[00145510]页岩井压裂返排液处理设备研究

1、任务来源 河南省重点科技攻关计划项目,项目编号：142102213105。 2、应用领域和技术原理 页岩井压裂返排液处理设备研究项目所形成的产品,主要应用于石油工业页岩井开发中压裂施工后从井口返出的污染物的处理,以及井区偏远缺水、不适合巨资建站或不适合大型设备运输的地区的油气井返出污水的处理。 页岩井压裂返排液处理设备,包括沿压裂液返出水的流向依次通过管路连通的污水提升泵、除砂除气模块、斜管除油沉砂模块、絮凝提升泵、管道混合器、斜管絮凝沉降模块、过滤提升泵、袋芯过滤模块、膜组过滤模块、污泥提升泵、压滤分离模块、配药送药模块及控制系统模块等。压裂返排液从储存坑池经污水提升泵提升后进入除砂除气模块进行油-气-水-砂四相分离,分离出的油和气分别进入集油、集气管道输往处理站,分离出的砂添加必要的辅助剂后固化成型集中运离井场,分离出的水添加必要的药剂后进入斜管除油沉砂模块,经除油斜管组分离后的浮油通过齿形堰流入污油仓被储存,分离后的水体通过调节管路进入缓冲沉砂仓进行自然沉降砂粒等杂物,然后水由絮凝提升泵提升至管道混合器和添加的药剂混合进入斜管絮凝沉降模块,经处理后的水体将分层形成三种状态：上部残留油、中部浑清液、下部絮凝物,上部的残留油通过齿形堰流入污油仓被储存,下部的絮凝物由污泥提升泵提升至压滤分离模块进行固液分离,中部的浑清液通过调节管路进入清水仓由过滤提升泵依次提升至袋芯过滤模块和膜组过滤模块,经袋芯过滤模块处理后的水质符合SY/T 5329标准达到油田回注水的要求,经袋芯过滤模块和膜组过滤模块同时处理后的水质符合GB 8978标准达到外排的要求。 3、性能指标 序号 项目内容 技术参数 回注 外排 1 处理压力,MPa 0.6 2 额定处理量,m3/h 30 3 回用水规模,m3/h 25 4 适应环境温度,℃ -10～+80 5 适应介质温度,℃ 0～+60 6 电源形式 井场网电 7 用电总功率,kW ≤100 8 单模块空载最大起吊质量,kg ≤10,000 9 单模块最大外形尺寸（长×宽×高）,mm 10,000×2,500×3,000 10 处理后水质 色度 清澈透明 PH 6～9 悬浮物含量,ppm ≤10 ≤20 含油量,ppm ≤30 ≤10 CODcr含量,ppm / ≤60 BOD5含量,ppm / ≤20 NH3-N含量,ppm / ≤15 4、与国内外同类技术比较 压裂作业是油气井增产的主要措施之一,而在压裂过程中产生的压裂返排液成为各油田水体污染的重要污染源之一。压裂返排液含有增黏剂、交联剂、破胶剂、表面活性剂等多种化学物质,具有高黏度、高COD、高稳定性等特点,增黏剂特别是天然胍胶的存在使得压裂返排液的COD值采用常规方法处理达标较为困难。传统压裂返排液的处理方法主要是将压裂返排液与其他生产废水按一定比例掺杂到采出液中,然后进入联合站进行集中综合治理。 页岩井压裂返排液处理设备为新型产品,主要用于油气井压裂施工后返出的污染物的现场处理和处理后水资源的再利用。国内类似的成套工艺设备未见研发使用,基本是单一工艺设备的研究和开发,主要针对某一个环节的简单处理或配套其他设备进行作业,技术指标较简单,无法达到SY/T 5329和GB 8978的相关要求。国外类似的成套工艺设备也较少,美国斯伦贝谢公司曾有类似的返排液处理设备在长庆油田进行试用,但由于设备非常庞大无法适应陕北道路运输、专用药剂费用高昂、国内外水质指标评定的差异性及关键技术管理封锁等原因,该设备仅试用了三个月就撤离了国内市场。 国内外同类产品很少,成套的工艺设备在国内还是空白,相关情况如下表所示： 项目 本项目产品 国内类似产品 国外类似产品 结构 设计 成套设计,结构尺寸协调,模块化结构,上下吊装。 单工艺设备设计,整体式结构,尺寸庞大,运输不便。 成套设计,形状不协调,结构尺寸庞大,运输不合理。 污水沉降系统 设计斜管组沉降池快速分离油、水、砂、悬浮物等。 普通水罐搅拌自然沉降 普通水罐搅拌自然沉降 过滤系统 多级过滤,串并联组合,利用滤袋、滤芯和膜组过滤。 滤料过滤,如核桃壳或纤维球过滤器 膜组过滤,进口纤维膜。 价格指标 相对较低,是国外设备的2/3价格,配件采购容易。 相对较低,配件采购容易。 价格昂贵,配件采购困难。 参数指标 符合SY/T 5329和GB 8978要求。 基本符合SY/T 5329要求。 符合SY/T 5329要求,但COD等不符合GB 8978要求。