一种油田水平井压裂废水处理及资源化利用方法

摘要

一种油田水平井压裂废水处理及资源化利用方法，利用过氧化氢将待处理压裂废水预氧化，然后投加硅藻土，以聚合氯化铝为絮凝剂、聚丙烯酰胺为助凝剂，取投加硅藻土后的压裂废水进行混凝，然后取混凝静沉后的废水上清液过滤，再进行臭氧氧化及光催化氧化联合作用的高级氧化，接着利用多级微滤膜将高级氧化出水过滤，调节滤出水的pH在6.5～7.5，最后加入柠檬酸溶液，得到用于配制水平井压裂所需的压裂液，本发明能有效控制废水中的COD、SS、石油类及Fe2+、Ca2+、Mg2+等高价阳离子，从而使废水充分满足配制压裂液的需求，处理水不仅具有优良的废水资源化回用效果，而且该处理方法还有助于保护石油开采区的环境。

说明书

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，涉及水平井高浓度压裂废水的处理，具体涉及一种油田水平井压裂废水处理及资源化利用方法。

背景技术

压裂废水是一种油田作业特种废水，未经处理排放对油区环境危害严重。水基压裂目前是国内外油田增产的主要措施之一，水平井压裂是高效开采低渗透油藏的有效措施，在各油田普遍采用。压裂废水对环境的危害极大。由于其内在污染物成份复杂且较稳定，在自然力的作用下很难被降解，并在一定程度上污染了周围环境，带来极大的生态环境问题。因此，开展压裂废水处理技术，对于消除压裂废水的环境污染、保障油田的正常生产和可持续发展具有重要的意义。由于水平井分段压裂持续过程较长故而产生的废水量较一般水力压裂废水量大十倍甚至更多，污染物排放量也大大增加。与此同时，用水量也是普通水力压裂用水量的几十倍，作业过程中需要大量的新鲜水，来配制压裂液。但由于油田特殊的地理环境及气候，水资源相对匮乏。再加之新开采油田基本位于山区，道路崎岖，新鲜水供应不及时。因此，稳定作业供水问题也日趋严重，就地处理压裂废水资源化利用就成为首选。缓解油区环境问题显得至关重要，也对于保障油田的正常生产和可持续发展具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种油田水平井压裂废水处理及资源化利用方法，通过预氧化+pH调节+混凝+沉淀+过滤+高级氧化+pH调节+投加柠檬酸溶液工艺处理水平井压裂废水及资源化利用方法，使用方法简单，效果良好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种油田水平井压裂废水处理及资源化利用方法，包括如下步骤：

步骤一，将质量浓度30%的过氧化氢加至其一千倍体积的待处理压裂废水中，搅拌1～3min，静置30～60min，然后按3g/L投加硅藻土；

步骤二，室温下配制浓度为50g/L的聚合氯化铝(PAC)和浓度为2g/L的聚丙烯酰胺(PAM)；

步骤三，以配置的聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂，取步骤一处理后的压裂废水进行混凝，混凝条件为：温度25±1℃，pH值9.00±0.05，200r/min下搅拌1min，20r/min下搅拌30min，静沉60min；

步骤四，取静沉后的废水上清液，利用砂滤过滤，滤速为0.2m/s；

步骤五，取过滤后出水，进行高级氧化，高级氧化是指臭氧氧化及光催化氧化联合进行，臭氧投加量为20mg/L，紫外光波长为253nm，额定功率为120W，反应时间为30min；

步骤六，利用多级微滤膜将高级氧化出水过滤，滤速为0.2m/s；

步骤七，取步骤六滤出水，用质量浓度1%的稀盐酸调节pH，使其pH保持在6.5～7.5；

步骤八，在稀盐酸调节后的废水中加入5mL浓度为10mg/L的柠檬酸溶液，然后搅拌1～2min，最后使其pH保持在6.8～7.2。

本发明所处理后的压裂废水可用于配制水平井压裂所需的压裂液。

与现有配制压裂液方法相比，本发明的水处理方法可以完全满足油田水平井压裂所需的要求，从而达到资源化利用压裂废水的目的；该方法能有效控制废水中的COD、SS、石油类及Fe²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等高价阳离子，从而达到充分满足废水配制压裂液的需求。

本发明处理水不仅具有优良的废水资源化回用效果，还有助于保护石油开采区的环境。本发明降低了传统水基压裂所需的新鲜水比例，极大地削减了压裂作业成本，而且处理后的废水配制压裂液使用后并不会后续井场施工作业造成影响。该发明降低了压裂废水排放，对保护油区环境具有重要的意义，符合国家“节能减排”的战略方针。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例一

某水平井井场1#压裂废水水样。

其资源化利用方法包括如下步骤：

步骤一，将1mL质量分数为30%H₂O₂加入到盛有1000mL待处理压裂废水水样烧杯中，玻璃棒搅拌3min，静置半个小时；待预氧化完全后，向废水中投加3g/L硅藻土，并用10%盐酸调节废水pH至9.0；

步骤二，室温下配制浓度为50g/L的聚合氯化铝(PAC)和浓度为2g/L的聚丙烯酰胺(PAM)；

步骤三，以配置的聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂，按照混凝操作条件为：温度25±1℃，pH值调节为9.00±0.05，快速搅拌(200r/min)1min，慢速搅拌(20r/min)30min，静沉60min，进行混凝；

步骤四，取出静沉后的废水上清液，利用砂滤将上清液过滤，滤速为0.2m/s；

步骤五，抽取部分过滤后出水，进入高级氧化模块，该高级氧化模块为臭氧及光催化氧化联合处理装置，臭氧投加量为20mg/L，紫外光波长为253nm，额定功率为120W，反应时间为30min；

步骤六，利用多级微滤膜将高级氧化出水过滤，滤速为0.2m/s；

步骤七，取步骤六滤出水，用质量浓度1%的稀盐酸调节pH，使其pH保持在7.0；

步骤八，将柠檬酸配制成浓度为10mg/L溶液，并向处理水中投加入5mL，然后用玻璃棒搅拌2min，最后使其pH保持在6.9；

该实验所得到的水样，即为水平井压裂废水资源化利用水样。

经测定，实施例一所处理的水按0.35%的胍胶投加量将其配制压裂液，静置4h所测得的压裂液基液粘度为47.8mpa.s，而且处理后废水配制压裂液能满足达到油田压裂液通用技术条件（SY/T6376-2008）。

实施例二

某水平井井场2#压裂废水水样。

其资源化利用方法包括如下步骤：

步骤一，将1mL质量分数为30%H₂O₂加入到盛有1000mL待处理压裂废水水样烧杯中，玻璃棒搅拌3min，静置半个小时；待预氧化完全后，向废水中投加3g/L硅藻土，并用10%盐酸调节废水pH至9.0；

步骤二，室温下配制浓度为50g/L的聚合氯化铝(PAC)和浓度为2g/L的聚丙烯酰胺(PAM)；

步骤三，以配置的聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂，按照混凝操作条件为：温度25±1℃，pH值调节为9.00±0.05，快速搅拌(200r/min)1min，慢速搅拌(20r/min)30min，静沉60min，进行混凝；

步骤四，取出静沉后的废水上清液，利用砂滤将上清液过滤，滤速为0.2m/s；

步骤五，抽取部分过滤后出水，进入高级氧化模块，该高级氧化模块为臭氧及光催化氧化联合处理装置，臭氧投加量为20mg/L，紫外光波长为253nm，额定功率为120W，反应时间为30min；

步骤六，利用多级微滤膜将高级氧化出水过滤，滤速为0.2m/s；

步骤七，取步骤六滤出水，用质量浓度1%的稀盐酸调节pH，使其pH保持在6.8；

步骤八，将柠檬酸配制成浓度为10mg/L溶液，并向处理水中投加入5mL，然后用玻璃棒搅拌2min，最后使其pH保持在7.0；

该实验所得到的水样，即为水平井压裂废水资源化利用水样。

经测定，实施案例二所处理的水按0.30%的胍胶投加量将其配制压裂液，静置4h所测得的压裂液基液粘度为40.3mpa.s，而且处理后废水配制压裂液能满足达到油田压裂液通用技术条件（SY/T6376-2008）。

实施例三

某水平井井场3#压裂废水水样。

其资源化利用方法包括如下步骤：

步骤一，将1mL质量分数为30%H₂O₂加入到盛有1000mL待处理压裂废水水样烧杯中，玻璃棒搅拌1min，静置半个小时；待预氧化完全后，向废水中投加3g/L硅藻土，并用10%盐酸调节废水pH至9.0；

步骤二，室温下配制浓度为50g/L的聚合氯化铝(PAC)和浓度为2g/L的聚丙烯酰胺(PAM)；

步骤三，以配置的聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂，按照混凝操作条件为：温度25±1℃，pH值调节为9.00±0.05，快速搅拌(200r/min)1min，慢速搅拌(20r/min)30min，静沉60min，进行混凝；

步骤四，取出静沉后的废水上清液，利用砂滤将上清液过滤，滤速为0.2m/s；

步骤五，抽取部分过滤后出水，进入高级氧化模块，该高级氧化模块为臭氧及光催化氧化联合处理装置，臭氧投加量为20mg/L，紫外光波长为253nm，额定功率为120W，反应时间为30min；

步骤六，利用多级微滤膜将高级氧化出水过滤，滤速为0.2m/s；

步骤七，取步骤六滤出水，用质量浓度1%的稀盐酸调节pH，使其pH保持在7.5；

步骤八，将柠檬酸配制成浓度为10mg/L溶液，并向处理水中投加入5mL，然后用玻璃棒搅拌1～2min，最后使其pH保持在7.1；

该实验所得到的水样，即为水平井压裂废水资源化利用水样。

经测定，实施案例三所处理的水按0.40%的胍胶投加量将其配制压裂液，静置4h所测得的压裂液基液粘度为57.6mpa.s，而且处理后废水配制压裂液能满足达到油田压裂液通用技术条件（SY/T6376-2008）。