油井壓裂反排液處理裝置設(shè)計

1、油井壓裂返排液處理裝置設(shè)計選題背景及意義壓裂液的來源壓裂作為油藏的主要增產(chǎn)措施已得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。壓裂液是壓裂 技術(shù)的重要組成部分。其性能應(yīng)滿足如下施工作業(yè)要求：有效的懸浮和輸送支 撐劑的能力；濾失少；低摩阻；低殘渣易返排；熱穩(wěn)定性和抗剪切性能；與地 層巖石和地下液體的配伍性。為滿足這些性能要求，壓裂液體系往往需要十幾 個種類的添加劑，如： （ 1）殺菌劑；（2）穩(wěn)定劑；（3）粘土穩(wěn)定劑；（4）聚合 物；（ 5）水合緩沖劑；（6）緩沖劑；（7）表面活性劑 ;（8） 苛性堿；（9）延遲添 加劑；（10）高溫穩(wěn)定劑；（11）抑鐵劑；（12）交聯(lián)劑；（13）交聯(lián)穩(wěn)定劑（活 性劑）；（14）破解

2、劑；（15）破解酸等。壓裂反排液的特點作業(yè)排出的殘余壓裂液中，含有胍膠、甲醛、石油類及其它各種添加劑。眾多添加劑的加入使壓裂液具有高的 co值，高穩(wěn)定性，高粘度等特 點。而且由于添加劑種類繁多，使co值的降低難度較大。特別是一些不易凈化 的親水性有機添加劑，難以從廢水中除去。壓裂反排液的危害壓裂返排液對環(huán)境的危害極大。由于其在污染物成份復(fù)雜且較穩(wěn)定 , 在自然力（ 如氧氣 ） 的作用下很難被降解。這些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入水處理系統(tǒng)后將嚴(yán)重 擾亂生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行 , 如大量消耗水處理藥劑或降低水處理劑的處理效果 影響水體中油及有害離子的去除 , 影響水處理過程中所產(chǎn)生的污泥沉降 , 嚴(yán)重 污染濾料等

3、, 并且其大多礦化度較高 , 含有原油、甲醛類及酚類等有害物質(zhì) , 對當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)有較大影響 , 從而造成處理后水質(zhì)達(dá)不到注入水水質(zhì)要求 , 對油 田的生產(chǎn)和長遠(yuǎn)發(fā)展造成不可估量的損失。本設(shè)計針對油井的分布和壓裂作業(yè)的特點，經(jīng)過認(rèn)真的考慮、研究，本著 所占空間少，方便快捷，處理效率高的原則來制定污水處理方案。設(shè)計容及可行性分析1、設(shè)計容設(shè)計名稱：日處理50m3油井壓裂返排液系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計規(guī)模：日處理50m3油井壓裂返排液主要設(shè)計容：壓裂反排液一體化處理專用車一輛2、 可行性分析目前壓裂反排液處理的一些方法微電解法對壓裂返排廢水的處理微電解法又稱為電解法 , 它集氧化還原、絮凝吸附、催化氧化、絡(luò)合及

4、電 沉積等作用于一體。鑄鐵屑是由鐵素體和碳滲體構(gòu)成 , 在廢水中形成許多微原 電池。碳的電位高 , 形成無數(shù)微陰極 , 鐵的電位低 , 成為微陽極。為促進(jìn)電化 學(xué)反應(yīng) , 可在鐵屑中混入部分含炭粒料 , 鑄鐵屑與含炭粒料接觸 , 形成較大的 原電池由于電化學(xué)反應(yīng)在溶液中形成電場效應(yīng) , 破壞溶液中分散的膠體粒子的 穩(wěn)定體系 , 膠體粒子向相反電荷的電極移動 , 沉積或吸附在電極上 , 從而去除 廢水中的懸浮態(tài)和膠體態(tài)的污染物質(zhì)。電極反應(yīng)產(chǎn)物具有高的化學(xué)活性 , 其中 新生原子態(tài)的H和新生態(tài)的Fe2+能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原作用，破壞有機高分子的發(fā)色或助色基團 , 失去發(fā)色能力 , 使大

5、分子物質(zhì)分解為小分 子物質(zhì)，使難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成易降解的物質(zhì)。新生態(tài)的Fe2+和 Fe3+是良好的絮凝劑, 能進(jìn)一步吸附廢水中的污染物以降低其表面能 , 最終聚結(jié)成較大的絮 體而沉淀。（2）生物法對壓裂返排液的處理微生物廣泛分布于土壤、空氣和水體等自然環(huán)境中。廢水和微生物群體在 處理構(gòu)筑物中充分接觸時 , 一方面微生物通過分解代謝 , 使廢水中呈溶解和膠 體狀態(tài)的有機污染物被降解而無機化 , 使廢水得以凈化 ; 另一方面部分有機物 則被合成為微生物的細(xì)胞質(zhì)。微生物的細(xì)胞質(zhì)雖然也是有機物質(zhì) , 但微生物是 以懸浮狀態(tài)存在于水中的 , 相對地說個體比較大 , 也比較容易凝聚 , 可以同廢 水中的其

6、它一些物質(zhì) （ 包括一些被吸附的有機物和某些無機的氧化產(chǎn)物以及菌 體的排泄物 ） 通過物理凝聚作用一起沉淀或上浮 , 從而與廢水分離。（3）固化法固化技術(shù)的機理是利用一定的化學(xué)添加劑 （ 固化劑）使其失穩(wěn)脫水，固化劑 分別與其中的水分發(fā)生劇烈的水化反應(yīng)，與有機物及固相顆粒交聯(lián)絮凝，形成 固相一固化劑一水的水化絮凝體系，通過自凝膠結(jié)和包膠作用，轉(zhuǎn)變成不可逆 的常態(tài)體系?；炷?。常用混凝劑有 PFS Al 2(SO4) 3 Fe2(SO4) 3 FeCl 3 AlCl 3 PAC催化氧化法Fenton 試劑氧化 次氯酸鈉氧化 納米光催化氧化 超臨界 水氧化過濾吸附法濾料濾池 壓力濾罐 SSF 污水

7、凈化機 活性炭吸附目前壓裂反排液處理的一些工藝目前壓裂反排液處理主要技術(shù)為生物處理、 物化處理和化學(xué)處 理，綜合 起來可以分成以下五種主要處理工藝：絮凝離心微波無極紫外光氧化電解工藝；微波輻射處理環(huán)境污染物是近幾年來發(fā)展起來的又一個新興的研究領(lǐng)域， 目前主要集中在處理土壤、氣體中的污染物，以及活性炭吸附再生等方面。杰、 暉、曾慶福把此技術(shù)應(yīng)用于印染污水的處理用使其脫色率一般都能達(dá)到95以上，CO去除率一般能達(dá)到70%以上，廢水顏色由深蘭色變?yōu)闊o色。由于油田壓 裂廢液與印染污水有許多相似之處，比如污染物分子量過大難以生物降解， COD 值偏高難以去除，顏色較深等特點。因此在油田壓裂廢液處理中可以

8、借鑒此工 藝。另外，電解法應(yīng)用于有機廢水的處理可以提高廢水的可生化性，為難生化 性廢水的處理創(chuàng)造了有利的條件混凝一氧化一吸附一光化法處理 ；該技術(shù)已經(jīng)在油田進(jìn)行了中試，取得了較好的效果。處理后出水的指標(biāo)為： pH直為7. 11、含鐵為0. 5mg/L、含油為0. 5 mg/L、含硫為7. 6 mg/L、細(xì) 菌為76個/mL懸浮物為4. 7 mg/L,達(dá)到了回注標(biāo)準(zhǔn)。其中CODc、pH石油 類、懸浮物、色度等達(dá)到 GB8978 1996二級標(biāo)準(zhǔn)?；炷谎趸?Fe/C微電解一 HO/ F&+催化氧化一活性炭吸附；宏針對油田殘余壓裂液的特性，研究出了與之相適應(yīng)的無害化處理方法， 使處理后的殘余壓裂

9、液達(dá)到無害化排放標(biāo)準(zhǔn)。且使 COD由原來的 12000降到451，色度與清水無異，各項指標(biāo)均以達(dá)到使處理后的水能 達(dá)標(biāo)注人地層或排人江河。五步法處理的優(yōu)點是處理量大、能對壓裂廢液進(jìn)行深度處理。缺點是占地 面積過大、一次性投資過高運營費用較高等。 6 廢液池自然降解-廢液池加藥預(yù)處理-電絮凝劑機處理-SSF污水凈化 機處理( 5)中和微電解化學(xué)氧化活性炭吸附 。設(shè)計方法及設(shè)計思路1 、設(shè)計方法在了解壓濾反排液情況的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)資料文獻(xiàn)，同時結(jié)合現(xiàn)有的壓 濾反排液處理設(shè)計實例，提出幾種可行性設(shè)計方案，最后，從技術(shù)，經(jīng)濟效益 和環(huán)境效益方面考慮，選擇可行性高的方案。壓裂反排液一體化機設(shè)計應(yīng)遵循如

10、下原則：選用技術(shù)先進(jìn)，運行穩(wěn)定，投資和處理成本合理的污水污泥處理技 術(shù)， 慎 重的采用經(jīng)過實踐證明行之有效的新技術(shù)，新工藝，新材料和新設(shè)備，使污水 處理工藝先進(jìn)，運行可靠，處理后水質(zhì)穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放。應(yīng)充分考慮安全運行 的要求。四處理工藝方案比較及選擇此廢水具有如下特點：（1）成分復(fù)雜，化學(xué)種類多、含量大。主要成分是高濃度胍膠、高分子聚合 物等多種化學(xué)藥劑，其次才是 SRB菌、硫化物和總鐵等，總鐵和總硫含量都在 20mg/L 左右。（2）粘度大，乳化程度高。放出的反排液烏黑、粘稠，靜沉出水困難。（3）反排液處理難度大，特別是懸浮物。壓裂反排液主要的一些檢測指標(biāo)項目PH油類SS二價硫COD揮發(fā)酚六

11、價鉻氯離子色度原始值7.3151202.1120001347570標(biāo)準(zhǔn)值6910701.01000.50.525050去除率33.3%41.6%52.4%99.2%98%28.6%注：綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)GB 8978 - 1996污水處理方案選擇根據(jù)污水的水質(zhì)特點，可設(shè)計先進(jìn)行物化預(yù)處理，在進(jìn)行生化處理的工藝方案物化預(yù)處理混凝沉降?；炷齽?PFS Al2(SO4) 3 Fe2(SO4)3 FeCl 3 AlCl 3 PAC投加量 1000 1000 1000 1000 1000 1000最佳 PH值 4. 5 5. 0 4. 5 4. 5 5. 0 5. 0出水 CODCr 6204 7392

12、7956 8256 8712 6732CODC去 除率 48. 338. 4 33. 7 31.2 27. 4 43. 9由實驗結(jié)果可以看出，聚鐵(PFS對殘余壓裂液的混凝效果明顯優(yōu)于其它混凝劑，故選擇混凝劑 PFS。取一定量壓裂返排液 , 加入一定量的聚鐵 ( PFS) 、陰離子聚合物 ( PHP) 、 粉煤灰攪拌 ,再加氫氧化鈉調(diào) pH, 靜置分層 , 取上清液進(jìn)行后續(xù)處理 ;Fe/C微電解。取混凝出水用硫酸調(diào)pH為2后，加入Fe/C微電解反應(yīng)器， 反應(yīng)一定時間后 , 加氫氧化鈉去除 Fe2+;活性炭吸附 。取微電解出水放入裝有粉末狀活性炭的反應(yīng)容器 , 反應(yīng)一定時 間后, 過濾上層廢水。

13、經(jīng)過預(yù)處理后的壓裂液 , 不僅減少了生化處理的負(fù)荷 , 而且提高了廢水 的可生化性。生化處理經(jīng)過預(yù)處理，雖然去除了大部分的油類，懸浮物，色度和部分COD，但因污水原始有機濃度過高，且難生化處理，故考慮采用厭氧工藝 好氧膜生物反應(yīng)器聯(lián)合工藝進(jìn)行后續(xù)的生化處理。（1）厭氧工藝比較選擇由于UASB處理費用便宜，處理負(fù)荷高，占地少，能有效地減少臭氣的產(chǎn)生,厭氧處理工藝設(shè)計滯留時間處理對象設(shè)計負(fù)荷率（方/ 天）工藝開發(fā)年代應(yīng)用情況運行溫度厭氧生物濾池0.9-8d有機廢水3-10kgCOD1967生產(chǎn)性中溫升流式厭氧污泥層反應(yīng)器6-20h有機廢水6-15kgCOD1974生產(chǎn)性中溫厭氧膨脹床6-24h有機

14、廢水4kgCOD1978實驗小試常溫厭氧流化床0.5-4h有機廢水9-13kgCOD1979實驗小試常溫厭氧生物轉(zhuǎn)盤8-18h有機廢水8-33kgCOD1980實驗小試常溫厭氧折流板反應(yīng)器6-26h有機廢水8-36kgCOD1982實驗小試常溫對氮、磷營養(yǎng)物需求量少，能處理高濃度有機污水，不須稀釋，能間斷或季節(jié) 性運行。故米用UASB工藝。又因本設(shè)計是移動處理設(shè)備，故米用 UASB罐體設(shè) 備。（2）好氧膜反應(yīng)器（好氧 MBR厭氧工藝出水往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理。因MBR具有出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，剩余污泥產(chǎn)量少，占地面積 小，不受設(shè)置場合限制，可去除氨氮及難

15、降解有機物，操作管理方便，易于實 現(xiàn)自動控制等特點。再結(jié)合本設(shè)計要求，決定采用一體式膜-生物反應(yīng)器（把膜組件置于生物反應(yīng)器部）工藝流程圖好氧MBR器混凝罐，微電解池，活性炭吸附裝置，UASBB,好氧MBR器都將產(chǎn)生污泥，將污泥排出收集到污泥罐中，然后固化填埋。五設(shè)計任務(wù)進(jìn)度及安排周次設(shè)計（論文）任務(wù)及要求1-4收集資料、閱讀文獻(xiàn)5-6方案比較論證，確定最終方案，編寫開題報告6-8進(jìn)行平面、管線布置及工藝中的設(shè)施及設(shè)備的計算、編寫計算書9-14繪制圖紙、作概、預(yù)算15-16撰寫設(shè)計說明書、整理文件，17畢業(yè)答辯六參考文獻(xiàn)（1）寧方軍，王寶輝，高璽瑩 殘余壓裂液污染防治技術(shù)綜述 （ 石油學(xué)院化學(xué)與 化工學(xué)院， 163318）（ 2） 宏 殘余壓裂液無害化處理技術(shù)的試驗研究（油田分公司采油一廠， 474780 ）（3）遲永杰，盧克福壓裂反排液回收處理技術(shù)概述（4）衍東，永全，金洲 壓