[發(fā)明專利]一種頁巖氣壓裂返排液達標外排處理工藝方法及其系統

有效

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• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113087295B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設計）人: 楊杰;李靜;林冬;向啟貴;王興睿;王越;胡金燕;趙靚
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F103/10
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 張串串

本發(fā)明公開了一種頁巖氣壓裂返排液達標外排處理工藝方法及其系統，涉及污水處理技術領域，包括依次連接的如下單元：氣浮單元、有效軟化單元、有效混凝沉降單元、活性炭顆粒吸附單元、超濾單元及反滲透單元。通過該系統及工藝方法能有效降低返排液中的濁度、成垢離子(鈣等)，提升膜進水水質，并將膜濃鹽水處理成達到工業(yè)鹽標準的結晶鹽。

技術領域

本發(fā)明涉及污水處理技術領域，具體的涉及一種頁巖氣壓裂返排液達標外排處理工藝方法及其系統。

背景技術

隨著我國能源結構調整步伐的加快，頁巖氣已成為重要的能源接替源之一。頁巖氣田開采壽命可達30～50年，開發(fā)利用價值大，已成為油氣資源領域重要組成部分。水力壓裂作為一種廣泛應用于頁巖氣開采的水力加壓鉆井技術，主要原理是在加壓條件下向井內注入壓裂液，破環(huán)巖層緊密結構形成裂縫，使頁巖氣從巖縫中釋放出來。在頁巖氣壓裂作業(yè)過程中將產生大量壓裂返排液，其含有大量污泥、懸浮物、油、有機物和溶解性鹽類等復雜成分，還含有各種復雜的添加劑。中石油西南油氣田公司在2019年～2025年間計劃的頁巖氣井鉆井數約為2180口，每口頁巖氣井產生壓裂返排液約為1～1.5萬方，預計產生的返排液總量為2180～3270萬方。

目前，中石油西南油氣田公司頁巖氣壓裂返排液的主要處置方式是處理后回用，重慶地區(qū)返排液處理后回用率在90％以上，剩余部分返排液處理后達標外排，四川地區(qū)返排液處理后回用率在85％以上，其余部分用于回注和處理后達標外排。因回注井一般較偏，運輸距離長，導致回注費用高，且回注層和回注井評選較嚴，所以回注井選址難；當頁巖氣井進入采氣階段后，壓裂液需求將明顯降低，返排液處理后回用量將急劇減少，且壓裂液公司對回用水質要求越來越高，這些將導致返排液回注及處理后回用均受限，則返排液處理后達標外排將是未來發(fā)展的新趨勢。

目前，頁巖氣壓裂返排液處理后達標外排工藝主要為預處理+膜法脫鹽，其中預處理主要包括藥劑軟化+混凝，即通過添加如軟化藥劑(石灰+純堿)降低水硬度，軟化加藥量一般通過前期個別樣品室內實驗結果確定加藥量，其次通過添加藥劑(混凝、絮凝劑)沉淀去除懸浮物，大顆粒物質、大分子有機物及無機垢等，混凝加藥量一般也通過前期個別樣品室內實驗結果確定加藥量，最后通過膜處理去除可溶性、小分子有機物及無機離子，最終出水達標外排。

上述現有的工藝存在諸多問題，比如軟化及混凝加藥量一般是憑前期個別樣品室內實驗結果確定，這將造成加藥量不準確，這是因為頁巖氣壓裂返排液水質隨時間變化較大，不同水質最優(yōu)的軟化加藥量不同，若石灰添加量過多或者過少均將導致殘余硬度過高，若碳酸鈉添加量過少將導致出水硬度過大，若碳酸鈉添加過量將導致出水堿度過高，這些均為后端膜脫鹽增加負擔，如膜濃水側發(fā)生無機垢結垢，產生膜污染，在混凝沉淀過程中，若混凝～絮凝劑添加量過少將導致出水濁度增大，若添加量過多將浪費藥劑甚至也會導致出水濁度增大，這些也會增大后端膜污染的風險，甚至導致膜出水達不到外排標準，此外，不適宜的前處理出水進入膜處理單元后，產生的濃鹽水成分復雜，一般含有大量成垢離子(鈣、鹽含量一般在70000mg/L以上，此種濃鹽水處鎂、鋇、鍶、碳酸根)、有機物及其他雜質，且置較困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于：針對現有的頁巖氣壓裂返排液達標外排處理技術的不足，尤其是針對預處理技術的不足，如不同水質的壓裂返排液預處理藥劑投加量不準確，導致不能穩(wěn)定、有效降低水質變化的頁巖氣壓裂返排液的濁度、成垢離子(鈣等)，以及無法產生水質較好、成分較單一(主要含氯化鈉)的膜濃鹽水的問題，本發(fā)明提供一種頁巖氣壓裂返排液達標外排處理工藝方法及其系統，通過該系統及工藝方法能有效降低返排液中的濁度、成垢離子(鈣等)，提升膜進水水質，并將膜濃鹽水處理成達到工業(yè)鹽標準的結晶鹽。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種頁巖氣壓裂返排液達標外排處理工藝方法，包括如下步驟：