压裂返排液处理概述-课件.ppt

1、1 北京奥友科技发展有限公司是一个集研发、生产、销售及现场技术服务于一体的综合性技术公司。公司的主要业务方向：油田开发现场服务 油田高难度工业污水处理 高新材料研制 公司注册资金2000万元，建立了ISO 9001质量管理体系及ISO 14001环境管理体系。多年来的经验和技术以及新的管理确保了公司为油田提供高尖端的油田开发产品及技术，公司在全国主要油田都设有办事处，能为用户提供更快更简捷的服务。3 公司现有教授级、博士以上科研人员5人，其中3人为环境工程、油田化学等相关专业，主要技术方向为油田高难度工业污水处理技术及系统的研发。在北京、西安、宜兴等地，公司建立了多个研发实验室及设备生产基地。

2、经过2年时间的研发及现场实验，公司先后在压裂返排液达标排放及再利用、油基/水基泥浆达标排放及再利用、难降解COD去除装置、油气田高含盐废水处理（零排放技术）等高难度油田工业废水处理领域取得了丰硕的项目应用成果，并在国内油气田行业的尖端环保技术方面处于领先地位。4公司相关资质5序号序号项目名称项目名称描述描述备备 注注1超硬材料研究国家项目利用单晶金刚石生产聚晶达到天然金刚石的硬度和耐温性能2自修复技术国外技术引进与俄罗斯国家科院合作，引井柴油机缸套在运转过程中的自修复技术 3油田开发井的调控水技术 合作研发与华北油田采油院合作研发，达到选择性控水的效果，达到增产效果4压裂返排液再利用技术自主研

3、发针对压裂液返排液及油田开发作业采出污水进行水处理的系统设备，达至排放及重复利用的目的5污水COD去除设备自主研发主要去除污水中的COD,达到国家排放标准6钻井液处理系统自主研发达标排放或重复利用7高含盐废水处理系统合作研发高难度废水处理-零排放技术主要技术成果压裂返排液处理概述61、国内油气田压裂返排液的主要种类及特点2、压裂返排液处理的目的 2.1 排放：国家相关环保要求 2.2 回用：复配，有效回注 2.3 其它3、各种类型压裂返排液处理的重点4、各种类型压裂返排液处理的难点5、常规压裂液处理工艺方法及其存在问题6、我公司针对以上难点和问题的解决方案7、应用实例目目 录录71.1 油田压

4、裂返排液的定义及种类：油田压裂返排液的定义及种类：压裂是油气井增产的主要措施之一，为各油田普遍采用。压裂是油气井增产的主要措施之一，为各油田普遍采用。常规压裂施工所采用的压裂液体系，以水基以水基压裂液为主压裂液为主。压裂施工后所产生的压裂废液主要来源于：一是施工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水；另一个方面就是压裂施工完成后从井筒返排出来的压裂破胶液，以及剩余原胶液（基液）。不同种类的压裂液形成不同种类的压裂返排液。不同种类的压裂液形成不同种类的压裂返排液。根据分子量和 聚合物的多少主要有冻胶压裂液冻胶压裂液和滑溜水滑溜水。本文即是针对水基油气田压裂返排液进行的研究。包括洗井液、返排液和

5、部分原液。本文即是针对水基油气田压裂返排液进行的研究。包括洗井液、返排液和部分原液。1.2 油田压裂返排液的特点：油田压裂返排液的特点：1 1、国内油气田压裂返排液的主要种类及特点、国内油气田压裂返排液的主要种类及特点8 油田压裂返排液是在增产作业返排的过程中产生的，其中不仅仅有原油、压入的聚合有机物、陶粒原油、压入的聚合有机物、陶粒砂砂（或石英砂）（或石英砂）、还含有地层中的渗入、还含有地层中的渗入水水、渗入的岩硝、地层中的各种腐生菌尤其是危害明显的、渗入的岩硝、地层中的各种腐生菌尤其是危害明显的SRB菌。菌。总体来讲具备以下特点：（1）成份复杂、种类多、含量高成份复杂、种类多、含量高:该类

6、污水的主要成份是高浓度胍胶/冻胶（包含破胶的和未破胶的）、高分子聚合物以及地缝隙中的油类等，其次是SRB硫酸盐还原菌、硫化物和总铁等，总铁和总硫含量一般在20mg/l左右。（2）粘度大、乳化程度高粘度大、乳化程度高：其中放喷液体的粘度很高，平均为10-20mPa.S，初段返排由于受到地层压力和温度影响较小，即使我们打入了过硫酸铵的破胶剂，由于未达到催化温度49，该段的返排液基本上就是打入的压裂液。即 9使是初段、中段和后段混合后的液体也具有乳化严重，粘度高的特性。（3）处理难度大处理难度大：油类和悬浮物是该类污水处理过程中最难达标的项目，污水中复杂的成份及不同矿区的独特性又决定了其具备更高的处

7、理难度。102.1 排放：排放：即以达到即以达到GB8978-1998一级排放标准为目的的水处理工艺。一级排放标准为目的的水处理工艺。其核心指标是排放水的COD100。适用于水源充足且具备排放条件的地区，目前多数油田仍处在研发和调试状态。主要污染物指标如下：主要污染物指标如下：COD:100；PH：6-9；色度：50；悬浮物：70；BOD:30；TN:15；TP:0.5；大肠杆菌:500个/升2.2 回用：复配回用：复配/有效回注有效回注 3.2.1 复配：复配：即在对该类污水进行除油除悬浮物并且对盐类进行严格控制后，能够复配井场需要的各种液 2 2、压裂返排液处理的目的、压裂返排液处理的目的

8、11pH值值石油类石油类悬浮物悬浮物S2COD挥发酚挥发酚色度色度级级6910701.01000.550级级6910200101500.550体，属于循环利用范畴，属于循环利用范畴，是国家大力提倡的处理方式，是国家大力提倡的处理方式，目前该技术也并未得到广泛应用。目前该技术也并未得到广泛应用。2.2.2 有效回注是有效回注是指经过处理后的污水达到石油回注标准回注到地层中增加采油量的方式，目前也是普遍采用的处理方式。回注水标准中主要的控制指标如下：122.3 其它方式：其它方式：废液池储存、焚烧和无效回注到更深地层等方式。废液池储存、焚烧和无效回注到更深地层等方式。废液池储存：废液池储存：将施工

9、作业中产生的压裂废液储存在专门的废液池中，采用自然蒸发的方式干化，最后直接填埋。这种处理方式不仅耗时长，而且填埋的污泥块仍然会渗滤出油、重金属、醛、酚等污染物，存在严重的二次污染。焚烧焚烧：产生大气污染。无效回注：无效回注：国外有明确的回注地层，中国工业化的道路还没有发展到这一阶段，因此不具备实际操作价值。133.1 常规水基压裂返排液的分类常规水基压裂返排液的分类：【因其它种类的压裂返排液没有普遍性，在此不予探讨因其它种类的压裂返排液没有普遍性，在此不予探讨】（1）水基冻胶）水基冻胶(瓜胶瓜胶)压裂液体系：是目前最主要的压裂液体系压裂液体系：是目前最主要的压裂液体系。是以高分子高聚合物为特征

10、的水基体系。常用的添加剂瓜胶-主要是植物胶和其衍生物，二是加纤维素衍生物，三是加合成聚合物。（2）滑溜水）滑溜水/清洁压裂液：针对低渗透油气田而言，是上述压裂液体系的有力补充。清洁压裂液：针对低渗透油气田而言，是上述压裂液体系的有力补充。在充分克服了传统压裂液体系对地层的伤害的同时，还具有不含高分子聚合物，分子量较低，含砂量低，运行成本低等特点。3 3、各种类型压裂返排液处理的重点143.2 水基压裂返排液的主要危害水基压裂返排液的主要危害：表表中中为压裂返排液中主要物质及危害。为压裂返排液中主要物质及危害。从该表中不难看出各类物质的危害，尤其是较大的粘度影响了处理过程中药剂的扩散，造成反应时

11、间长、处理效果差。（注：通常情况下，水在20时的粘度是1mPa.S而压裂返排液的粘度通常是水的3-10倍。初段返排液甚至更高。）153.3 水基压裂返排液的处理重点水基压裂返排液的处理重点：（1）水基（冻胶）瓜胶压裂液体系：）水基（冻胶）瓜胶压裂液体系：鉴于此类型压裂返排液高分子高聚合的特点，该类返排液处理的重点是：迅速的氧化破胶，在少加或不加入离子的情况下除油除悬浮物，深度氧化降解COD和深度除盐。（2）滑溜水）滑溜水/清洁压裂液：清洁压裂液：鉴于此类压裂液低分子和低聚合的特点，该类返排液处理的重点是：快速的少加或不加入离子的情况下除油除悬浮物，深度氧化降解COD和有选择的深度除盐。综合上述

12、主流的压裂液体系面对的问题，可以总结出该类污水的处理重点是：综合上述主流的压裂液体系面对的问题，可以总结出该类污水的处理重点是：A、迅速的氧化破胶；B、在少加或不加入离子的情况下除油除悬浮物；C、深度氧化降解COD；D、深度除盐。164.1 常规水基压裂返排液的处理难点常规水基压裂返排液的处理难点：【因其它种类的压裂返排液没有普遍性，在此不予探讨因其它种类的压裂返排液没有普遍性，在此不予探讨】4.1.1 承接上述主流的压裂液体系面对的问题，可以总结出该类污水的处理重点是：承接上述主流的压裂液体系面对的问题，可以总结出该类污水的处理重点是：A、迅速的氧化破胶；B、在少加或不加入离子的情况下除油除

13、悬浮物；C、深度氧化降解COD；D、深度除盐。4.1.2 由此衍生出各个环节中要面对的技术难点：由此衍生出各个环节中要面对的技术难点：A、迅速氧化破胶环节：、迅速氧化破胶环节：返排液综合粘度大，一般的井场又不能使用H2O2和浓硫酸等强氧化剂，因此作为此类污水处理的第一个环节快速降粘非常重要。4 4、各种类型压裂返排液处理的难点17 粘度大会影响药剂的传质、增加运行时间、增加反冲洗量、增加滤料板结速度，减少反冲洗时间间隔等，对整个运行成本造成严重影响。B、在少加或不加入离子的情况下除油除悬浮物：、在少加或不加入离子的情况下除油除悬浮物：即使加入了氧化性絮凝剂和多介质过滤，但是顽固的具有强稳定油滴

14、和破胶残留物的粒径大都在5-10微米之间，此类有机物的去除是这一环节的难点。C、深度氧化降解、深度氧化降解COD：水处理绕不开的一个问题就是达标排放问题，而对于达标排放而言COD是必须面对的，因此将COD下降到100以下即深度氧化问题就显得极其重要了，鉴于我们返排液有机物成份的复杂性，造成了这一个阶段的难度。D、深度除盐：、深度除盐：不管是排放、回注还是复配瓜胶体系的压裂液对盐份的要求都很高，一级排放对钙镁有明确的指标，回注对二价铁离子有严格的规定，复配对一价以上的离子的控制更是严格。正常情况下一次性的深度除盐不能满足要求而是通过预除盐+后面的深度处理才能完成。185.1 常规水基压裂返排液的

15、处理工艺方法常规水基压裂返排液的处理工艺方法：5.1.1 水基压裂返排液处理的传统工艺水基压裂返排液处理的传统工艺 传统工艺处理的侧重点是采用：传统工艺处理的侧重点是采用：先重点除油后重点除悬，最终重点控制粒径的工艺。5.1.1.1 对于回注中、高渗透油层的含油废水：对于回注中、高渗透油层的含油废水：国内大部分油田都采用：自然沉降混凝过滤的“老三段”式常规处理工艺；5.1.1.2 对于中低渗透油层的含油废水：对于中低渗透油层的含油废水：5 5、常规压裂液处理工艺方法及其存在问题19 一般为“老三段式”处理加“精细过滤”工艺。5.1.1.3 具有代表性传统工艺有以下几种：具有代表性传统工艺有以下

16、几种：205.2 常规水基压裂返排液存在问题常规水基压裂返排液存在问题：5.2.1 水基压裂返排液处理的特点：水基压裂返排液处理的特点：5.2.1.1 传统的“两级沉淀两级沉淀+两级过滤两级过滤”的工艺已经不能满足A3级回注标准，并且有沉降时间长，处理能力低下等缺点。5.2.1.2污水沉降分离时间增加污水沉降分离时间增加。造成效率低下；5.2.1.3 净化剂药剂投加量增加净化剂药剂投加量增加。造成原油中含盐量的增加影响产量；5.2.1.4 絮凝沉淀后污泥量增加絮凝沉淀后污泥量增加。泥量增大，运行成本增加；21 5.2.1.5 回收污油品质下降，影响了电脱水的正常生产回收污油品质下降，影响了电脱

17、水的正常生产；5.2.2 常规处理设备已经不能满足常规处理设备已经不能满足A3回注标准，大多数不合格回注标准，大多数不合格226 6、我公司针对以上难点和问题的解决方案236.1 迅速氧化破胶环节迅速氧化破胶环节：6.1.1 从井口取压裂返排液：从井口取压裂返排液：对水基冻胶对水基冻胶/瓜胶压裂返排液来说其瓜胶压裂返排液来说其具有粘度高（5-20mPa.s）、含油含悬量大、含盐量高以及伴生酸气和天然气等特点。我司确认了三相分离器三相分离器+PH调节调节+氧化氧化+电化学电化学预除盐组合的预处理工艺路线。对于低粘度滑溜水滑溜水粘度在2左右，则不需要PH调节和氧化工艺。如果粘度在2以上且含盐量高于

18、10000则需要采用与上述相同的工艺路线。6.1.2 从储水池中取压裂返排液从储水池中取压裂返排液 对水基冻胶对水基冻胶/瓜胶压裂返排液瓜胶压裂返排液来说：因其具有粘度高（2-10mPa.s）、含油含悬量大含盐量高等特点。我司在不断总结和研发的基础上，确认了PH调节+氧化+电化学预除盐组合的预处理的工艺路线。24 对滑溜水来说：对滑溜水来说：对于低粘度（2以下）低分子量和低含盐量10000的滑溜水，则无需进行此预处理环节。如果粘度仍高于2，则同样需要调节调节PH+氧化破胶氧化破胶的工艺，对于含盐量高于10000的滑溜水后面还要加入1-3级的电化学装置级的电化学装置构成完整的预处理单元。6.2

19、在少加或不加入离子的情况下除油除悬浮物：在少加或不加入离子的情况下除油除悬浮物：对于预处理出水基本上到达了一个无差异共性处理阶段，接下来要面对的是在少加离子或不加离子状态下的除油除悬浮物的阶段。对达标排放和复配冻胶压裂液来说：对达标排放和复配冻胶压裂液来说：5-10微米左右顽固存在的油滴以及破胶残余是我们不可回避的难点。我司在长期的应用和试验过程中确认了一体化净水器一体化净水器或者斜板气浮斜板气浮为主的除油除悬工艺。对复配滑溜水对复配滑溜水/回注来说：回注来说：尽量采用超声波超声波+氧化氧化+精密过滤精密过滤的工艺即完成整个链条。25 6.3 深度氧化降解深度氧化降解COD：对于达标排放来说：

20、对于达标排放来说：该工艺段肩负着将COD从2500降解到100以内的艰巨任务。我司确认的工艺为：COD降解装置+MBR膜生物反应器。至此达标排放链条完成。对于复配滑溜水对于复配滑溜水/回注来说回注来说：上一步氧化+超声波+精密过滤即已达标。对于复配冻胶对于复配冻胶/瓜胶压裂液来说：瓜胶压裂液来说：此环节的功效是为了减少对去离子装置的压力，必不可少。6.4 深度除盐：深度除盐：对于达标排放来说：对于达标排放来说：无深度除盐必要。对于复配滑溜水对于复配滑溜水/回注来讲回注来讲：第二步氧化+超声波+精密过滤即已达标。对于复配瓜胶压裂液来讲：对于复配瓜胶压裂液来讲：此环节目的明确就是除盐，降低由于盐分

21、过高对复配的影响。267 7、应用实例、应用实例27 案例一案例一 克拉玛依克拉玛依油田根据致密油压裂返排液的特点和自身需要，形成了回收处理的要求。目的是对低盐滑油田根据致密油压裂返排液的特点和自身需要，形成了回收处理的要求。目的是对低盐滑溜水进行复配。甲方给出的指标如下：溜水进行复配。甲方给出的指标如下：（1）油井压裂返排液回收系统处理速率）油井压裂返排液回收系统处理速率200m3/min；（2）液体回收率）液体回收率 90%，分离除砂率，分离除砂率 100%；（3）返排液处理后悬浮物含量不高于）返排液处理后悬浮物含量不高于 50mg/L（核心指标）；（核心指标）；（4）处理后水质粒径中值）

22、处理后水质粒径中值30um；（5）系统为撬装设备。）系统为撬装设备。28压裂液混合液压裂液混合液 物理法除悬系统（现场评价样机）物理法除悬系统（现场评价样机）出水出水29 案例二案例二 川庆钻探长庆井下作业公司川庆钻探长庆井下作业公司：瓜胶体系压裂瓜胶体系压裂返排返排液回用及排放处理系统。液回用及排放处理系统。甲方要求如下甲方要求如下：（1）油井压裂返排液回收系统处理）油井压裂返排液回收系统处理速率速率：0.5m3/h；（2）液体回收率）液体回收率 90%，可重复配制压裂液；，可重复配制压裂液；（3）返排液处理）返排液处理后可以达到国家一级排放标准；后可以达到国家一级排放标准；（4）系统为撬装设备；）系统为撬装设备；30撬装设备外观撬装设备外观 内部工艺设备内部工艺设备31