本發(fā)明屬于壓裂返排液處理回用領(lǐng)域，特別涉及一種交聯(lián)胍膠壓裂返排液的處理回用方法。

背景技術(shù)：

水力壓裂是提高油氣井產(chǎn)量的重要方法，水力壓裂所用壓裂液目前仍以交聯(lián)胍膠聚合物壓裂液為主，在使用上具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。但隨著我國(guó)非常規(guī)油氣藏開發(fā)所占比例的逐步提高，水力壓裂井明顯增多，交聯(lián)胍膠聚合物壓裂液使用量也越來越大，相應(yīng)地從油氣藏返排到地面的壓裂返排液也大量增加。近年，隨著我國(guó)環(huán)保要求的提高，壓裂返排液處理回用作注入水及達(dá)標(biāo)外排已逐步成為發(fā)展趨勢(shì)。但交聯(lián)胍膠聚合物壓裂返排液由于地層破膠降粘不徹底，導(dǎo)致其液相粘度高、有機(jī)物含量高且水體穩(wěn)定，造成交聯(lián)胍膠聚合物壓裂返排液直接進(jìn)入油田含油污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理時(shí)，出現(xiàn)油水難分離、固液難分離和過濾系統(tǒng)板結(jié)嚴(yán)重的問題，嚴(yán)重影響了含油污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；若將交聯(lián)胍膠聚合物壓裂返排液直接處理從而達(dá)標(biāo)外排，則因?yàn)樘幚砉に嚪彪s、處理成本高，導(dǎo)致油田現(xiàn)場(chǎng)很難成功處理，尤其目前處于油價(jià)較低時(shí)期，該處理方式的可行性更是大打折扣。

現(xiàn)有技術(shù)中，有一種胍膠壓裂廢液處理回用的方法，其專利申請(qǐng)?zhí)枺?01310416289.0；申請(qǐng)日：2013.09.13；該方法包括如下步驟，先投加氫氧化鉀和碳酸鈉，攪拌5～10min，再投加聚丙烯酰胺溶液，最后在處理水回用前2h內(nèi)投加草酸調(diào)ph6～7.5；各處理劑加投量為：氫氧化鉀500～1000mg/l、碳酸鈉200～300mg/l、聚丙烯酰胺5～15mg/l、草酸300～500mg/l。該方法可降低廢液中高價(jià)金屬離子和固體懸浮物的含量，但是沒有對(duì)胍膠壓裂廢液低溫降粘，導(dǎo)致廢液的液相粘度高，水體穩(wěn)定，處理后的廢液中有機(jī)物、原油含量還是很高，且固體懸浮物沒有清除徹底，處理效果較差。壓裂液在地層進(jìn)行破膠降粘時(shí)，地層溫度約為80℃；而地面溫度隨著四季時(shí)間而變化，溫差較大，冬季溫度可達(dá)5℃以下，夏季溫度可達(dá)35℃以上，壓裂返排液在地面降粘時(shí)的環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于壓裂液地層破膠溫度，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的井下壓裂液破膠降粘技術(shù)并不適用于地面壓裂返排液的低溫再破膠降粘。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種交聯(lián)胍膠壓裂返排液的低溫快速預(yù)處理方法，先對(duì)壓裂返排液進(jìn)行低溫降粘，再降低返排液中有機(jī)物和懸浮物含量，使得壓裂返排液可以直接進(jìn)入油田含油污水處理系統(tǒng)，壓裂返排液固液分離和油水分離更加徹底，處理方法步驟簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、處理成本低、對(duì)地面環(huán)境溫度適應(yīng)性強(qiáng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種交聯(lián)胍膠壓裂返排液的低溫快速預(yù)處理方法，包括如下步驟：

1）低溫降粘：先將交聯(lián)胍膠壓裂返排液排入降粘反應(yīng)器內(nèi)，再向降粘反應(yīng)器內(nèi)投加低溫降粘劑，低溫降粘劑的投加質(zhì)量占交聯(lián)胍膠壓裂返排液質(zhì)量的0.05%~0.1%，控制反應(yīng)溫度在3~7℃、攪拌速率為120~180r/min，先攪拌降粘反應(yīng)器內(nèi)的混合液1~10min使其混合均勻，再恒溫降粘反應(yīng)40~60min，所述低溫降粘劑由過硫酸鹽、過氧化物和亞鐵鹽按質(zhì)量比1:（0.95~1.05）:（10~14）組成；

2)有機(jī)物去除：打開降粘反應(yīng)器上部的排放口，將降粘后的返排液通入反應(yīng)罐，再向反應(yīng)罐內(nèi)投加有機(jī)物去除劑，有機(jī)物去除劑的投加質(zhì)量占降粘后的返排液質(zhì)量的0.1%~0.3%，控制反應(yīng)罐的反應(yīng)溫度在5~25℃、攪拌速率為130~180r/min，攪拌混合液使其充分反應(yīng)1~10min，返排液內(nèi)的有機(jī)物被去除；

3）懸浮物沉降：向步驟2）中去除有機(jī)物后的反應(yīng)罐內(nèi)投加助劑，直至反應(yīng)罐中混合液的助凝劑濃度為2~7mg/l，攪拌混合液1~5min后靜置20~40min，混合液內(nèi)的懸浮物沉降到反應(yīng)罐底部，反應(yīng)罐頂部為上層清液；

4）污水處理：將步驟3）中靜置分層后的上層清液通過反應(yīng)罐的排放口排入油田含油污水處理系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本方法先對(duì)壓裂返排液進(jìn)行低溫降粘處理，經(jīng)過降粘處理后的壓裂返排液的液相粘度降低，水體不再穩(wěn)定，使用有機(jī)物去除劑和助凝劑時(shí)，可以更加徹底地去除壓裂返排液的有機(jī)物和懸浮物，預(yù)處理后壓裂返排液的懸浮物含量≤67mg/l、原油含量<10mg/l且cod去除率≥50%，固液分離、油水分離效果更好，有機(jī)物去除效果明顯；低溫降粘劑中的過硫酸鹽和亞鐵鹽均有破膠降粘作用，在地面環(huán)境溫度下進(jìn)行低溫降粘處理時(shí)，過氧化物可以提高過硫酸鹽和亞鐵鹽的低溫破膠活性，克服過硫酸鹽和亞鐵鹽在低溫破膠活性不足、在70~80℃才具有活性的問題，可以在1h內(nèi)將壓裂返排液的粘度降到2mpa.s以下，實(shí)現(xiàn)低溫快速破膠降粘；本發(fā)明對(duì)壓裂返排液的ph值適應(yīng)性強(qiáng)，無法調(diào)節(jié)壓裂返排液的ph值，處理方法步驟簡(jiǎn)單，整個(gè)處理過程時(shí)間短，處理迅速，藥劑來源豐富、用量較低、藥劑總成本低。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述低溫降粘劑的組成成分過硫酸鹽、過氧化物和亞鐵鹽的質(zhì)量比為1:（0.98~1.02）:（12~13）。過硫酸鹽、過氧化物和亞鐵鹽的質(zhì)量比為1:（0.98~1.02）:（12~13），低溫降粘劑的降粘效果較好，過氧化物提高過硫酸鹽和亞鐵鹽的低溫破膠降粘活性。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟1）中返排液降粘后，打開降粘反應(yīng)器底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池。降粘反應(yīng)器底部的含油污泥排入含油污泥處理池，可以進(jìn)一步回收處理含油污泥，將污泥中的原油提純，提高原油提取率，污泥排出后，降粘反應(yīng)器內(nèi)部空間更大，可以處理更多壓裂返排液。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述有機(jī)物去除劑為無機(jī)聚合鋁鹽、無機(jī)聚合鐵鹽、聚合層狀硅酸鹽或聚合硅酸鋁鐵。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述助凝劑為分子量為1000~2000萬的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺或非離子聚丙烯酰胺。助凝劑可以聚集壓裂返排液中的鉛鹽、鐵鹽等金屬鹽，使金屬鹽抱團(tuán)，利于懸浮物沉降。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3）中反應(yīng)罐內(nèi)混合液靜置分層后，打開反應(yīng)罐底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池。加入助凝劑后，大量固體懸浮物和原油沉降到反應(yīng)罐底部，將含油污泥排入含油污泥處理池，可以提取原油，反應(yīng)罐底部的污泥排出后，壓裂返排液中的懸浮物和原油更加容易沉降到底部，進(jìn)一步提高固液分離、油水分離效果。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3）中向反應(yīng)罐內(nèi)投加助凝劑之前，將反應(yīng)罐的攪拌速率降低至30~70r/min。反應(yīng)罐的攪拌速率過大，不利于懸浮物和原油沉降，30~70r/min的攪拌速率可以確保助凝劑混合均勻，同時(shí)避免懸浮物、原油均勻分布在壓裂返排液中，影響懸浮物、原油沉降。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟4）中的上層清液先進(jìn)入濾料粒徑為0.5~1.0mm的核桃殼式過濾器進(jìn)行過濾，再將過濾液通入油田含油污水處理系統(tǒng)。反應(yīng)罐的上層清液過濾后，固體雜質(zhì)被過濾，懸浮物含量進(jìn)一步降低，便于進(jìn)行后續(xù)的污水處理。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的交聯(lián)胍膠壓裂返排液的預(yù)處理流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例選取某井初期的交聯(lián)胍膠壓裂返排液進(jìn)行低溫快速預(yù)處理，壓裂返排液的初始粘度4.4mpa.s。

本實(shí)施例的低溫快速預(yù)處理方法，包括如下步驟：

1）低溫降粘：先將交聯(lián)胍膠壓裂返排液排入降粘反應(yīng)器內(nèi)，再向降粘反應(yīng)器內(nèi)投加低溫降粘劑，低溫降粘劑的投加質(zhì)量占交聯(lián)胍膠壓裂返排液質(zhì)量的0.097%，控制反應(yīng)溫度在5℃、攪拌速率為150r/min，先攪拌降粘反應(yīng)器內(nèi)的混合液2min使其混合均勻，再恒溫降粘反應(yīng)50min，所述低溫降粘劑由過硫酸鉀、過氧化鈉和硫酸亞鐵按質(zhì)量比1:1:14組成；返排液降粘后，打開降粘反應(yīng)器底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

2)有機(jī)物去除：打開降粘反應(yīng)器上部的排放口，將降粘后的返排液通入反應(yīng)罐，再向反應(yīng)罐內(nèi)投加有機(jī)物去除劑，有機(jī)物去除劑的投加質(zhì)量占降粘后的返排液質(zhì)量的0.12%，控制反應(yīng)罐的反應(yīng)溫度在15℃、攪拌速率為150r/min，攪拌混合液使其充分反應(yīng)3min，返排液內(nèi)的有機(jī)物被去除；所述有機(jī)物去除劑為無機(jī)聚合鋁鹽，無機(jī)聚合鋁鹽可以為聚合氯化鋁或聚合硫酸鋁；

3）懸浮物沉降：將反應(yīng)罐的攪拌速率降低至50r/min，向步驟2）中去除有機(jī)物后的反應(yīng)罐內(nèi)投加助凝劑，直至反應(yīng)罐中混合液的助凝劑濃度為6mg/l，攪拌混合液2min后靜置30min，混合液內(nèi)的懸浮物沉降到反應(yīng)罐底部，反應(yīng)罐頂部為上層清液；所述助凝劑為分子量為1000~2000萬的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺；反應(yīng)罐內(nèi)混合液靜置分層后，打開反應(yīng)罐底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

4）污水處理：將步驟3）中靜置分層后的上層清液通過反應(yīng)罐的排放口排入油田含油污水處理系統(tǒng)。

初始粘度4.4mpa.s的交聯(lián)胍膠壓裂返排液的預(yù)處理各階段各水質(zhì)指標(biāo)結(jié)果如表1。

表1

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實(shí)施例2

本實(shí)施例選取某井初期的交聯(lián)胍膠壓裂返排液進(jìn)行低溫快速預(yù)處理，壓裂返排液的初始粘度4.45mpa.s。

本實(shí)施例的低溫快速預(yù)處理方法，包括如下步驟：

1）低溫降粘：先將交聯(lián)胍膠壓裂返排液排入降粘反應(yīng)器內(nèi)，再向降粘反應(yīng)器內(nèi)投加低溫降粘劑，低溫降粘劑的投加質(zhì)量占交聯(lián)胍膠壓裂返排液質(zhì)量的0.1%，控制反應(yīng)溫度在7℃、攪拌速率為180r/min，先攪拌降粘反應(yīng)器內(nèi)的混合液10min使其混合均勻，再恒溫降粘反應(yīng)60min，所述低溫降粘劑由過硫酸鈉、過氧化氫和氯化亞鐵按質(zhì)量比1:1.05:10組成；返排液降粘后，打開降粘反應(yīng)器底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

2)有機(jī)物去除：打開降粘反應(yīng)器上部的排放口，將降粘后的返排液通入反應(yīng)罐，再向反應(yīng)罐內(nèi)投加有機(jī)物去除劑，有機(jī)物去除劑的投加質(zhì)量占降粘后的返排液質(zhì)量的0.3%，控制反應(yīng)罐的反應(yīng)溫度在25℃、攪拌速率為180r/min，攪拌混合液使其充分反應(yīng)10min，返排液內(nèi)的有機(jī)物被去除；所述有機(jī)物去除劑為無機(jī)聚合鐵鹽，無機(jī)聚合鐵鹽可以為聚合氯化鐵或聚合硫酸鐵；

3）懸浮物沉降：將反應(yīng)罐的攪拌速率降低至70r/min，向步驟2）中去除有機(jī)物后的反應(yīng)罐內(nèi)投加助凝劑，直至反應(yīng)罐中混合液的助凝劑濃度為7mg/l，攪拌混合液5min后靜置40min，混合液內(nèi)的懸浮物沉降到反應(yīng)罐底部，反應(yīng)罐頂部為上層清液；所述助凝劑為分子量為1000~2000萬的陰離子聚丙烯酰胺；反應(yīng)罐內(nèi)混合液靜置分層后，打開反應(yīng)罐底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

4）污水處理：將步驟3）中靜置分層后的上層清液通過反應(yīng)罐的排放口先進(jìn)入濾料粒徑為1.0mm的核桃殼式過濾器進(jìn)行過濾，再將過濾液排入油田含油污水處理系統(tǒng)。

初始粘度4.45mpa.s的交聯(lián)胍膠壓裂返排液的預(yù)處理各階段各水質(zhì)指標(biāo)結(jié)果如表2。

表2

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實(shí)施例3

本實(shí)施例選取某井初期的交聯(lián)胍膠壓裂返排液進(jìn)行低溫快速預(yù)處理，壓裂返排液的初始粘度4.45mpa.s。

本實(shí)施例的低溫快速預(yù)處理方法，包括如下步驟：

1）低溫降粘：先將交聯(lián)胍膠壓裂返排液排入降粘反應(yīng)器內(nèi)，再向降粘反應(yīng)器內(nèi)投加低溫降粘劑，低溫降粘劑的投加質(zhì)量占交聯(lián)胍膠壓裂返排液質(zhì)量的0.05%，控制反應(yīng)溫度在3℃、攪拌速率為120r/min，先攪拌降粘反應(yīng)器內(nèi)的混合液1min使其混合均勻，再恒溫降粘反應(yīng)40min，所述低溫降粘劑由過硫酸銨、過氧化氫和碳酸亞鐵按質(zhì)量比1:0.95:13組成；返排液降粘后，打開降粘反應(yīng)器底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

2)有機(jī)物去除：打開降粘反應(yīng)器上部的排放口，將降粘后的返排液通入反應(yīng)罐，再向反應(yīng)罐內(nèi)投加有機(jī)物去除劑，有機(jī)物去除劑的投加質(zhì)量占降粘后的返排液質(zhì)量的0.1%，控制反應(yīng)罐的反應(yīng)溫度在5℃、攪拌速率為130r/min，攪拌混合液使其充分反應(yīng)1min，返排液內(nèi)的有機(jī)物被去除；所述有機(jī)物去除劑為聚合層狀硅酸鹽，聚合層狀硅酸鹽含有鈣、鐵元素；

3）懸浮物沉降：將反應(yīng)罐的攪拌速率降低至30r/min，向步驟2）中去除有機(jī)物后的反應(yīng)罐內(nèi)投加助凝劑，直至反應(yīng)罐中混合液的助凝劑濃度為2mg/l，攪拌混合液1min后靜置20min，混合液內(nèi)的懸浮物沉降到反應(yīng)罐底部，反應(yīng)罐頂部為上層清液；所述助凝劑為分子量為1000~2000萬的非離子聚丙烯酰胺；反應(yīng)罐內(nèi)混合液靜置分層后，打開反應(yīng)罐底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

4）污水處理：將步驟3）中靜置分層后的上層清液通過反應(yīng)罐的排放口先進(jìn)入濾料粒徑為0.5mm的核桃殼式過濾器進(jìn)行過濾，再將過濾液排入油田含油污水處理系統(tǒng)。

初始粘度4.45mpa.s的交聯(lián)胍膠壓裂返排液的預(yù)處理各階段各水質(zhì)指標(biāo)結(jié)果如表3。

表3

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實(shí)施例4

本實(shí)施例選取某井初期的交聯(lián)胍膠壓裂返排液進(jìn)行低溫快速預(yù)處理，壓裂返排液的初始粘度4.5mpa.s。

本實(shí)施例的低溫快速預(yù)處理方法，包括如下步驟：

1）低溫降粘：先將交聯(lián)胍膠壓裂返排液排入降粘反應(yīng)器內(nèi)，再向降粘反應(yīng)器內(nèi)投加低溫降粘劑，低溫降粘劑的投加質(zhì)量占交聯(lián)胍膠壓裂返排液質(zhì)量的0.07%，控制反應(yīng)溫度在5℃、攪拌速率為150r/min，先攪拌降粘反應(yīng)器內(nèi)的混合液5min使其混合均勻，再恒溫降粘反應(yīng)50min，所述低溫降粘劑由過硫酸銨、過氧化鈉和氯化亞鐵按質(zhì)量比1:0.98:12組成；返排液降粘后，打開降粘反應(yīng)器底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

2)有機(jī)物去除：打開降粘反應(yīng)器上部的排放口，將降粘后的返排液通入反應(yīng)罐，再向反應(yīng)罐內(nèi)投加有機(jī)物去除劑，有機(jī)物去除劑的投加質(zhì)量占降粘后的返排液質(zhì)量的0.2%，控制反應(yīng)罐的反應(yīng)溫度在15℃、攪拌速率為150r/min，攪拌混合液使其充分反應(yīng)5min，返排液內(nèi)的有機(jī)物被去除；所述有機(jī)物去除劑為聚合硅酸鋁鐵；

3）懸浮物沉降：將反應(yīng)罐的攪拌速率降低至40r/min，向步驟2）中去除有機(jī)物后的反應(yīng)罐內(nèi)投加助凝劑，直至反應(yīng)罐中混合液的助凝劑濃度為4mg/l，攪拌混合液3min后靜置25min，混合液內(nèi)的懸浮物沉降到反應(yīng)罐底部，反應(yīng)罐頂部為上層清液；所述助凝劑為分子量為1000~2000萬的非離子聚丙烯酰胺；反應(yīng)罐內(nèi)混合液靜置分層后，打開反應(yīng)罐底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

4）污水處理：將步驟3）中靜置分層后的上層清液通過反應(yīng)罐的排放口先進(jìn)入濾料粒徑為0.6mm的核桃殼式過濾器進(jìn)行過濾，再將過濾液排入油田含油污水處理系統(tǒng)。

初始粘度4.5mpa.s的交聯(lián)胍膠壓裂返排液的預(yù)處理各階段各水質(zhì)指標(biāo)結(jié)果如表4。

表4

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實(shí)施例5

本實(shí)施例選取某井初期的交聯(lián)胍膠壓裂返排液進(jìn)行低溫快速預(yù)處理，壓裂返排液的初始粘度4.5mpa.s。

本實(shí)施例的低溫快速預(yù)處理方法，包括如下步驟：

1）低溫降粘：先將交聯(lián)胍膠壓裂返排液排入降粘反應(yīng)器內(nèi)，再向降粘反應(yīng)器內(nèi)投加低溫降粘劑，低溫降粘劑的投加質(zhì)量占交聯(lián)胍膠壓裂返排液質(zhì)量的0.06%，控制反應(yīng)溫度在4℃、攪拌速率為170r/min，先攪拌降粘反應(yīng)器內(nèi)的混合液8min使其混合均勻，再恒溫降粘反應(yīng)50min，所述低溫降粘劑由過硫酸鉀、過氧化鈉和氯化亞鐵按質(zhì)量比1:1.02:14組成；返排液降粘后，打開降粘反應(yīng)器底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

2)有機(jī)物去除：打開降粘反應(yīng)器上部的排放口，將降粘后的返排液通入反應(yīng)罐，再向反應(yīng)罐內(nèi)投加有機(jī)物去除劑，有機(jī)物去除劑的投加質(zhì)量占降粘后的返排液質(zhì)量的0.25%，控制反應(yīng)罐的反應(yīng)溫度在20℃、攪拌速率為140r/min，攪拌混合液使其充分反應(yīng)8min，返排液內(nèi)的有機(jī)物被去除；所述有機(jī)物去除劑為聚合硅酸鋁鐵；

3）懸浮物沉降：將反應(yīng)罐的攪拌速率降低至60r/min，向步驟2）中去除有機(jī)物后的反應(yīng)罐內(nèi)投加助凝劑，直至反應(yīng)罐中混合液的助凝劑濃度為3mg/l，攪拌混合液4min后靜置35min，混合液內(nèi)的懸浮物沉降到反應(yīng)罐底部，反應(yīng)罐頂部為上層清液；所述助凝劑為分子量為1000~2000萬的陰離子聚丙烯酰胺；反應(yīng)罐內(nèi)混合液靜置分層后，打開反應(yīng)罐底部的排污泥口，將含油污泥排入含油污泥處理池；

4）污水處理：將步驟3）中靜置分層后的上層清液通過反應(yīng)罐的排放口先進(jìn)入濾料粒徑為0.9mm的核桃殼式過濾器進(jìn)行過濾，再將過濾液排入油田含油污水處理系統(tǒng)。

初始粘度4.5mpa.s的交聯(lián)胍膠壓裂返排液的預(yù)處理各階段各水質(zhì)指標(biāo)結(jié)果如表5。

表5

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本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。