裝置，與氧化處理模塊D的排液口相連，將氧化處理模塊D輸送過來液相中的大分子水和各種細(xì)菌截留，允許液相中的小分子水進(jìn)入膜過濾裝置的排水管路35 ;水質(zhì)檢測裝置，設(shè)置在膜過濾裝置的排水管路35上，用于檢測小分子水的排放指標(biāo)，由此判斷該排放指標(biāo)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；三通閥門，進(jìn)水端口與水質(zhì)檢測裝置的出水口相連通，三通閥門的第一出水口為排放口，用于將達(dá)標(biāo)水排放或者回收利用；和非達(dá)標(biāo)水循環(huán)裝置，一端與三通閥門的第二出水口相連通，另一端與液相回收模塊B的進(jìn)水口相連通，用于將非達(dá)標(biāo)水輸送回液相回收模塊B進(jìn)行再次處理。
[0046]為了盡量將液相中的大分子水截留，以便于后續(xù)檢測處理，本實(shí)施例采用的膜過濾裝置，如圖4、圖5所示包括膜池31，用于容納經(jīng)過氧化處理模塊D氧化后的液相；多組膜片管路，均布放置在所述膜池31內(nèi)(由膜片卡槽固定在膜池內(nèi))，用于將氧化后液相中的大分子水和各種細(xì)菌截留在在膜片管路外面，允許氧化后的小分子水進(jìn)入膜片管路內(nèi)并進(jìn)一步進(jìn)入膜過濾裝置的排水管路35上。
[0047]每一組膜片管路包括:陶瓷模架32 ;安裝在(準(zhǔn)確地說是鑲嵌在)陶瓷模架32兩側(cè)面的膜片34 (超濾膜)和通過陶瓷模架32上設(shè)置有的通孔安裝在陶瓷模架32上的過濾水導(dǎo)出管33。位于陶瓷模架32兩側(cè)的膜片34與陶瓷模架32構(gòu)成一個(gè)中空容器，液相經(jīng)由膜片34將氧化后的小分子水濾入中空容器內(nèi)，再通過過濾水導(dǎo)出管33導(dǎo)出。過濾水導(dǎo)出管33的一端與中空容器對應(yīng)連接，另一端匯集至排水管路35的進(jìn)水口。膜片34的數(shù)量及種類根據(jù)返排液特點(diǎn)選擇，膜片34可以為平面膜、管式膜、陶瓷中空纖維膜、核徑蝕刻模等，液相經(jīng)過膜過濾，可以去除其中的細(xì)菌、可溶性物質(zhì)、大分子物質(zhì)及有色物質(zhì)等一切大于選擇的膜孔物質(zhì)。本發(fā)明優(yōu)選的膜片為陶瓷中空纖維膜，陶瓷中空纖維膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性以及優(yōu)越的分離性能，尤其適用有油田壓裂現(xiàn)場的苛刻條件下使用。
[0048]如圖1所示，井口噴出的高壓壓裂返排液經(jīng)過耐壓管匯及減壓閥的進(jìn)液口，將高壓壓裂返排液變?yōu)槌簤毫逊蹬乓汉筮M(jìn)入三相分離器，在三相分離器內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣相、液相和固相的分離；將分離后的氣相通過三相分離器上端的氣相排出口輸送至氣相回收裝置再通過氣相引燃裝置進(jìn)行燃燒；
[0049]將分離后的固相通過三相分離器下端的固相排出口送至固相回收裝置進(jìn)行回收，在需要進(jìn)行儲(chǔ)存或者運(yùn)輸時(shí)，開啟固相回收裝置的排污泵，將固相污染物輸送至固相收集處理裝置進(jìn)行儲(chǔ)存或者運(yùn)輸至處理地點(diǎn)進(jìn)行處理。
[0050]將分離后的液相通過三相分離器的液相排出口輸送至液相回收模塊B內(nèi)，液相回收模塊B儲(chǔ)存量將滿時(shí)，在通過液相回收模塊B的排出口將液相輸送至隔油池11，在隔油池11內(nèi)的第一級和第二級隔油池內(nèi)將液相中的大部分浮油去除，第一級和第二級隔油池還起到進(jìn)液緩沖作用，在第三級隔油池內(nèi)添加化學(xué)絮凝劑，優(yōu)選為聚丙烯酰胺(所述聚丙烯酰胺能使液相中的懸浮物質(zhì)通過電中和，起架橋吸附作用和絮凝作用)，根據(jù)油井、氣井及頁巖氣井返排液的不同，可以減少或增加每級數(shù)量級尺寸；然后將添加過化學(xué)絮凝劑的液相輸送至氧化處理模塊D內(nèi)；
[0051]在氧化處理模塊D中，對液相進(jìn)行氧化，具體是由臭氧發(fā)生器22產(chǎn)生臭氧，臭氧與紫外線發(fā)生器23 (如紫外燈等)發(fā)射的紫外線發(fā)生反應(yīng)，將液相中的有機(jī)物和殘余浮油氧化為二氧化碳和水，二氧化碳?xì)怏w通過排氣管25排出，水融入液相中，氧化處理模塊D將液相輸送至過濾循環(huán)模塊E ；
[0052]在過濾循環(huán)模塊E中:液相進(jìn)入膜過濾裝置，膜過濾裝置的多組膜片管路將液相中的大分子水和各種細(xì)菌截留，讓液相中的小分子水濾過，并將小分子水通過多組過濾水導(dǎo)出管33送至水質(zhì)檢測裝置內(nèi)檢測，當(dāng)水達(dá)標(biāo)時(shí)，開通三通閥門的第一出水口，將達(dá)標(biāo)水直接排放或回用，此時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場需要來對達(dá)標(biāo)水進(jìn)行處理，可以回注地層，也可以回收再利用，由于下一步處理過程不同，所以對水質(zhì)達(dá)標(biāo)的要求也不相同；比如:若將達(dá)標(biāo)水引入稀釋能力較小的河湖作為城鎮(zhèn)景觀用水和一般回用水等用途時(shí)，則按照GB18918-2002 —級排放標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；若將達(dá)標(biāo)水排入GB3838地表水III類功能水域(劃定的飲用水水源保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外)，GB3097海水二類功能水域和湖、庫等封閉或者半封閉水域時(shí)，則按照GB18918-2002 —級排放標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；若將達(dá)標(biāo)水排入GB3838地表水IV、V類功能水域或者GB3097海水三、四類功能海域，則按照GB18918-2002 二級排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。所述不同的水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求，均可通過所述壓裂返排液模塊化集成處理工藝實(shí)現(xiàn)；
[0053]當(dāng)水不達(dá)標(biāo)時(shí)，開通三通閥門的第二出水口，將非達(dá)標(biāo)水輸送至非達(dá)標(biāo)水循環(huán)裝置13，由非達(dá)標(biāo)水循環(huán)裝置13將非達(dá)標(biāo)水輸送回液相回收模塊B再處理。
[0054]作為另一種改進(jìn)，在三相分離器中將壓裂返排液分離為固液相混合物以及氣相，氣相通過氣相回收處理模塊進(jìn)行回收處理，固液相混合物通過三相分離器的發(fā)液口輸送至固相回收裝置，在固相回收裝置內(nèi)將固液相混合物分離成液相和固相，將分離出來的固相輸送至固相收集處理裝置加以處理；并將分離出來的液相輸送至液相回收模塊B。
[0055]在液相回收模塊B、處理池模塊C、氧化處理模塊D和過濾循環(huán)模塊E內(nèi)均開有固相沉積口，定期對液相回收模塊B、處理池模塊C、氧化處理模塊D和過濾循環(huán)模塊E內(nèi)的固相進(jìn)行回收，并將回收的固相輸送至固相收集處理裝置加以處理。
[0056]由上描述可知，本優(yōu)選實(shí)施例將膜化和氧化集成使用，使得本優(yōu)選實(shí)施例能夠快速高效實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的模塊化集成處理。
[0057]膜過濾過程可以完全徹底的清除直徑大于膜孔的大分子水，但單獨(dú)使用膜過濾法又會(huì)導(dǎo)致膜的負(fù)擔(dān)過大，容易堵塞，使用壽命降低，且污水中污染物的數(shù)量對膜過濾法的處理量有影響，污染物過多會(huì)導(dǎo)致膜的處理能力下降。因此，將氧化過程置于膜過濾過程之前，氧化過程將液相中的有機(jī)物和殘余浮油進(jìn)行分解，減輕了膜過濾裝置的壓力，降低了膜過濾裝置中膜片堵塞的可能性，延長了膜片的清洗周期，提高了膜片的使用壽命，且較低的污染物密度使得膜過濾過程可以順利的進(jìn)行。
[0058]將氧化處理模塊D的高級氧化法和過濾循環(huán)模塊E的膜過濾法相結(jié)合使用可以提高處理效率，減少設(shè)備體積，提高設(shè)備使用壽命，更好的為壓裂返排液的處理提供服務(wù)。
[0059]如圖1所示，本發(fā)明的壓裂返排液集成處理系統(tǒng)分為五個(gè)模塊，這五個(gè)模塊可分別使用，也可組裝使用，以應(yīng)對不同現(xiàn)場需求。如，
[0060]氣固相綜合處理模塊A、液相回收模塊B、處理池模塊C、氧化處理模塊D和過濾循環(huán)模塊E的組合形成的處理系統(tǒng)，可以用于一切壓裂現(xiàn)場返排液使用；
[0061]在對具有初級處理排污池的壓裂現(xiàn)場的返排液進(jìn)行回收時(shí)，單獨(dú)的過濾循環(huán)模塊構(gòu)成處理系統(tǒng)，所述過濾循環(huán)模塊的進(jìn)口端與初級處理排污池的出口端通過管路相連，所述過濾循環(huán)模塊將初級處理排污池處理后的液相中的大分子水和各種細(xì)菌截留，讓液相中的小分子水濾過，對過濾后的小分子水進(jìn)行檢測；當(dāng)檢測達(dá)標(biāo)則直接排放或回用，當(dāng)檢測未達(dá)標(biāo)則循環(huán)送回初級處理排污池的進(jìn)口端；優(yōu)選將所述初級處理排污池設(shè)置為3?5層階梯狀處理池，進(jìn)一步優(yōu)選在倒數(shù)第2、3層的階梯狀處理池內(nèi)添加化學(xué)劑并攪拌處理。
[0062]液相回收模塊B、處理池模塊C、氧化處理模塊D和過濾循環(huán)模塊E的組合形成的處理系統(tǒng)，可以用于現(xiàn)場具有排污池的壓裂現(xiàn)場；
[0063]氣固相綜合處理模塊A、液相回收模塊B、處理池模塊C和過濾循環(huán)模塊E的組合形成的處理系統(tǒng)，可以用于天然氣井壓裂現(xiàn)場或者頁巖氣井現(xiàn)場。
[0064]本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的集中高效處理，高級氧化與膜過濾的綜合利用，實(shí)現(xiàn)了壓裂返排液的就地直接處理，最終產(chǎn)物可直接燃燒、排放或再次利用，既節(jié)省了運(yùn)輸、處理費(fèi)用，又提高了水資源的利用率，在倡導(dǎo)全民環(huán)保的現(xiàn)在，本處理工藝在油田壓裂現(xiàn)場有較大的應(yīng)用前景。
[0065]綜上，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)如下有益效果:
[0066]一、可以對壓裂返排液進(jìn)行模塊化集中處理。
[0067]二、對壓裂返排液處理徹底，保護(hù)了環(huán)境。
[0068]三、提高了水資源的重復(fù)利用率。
[0069]由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
【權(quán)利要求】
1.一種壓裂返排液模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于，包括如下模塊中的一個(gè)或者多個(gè): 氣固相綜合處理模塊，在氣固相綜合處理模塊內(nèi)對常壓壓裂返排液進(jìn)行氣液固三相分離，將分離出來的氣相和固相分別進(jìn)行回收處理，將分離出來的液相輸送至液相回收模塊； 液相回收模塊，該液相回收模塊用于回收由氣固相綜合處理模塊輸送過來的液相，并將液相通過管路輸送至處理池模塊； 處理池模塊,該處理池模塊用于去除液相中的浮油和往除油后的液相內(nèi)添加藥品添加齊?，并將處理后的液相通過管路輸送至氧化處理模塊； 氧化處理模塊，氧化處理模塊對處理池模塊輸送過來的液相進(jìn)行氧化處理，將液相中含有的有機(jī)物質(zhì)和殘余浮油氧化為二氧化碳和水；二氧化碳?xì)怏w根據(jù)自身重力浮出液相，水溶入到液相中，并將處理后的液相通過管路輸送至過濾循環(huán)模塊；和 過濾循環(huán)模塊，該過濾循環(huán)模塊將經(jīng)過氧化處理模塊處理后的液相中的大分子水和各種細(xì)菌截留，讓液相中的小分子水濾過，對過濾后的小分子水進(jìn)行檢測；當(dāng)檢測達(dá)標(biāo)則直接排放或回用，當(dāng)檢測未達(dá)標(biāo)則循環(huán)送回液相回收模塊后再次處理； 上述五個(gè)模塊為相互之間獨(dú)立的個(gè)體，根據(jù)處理現(xiàn)場的不同，選擇上述五個(gè)模塊中的部分模塊進(jìn)行組合連接來構(gòu)成壓裂返排液的處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于:所述氣固相綜合處理模塊包括: 三相分離器，與壓裂返排液噴管相連，用于將壓裂返排液進(jìn)行氣液固三相分離，并將液相輸送至液相回收模塊； 氣相回收處理模塊，與三相分離器的氣相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的氣相；和 固相回收處理模塊，與三相分離器的固相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的固相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于:所述氣固相綜合處理模塊包括: 三相分離器，與壓裂返排液噴管相連，用于將壓裂返排液分離成固液相混合物和氣相； 氣相回收處理模塊，與三相分離器的氣相口相連，用于回收處理三相分離器分離出來的氣相；和 固相回收處理模塊，與三相分尚器的發(fā)液口相連，用于回收處理三相分尚器分尚出來的固液相混合物，并將固液相混合物分離為固相和液相，對固相進(jìn)行回收處理，將液相輸送至液相回收模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于:所述氣相回收處理模塊包括: 氣相回收裝置，與三相分離器的氣相口相連，用于回收三相分離器分離出來的氣相；和 氣相引燃裝置，與氣相回收裝置的排氣口相連，用于引燃?xì)庀嗷厥昭b置排出的氣相。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于:所述固相回收處理模塊包括: 固相回收裝置，與三相分離器的固相口或者發(fā)液口相連，用于回收三相分離器分離出來的固相或者回收三相分離器分離出來的固液相混合物并將固液相混合物分離為固相和液相，將液相輸送至液相回收模塊；和 固相收集處理裝置，與固相回收裝置的排出口相連，用于收集和儲(chǔ)存固相回收裝置排出的固相。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于:所述處理池模塊包括: 隔油池；用于容納經(jīng)過液相回收模塊輸送過來的液相； 多個(gè)上隔板和多個(gè)下隔板；所述上隔板和所述下隔板相互交錯(cuò)地分別安裝在所述隔油池的頂部與底部，而且所述下隔板位于相鄰的所述上隔板之間；所述上隔板在隔油池的底端留有過水口，使液相從上隔板底端的過水口中通過并將油截留在上隔板處；所述下隔板在所述隔油池的頂端留有過水口，用于為液相提供通過空間，由交互安裝在頂部和底部的上隔板和下隔板將隔油池分割出多級隔油區(qū)；和 藥品添加裝置，藥品添加裝置置于最后一級隔油區(qū)上方，用于向最后一級隔油區(qū)的液相內(nèi)添加藥品添加劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述上隔板為三塊，所述下隔板為兩塊；三塊上隔板分布于隔油池頂部，兩塊下隔板分別位于相鄰的上隔板之間，上下隔板將隔油池分為一級隔油區(qū)、二級隔油區(qū)和三級隔油區(qū)，所述藥品添加裝置置于三級隔油區(qū)的上方； 優(yōu)選一級隔油區(qū)、二級隔油區(qū)和三級隔油區(qū)結(jié)構(gòu)空間比例分別為1:1:3?5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于:氧化處理模塊包括: 氧化容器，用于容納經(jīng)過處理池模塊處理后的液相；臭氧發(fā)生器，安裝在所述氧化容器上部，通過輸氣管為氧化容器內(nèi)的液相提供臭氧；和紫外線發(fā)生器，安裝在所述氧化容器下部，產(chǎn)生與臭氧發(fā)生自由基反應(yīng)的紫外線，進(jìn)而自由基與液相中的有機(jī)物和殘余浮油發(fā)生氧化分解反應(yīng)，將液相中的有機(jī)物和殘余浮油強(qiáng)氧化生成二氧化碳和水；二氧化碳?xì)怏w根據(jù)自身重力浮出液相并通過排氣管排出，水溶入到液相中，液相通過排液口管路輸送至過濾循環(huán)模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于:過濾循環(huán)模塊包括: 膜過濾裝置，與氧化處理模塊的排液口相連，將氧化處理模塊輸送過來液相中的大分子水截留，允許液相中的小分子水進(jìn)入膜過濾裝置的排水管路； 水質(zhì)檢測裝置，設(shè)置在膜過濾裝置的排水管路上，用于檢測小分子水的排放指標(biāo)，由此判斷該排放指標(biāo)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)； 三通閥門，進(jìn)水端口與水質(zhì)檢測裝置的出水口相連通，三通閥門的第一出水口為排放口，用于將達(dá)標(biāo)水排放或者回收利用；和 非達(dá)標(biāo)水循環(huán)裝置，一端與三通閥門的第二出水口相連通，另一端與液相回收模塊的進(jìn)水口相連通，用于將非達(dá)標(biāo)水輸送回液相回收模塊進(jìn)行再次處理； 優(yōu)選所述膜過濾裝置包括: 膜池，用于容納經(jīng)過氧化處理模塊氧化后的液相； 多組膜片管路，均布放置在所述膜池內(nèi)，用于將氧化后液相中的大分子和各種細(xì)菌截留在在膜片管路外面，允許氧化后液相中的小分子水進(jìn)入膜片管路內(nèi)并進(jìn)一步進(jìn)入膜過濾裝置的排水管路上； 進(jìn)一步優(yōu)選每一組膜片管路包括: 陶瓷模架； 鑲嵌設(shè)置于陶瓷模架的兩側(cè)面、與陶瓷模架圍出中空空間且對液相進(jìn)行過濾的膜片；和 過濾水導(dǎo)出管，一端分別與所述中空空間對應(yīng)連接，另一端匯集至排水管路的進(jìn)水口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化集成處理系統(tǒng)，其特征在于: 在對壓裂返排液的處理中，使用氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊五個(gè)模塊的單個(gè)模塊對壓裂返排液進(jìn)行回收處理或者多個(gè)模塊的組合對壓裂返排液進(jìn)行回收處理； 在對具有初級處理排污池的壓裂現(xiàn)場的返排液進(jìn)行回收時(shí)，單獨(dú)過濾循環(huán)模塊構(gòu)成處理系統(tǒng)，所述過濾循環(huán)模塊的進(jìn)口端與初級處理排污池的出口端通過管路相連，所述過濾循環(huán)模塊對未達(dá)標(biāo)的液相循環(huán)送回初級處理排污池的進(jìn)口端； 在對壓裂現(xiàn)場返排液進(jìn)行回收時(shí)，通過氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊五個(gè)模塊的組合來形成處理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓裂現(xiàn)場返排液的回收處理； 在具有排污池的壓裂現(xiàn)場，通過液相回收模塊、處理池模塊、氧化處理模塊和過濾循環(huán)模塊的組合來形成處理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的回收處理；在天然氣井壓裂現(xiàn)場或者頁巖氣井壓裂現(xiàn)場，通過氣固相綜合處理模塊、液相回收模塊、處理池模塊和過濾循環(huán)模塊的組合來形成處理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓裂返排液的回收處理。
【文檔編號(hào)】C02F103/10GK104355468SQ201410594658
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李磊, 馮曉寧 申請人:李磊