論頁巖氣井壓裂反排污水處理設備應用范文

本站小編為你精心準備了論頁巖氣井壓裂反排污水處理設備應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：頁巖氣開發過程中，處理壓裂作業伴生污水的設備需要滿足較好的移動運輸性、實用性、能根據現場水質要求對處理流程進行調整等要求。從水處理流程工藝方案確定角度出發，介紹設備的主要組成以及功能，并詳細分析不同的組塊和流程，為頁巖氣井壓裂反排污水處理設備的研制與應用研究提供參考。

關鍵詞：頁巖氣開發；壓裂作業；伴生污水

0引言

目前國內常規壓裂污水主要采用管網輸送至水處理基站進行集中處理，該方式適用于大多數地勢平坦、管網建設投資充裕的地區。由于一體化處理設備的體積較大，通常需要采用低平板拖車進行轉移和運輸，因此僅適用于運輸條件好、通過性強的地區，并且處理后的水質僅能達到回用標準。延長頁巖井開發區多處于山區地形中，存在單井距離較遠，井位間溝壑較多的狀況，因此該地區不適合建設管網系統。同時，井區多為臨時開通的簡易道路，有坡陡轉彎半徑小的特點，底平板拖車在該地區無法使用。目前，延長井區常規壓裂作業使用水罐車從基地送上清水并拉走污水，工業用水成本較大，因此該地區污水處理優先考慮廢水重復利用。

1水處理流程工藝方案確定

結合現場取樣分析，對該地區壓裂作業伴生污水進行室內工藝試驗，可初步確定污水處理工藝核心思想包括3部分：首先，工藝設備在應用時具有經濟性和實施性；其次，設備操作簡便，后期維護便捷；最后，通過結合物理和化學處理方法，并有效融合精密處理和常規處理手段。針對儲存池中的污水處理，通常利用提升裝置將其運輸到管道混合系統當中，并依照規范的工藝順序和要求加入預先配比好的凝縮聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺藥劑，并根據具體情況添加pH調節劑和檸檬酸等藥劑。藥劑在管道混合系統中與污水充分混合后，進入強化絮凝沉降系統，反應產生沉淀進行出初步分離，并取清液進入氣浮裝置。氣浮裝置為粗—精兩級浮選除雜工藝，為后續袋芯精密過濾系統和膜過濾系統提供穩定的入水條件。其中，膜過濾系統為可選擇性流程，如果產水要求過高，可進行選配。

2設備的主要組成以及功能

依照山區地貌實際情況，壓裂反排污水處理設備設計為適合當地運輸車輛的模塊化撬裝式結構，模塊之間采用膠管由壬進行快速連接。根據工藝流程，該設備整合成沉降模塊、加藥混合過濾模塊、多級浮選模塊及膜過濾模塊4個基礎單元，用戶可根據生產現場工藝流程需求進行模塊的增減應用。

2.1沉降模塊由于作為沉淀分離使用的沉降模塊所占空間較大，因此設計為單獨模塊。沉降模塊主要包括是3個工藝過程，分別為強化分離、初級化學反應、污水整合提升。加藥反應后的液體在沉降罐里加速強化分層，后續流程通過抽取分層液中的上清液部分進行過濾。目前，傳統技術手段使用的是多套（3～4套）自然沉降罐，多罐輪流沉淀，過濾流程抽取沉淀分離后的上清液層進行下一步的處理。該方式主要以自然沉降方法為主，通過將藥加入到污水當中來得到礬花絮凝物，并能夠沉入水底，實現有效的分離。如果應用傳統技術手段，則需要使用矩形罐體結構，缺少相應的附屬裝置，導致沉淀性能比較弱，沉降時間過長。改進后裝置采用了淺池原理制作的斜管沉降池。淺池理論原理發展形成的斜管沉淀池在石油水處理方面也有所應用，但是作為移動設備沉降罐裝置的實際應用還比較少。淺池理論原理理論上是平流式沉淀池工作能力的3～5倍。在實施水力設計以及計算過程中，通過靜止浮生法能夠對水質以及油滴粒徑分布情況進行了解，并對需要去除的油滴性質進行確定，從而獲取相關設備的組數、角度以及直徑，確保其能夠達到最優的應用效果，必要時依照測算結果來對有關參數進行調整。

2.2加藥混合過濾模塊加藥混合過濾模塊主要由管混、過濾提升泵、袋—芯式濾罐組、紫外線殺菌儀以及加藥裝置組成的一個設備組。模塊主要完成過濾殺菌工藝，斜管沉淀池分離后的上清液經過袋—芯式過濾罐過濾，然后液體經過紫外線殺菌儀進行殺菌。應用袋—芯式過濾罐時，其濾料主要通過金屬網支撐，濾袋能有效攔截雜質，應用的紫外線殺菌儀需要進行封閉使用，紫外線殺菌儀為管道封閉式設備，主要工作原理是通過紫外線光子對水中的致病脫氧核糖核酸細菌、不同病毒以及細菌進行破壞，使得脫氧核糖核酸中的結構鍵斷裂，最終以光化學聚合反應的方式達到滅菌目的。該設備的優勢在于能夠消滅各種病毒以及細菌（理論上可以達到99%的殺菌效果），并且整個過程能夠瞬間完成。同時，該設備能夠依照額定消毒水范圍、依照不同的水質來進行操作，整個過程不會改變水的性質，不會出現其他任何的副產物，具有噪聲小、設備體積小、操作簡單以及運行費用低等特點。

2.3多級浮選模塊多級浮選模塊應用的設備在二級或二級以上，通過串聯方式來分離殘余浮油和雜質。由于油田污水水質內部情況復雜多變，并且涉及黏稠油類，因此要通過渦凹式氣浮機來實施。該設備應用時不涉及精密元件，結構簡單容易操作，后期維護比較方便。在處理固體懸浮物和石油類懸浮物時，處理效果不低于80%，COD（ChemicalOxygenDemand，化學需氧量）以及BOD（BiochemicalOxygenDemand，生化需氧量或生化耗氧量）處理效果不低于60%，能夠以好氧方式解決臭氣。多級浮選模塊的設置主要為后續精密過濾和膜過濾提供穩定入水水質。在實際應用中，其COD去除率為50%～70%，BOD去除率為80%，SS（SuspendedSubstance，懸浮物）去除率在95%以上，能有效降低膜過濾模塊的處理負載，延長袋芯過濾系統的濾材更換周期。

2.4膜過濾模塊膜過濾模塊主要采用橫向流膜過濾技術，即超濾技術。主要技術是利用膜表面的孔來進行物理篩分，使得溶質粒子和溶劑能夠通過膜進入低壓側，最終得到的為濾液，并有效截留微粒和大分子組分。現場使用的管式超濾污水處理設備運行近一年時間，使用效果穩定。該裝置抗沖擊能力強，出水完全滿足低滲透油藏對注入水質的要求。從現場運行來看，只要能夠保證膜過濾設備的入水水質要求，就可以降低常規膜過濾設備在石油污水處理過程中反清洗周期短的缺點。

3結束語

延長地區頁巖氣井壓裂污水處理設備目前還處于試驗摸索階段，外排為目的的處理液和重復利用為目的的處理液在水質指標上有較大差異，造成設備的處理能力和處理流程調整均有不同方案。因此，在設計設備時，主要思想是根據處理后液體的使用目的確定處理過程的精細程度和流程長短。

參考文獻

［1］王維忠，梁德權，祁廣彬.模塊化壓裂返排液處理設備開發［J］.石油機械，2013，41（12）：128-130.

［2］王維忠，梁德權，祁廣彬.油田鉆井廢液處理工藝的探討［J］.節能與環保，2014（7）：62-638.

［3］邱益軍，程利剛，謝世俠.按照新水質標準對老舊水廠進行技術改造的探討［J］.陜西水利，2014（S1）：65-67.

［4］衛秀芬.壓裂酸化措施返排液處理技術方法探討［J］.油田化學，2007，24（4）：384-388.

［5］黃廷林，李玉仙，張志政，等.斜管沉淀地布水均勻性模擬計算與工藝參數分析［J］.給水排水，2005，31（4）：16-19.

［6］代廣平，姬忠禮，魏耀東.袋式過濾器過濾初期階段濾袋壓力特性的實驗研究［J］.化工機械，2009，36（6）：535-538.

作者：趙耀瑋 單位：中國石化中原油田分公司采油氣工程服務中心