一种压裂返排水破胶装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种压裂返排水破胶装置，涉及压裂返排水破胶领域，压裂返排水破胶装置包括调节池、提升泵、破胶反应罐和臭氧供给单元，破胶反应罐内有强化填料层和催化填料层，破胶反应罐上有出水口和尾气出口，尾气出口与调节池连通。破胶方法包括：使用提升泵将调节池内的压裂返排水提升到破胶反应罐内；使用臭氧供给单元向破胶反应罐内投加臭氧，压裂返排水在破胶反应罐内进行破胶反应，完成破胶后的废水从出水口流出；将破胶反应罐反应后产生的臭氧尾气引入调节池，臭氧尾气对调节池内的压裂返排水进行预破胶。本实用新型专利技术能够解决压裂返排水破胶速度慢、破胶效果差、破胶易产生二次污染以及破胶后的压裂返排水无法回用和外排的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂返排水破胶装置
本技术涉及压裂返排水破胶领域，尤其涉及一种压裂返排水破胶装置及其破胶方法。
技术介绍
压裂返排水是油井生产前水力压裂完成后返回地面的流体，主要有压裂液及从地层中携带出的相关物质组成，是一种含有多种化学添加剂、多种离子、多种有机组分的复杂液体，具有稳定性强、悬浮物含量高、可生化性差等特点。据统计，压裂作业完成后，会有15%～80%的施工液体返排到地面，这增加了油田处理废水的压力。能否合理的处理油气田开发过程中产生的大量压裂返排液，成为制约油气田大规模开发的瓶颈之一。掌握压裂液的稳定机制及破坏机理，选择合适的降粘、破胶方法是压裂返排液处理技术的关键。从物理角度讲，地层返排上来的压裂液混有部分未破胶的压裂残液，通常具有一定温度和粘度；返排液携带上来的粘土、岩屑等小颗粒又一直做不规则布朗运动，这是造成压裂返排液有粘度和稳定性的主要原因，也是压裂返排液处理的技术难点。从化学角度讲，胍胶分子有较长的链段（分子量可达千万以上）。地层返排上来的粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外的阳离子所置换，而晶体结构不变，产生过剩的电荷，导致粘土带负电。压裂液配制过程中添加的胍胶、线性胶等在碱性条件下电离的基团带负电，会因分子内电荷斥力导致分子处于舒展状态。当其吸附在粘土颗粒表面时，会提高粘土颗粒的Zeta电位（最高可达-120mV以上），有利于抵抗胶体聚集，形成稳定的胶体体系。研究人员对压裂返排液破胶降粘进行了多种探索，如芬顿法、电化学法、生物酶破胶剂法、投加双氧水、过硫酸盐等，这些方法确实很有效果。油气田大规模开采产生的水量是非常巨大的，不少油田年返排量都超过了100万方的规模。在大规模长期连续运行的背景下，一些破胶技术的缺点也开始暴露出来，如电化学法的结垢和电耗问题、生物酶破胶周期长的问题、以双氧水为代表的氧化剂不适合高粘度压裂返排水、二次污染等问题。随着国家对节能环保的提倡，压裂返排液回用、外排等深度处理需求逐渐被油田提上日程。常规使用无机阳离子或其它能引入无机离子的破胶形式在返排液回用方面是显然达不到效果的。因为大量无机离子的引入（如酸、碱、Fe3+、过硫酸盐）会在系统内循环，影响后期压裂返排液的回用效果，增加压裂返排水达标排放的处理难度。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种压裂返排水破胶装置及其破胶方法，解决现有技术中压裂返排水破胶速度慢、破胶效果差、破胶易产生二次污染以及破胶后的压裂返排水无法回用和外排的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压裂返排水破胶装置，包括调节池、破胶反应罐和臭氧供给单元，所述调节池用于将压裂返排水输送至所述破胶反应罐内，所述臭氧单元能够将臭氧输送至所述破胶反应罐的内部，所述破胶反应罐的上部通过管道与所述调节池内部连接，以将尾气输送至所述调节池内。进一步地，所述破胶反应罐内部设有强化填料层和催化填料层，所述催化填料层位于所述强化填料层的上方。进一步地，所述破胶反应罐包括罐体，所述罐体上设有进水口、出水口、进气口和尾气出口，所述调节池的出液口通过提升泵与所述进水口连接，所述进气口与臭氧供给单元连接，所述强化填料层和所述催化填料层位于所述进水口的上方，且位于所述出水口的下方。进一步地，所述破胶反应罐底部设置臭氧分布器，所述臭氧分布器采用曝气盘，所述曝气盘的曝气方向朝向破胶反应罐的底部方向。进一步地，所述调节池内设置穿孔曝气管，所述尾气出口与穿孔曝气管连接。进一步地，所述破胶反应罐顶部还设置呼吸阀；和/或，所述破胶反应罐上部在与出水口对应位置处设置除沫装置；压裂返排水中携带了大量化学助剂，通常在破胶过程中会产生大量气泡。当气液两相流速达到某一值时，液相将被气相夹带，出现不可控的液泛支流。除沫装置，可去除反应过程中的泡沫，避免液泛现象；和/或，所述破胶反应罐表面在与催化填料层、强化填料层和臭氧分布器对应处均设置检修孔；和/或，所述破胶反应罐底部设置排泥口，所述排泥口通过排泥泵与地沟连接。进一步地，所述除沫装置的比表面为500～1000m2/m3，孔隙率为94%～98%。进一步地，所述强化填料层和催化填料层的下部均设置筛板、顶部均设置防填料逃逸筛网。进一步地，所述强化填料层的填料为具有粗过滤功能的填料。本技术提出了一种压裂返排水破胶装置，相较于现有技术而言，本技术具有以下有益效果：1.本技术既能取得良好的破胶效果，又不产生二次污染，不影响压裂返排水的回用或外排处理。2.本技术的臭氧在破胶反应罐内与压裂返排水进行破胶反应后产生的臭氧尾气继续通入调节池中对调节池内的压裂返排水进行预破胶，大大提高了臭氧的利用率，降低破胶成本。3.臭氧催化剂的使用以填料的形式实现最大的接触面积，进一步提高了臭氧的利用率，降低破胶成本。4.臭氧具有较强的氧化能力，可将压裂返排水中以聚合物分子为主的长链化合物氧化分解，使聚合物分子的长链变成短链，聚合物分子的长链被破坏掉以后，压裂返排液的粘度就降低了。臭氧能进一步将短链氧化成二氧化碳和水，降低了有机物含量，改善了水质。臭氧能能降低压裂返排水的Zeta电位，破坏胶体的稳定性。臭氧是清洁型氧化剂，反应后自身变成氧气，不会产生污泥、盐等二次污染，不影响处理后的压裂返排水的回注及回用处理。臭氧的制备为全自动化过程，可24h不停机运行，可以实现无人值守，能显著降低现场劳动强度。破胶过程不需要清水溶解配药，节约油田宝贵的自来水资源。附图说明图1为本技术的压裂返排水破胶装置结构示意图；图2为调节池结构示意图；图3为破胶反应罐结构示意图；图4为臭氧供给单元结构示意图；图5为破胶方法流程框图。其中，1-调节池；2-提升泵；3-破胶反应罐；4-臭氧供给单元；5-穿孔曝气管；6-进水口；7-呼吸阀；8-尾气出口；9-除沫装置；10-检修孔；11-臭氧分布器；12-催化填料层；13-强化填料层；14-排泥口；15-出水口。具体实施方式如图1-5所示，一种压裂返排水破胶装置，包括调节池1、破胶反应罐3和臭氧供给单元4，所述调节池1用于将压裂返排水输送至所述破胶反应罐3内，所述臭氧单元能够将臭氧输送至所述破胶反应罐3的内部，所述破胶反应罐3的上部通过管道与所述调节池1内部连接，以将尾气输送至所述调节池1内。所述破胶反应罐3内部设有强化填料层13和催化填料层12，所述催化填料层12位于所述强化填料层13的上方。所述破胶反应罐3包括罐体，所述罐体上设有进水口6、出水口15、进气口和尾气出口8，所述调节池1的出液口通过提升泵2与所述进水口6连接，所述进气口与臭氧供给单元4连接，所述强化填料层13和所述催化填料层12位于所述进水口6的上方，且位于所述出水口15的下方。所述破胶反应罐3底部设置臭氧分布器11，所述臭氧分布器11采用曝气盘，所述曝气盘的曝气方向朝向破胶反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压裂返排水破胶装置，其特征在于，包括调节池、破胶反应罐和臭氧供给单元，所述调节池用于将压裂返排水输送至所述破胶反应罐内，所述臭氧供给单元能够将臭氧输送至所述破胶反应罐的内部，所述破胶反应罐的上部通过管道与所述调节池内部连接，以将尾气输送至所述调节池内。/n

【技术特征摘要】
1.一种压裂返排水破胶装置，其特征在于，包括调节池、破胶反应罐和臭氧供给单元，所述调节池用于将压裂返排水输送至所述破胶反应罐内，所述臭氧供给单元能够将臭氧输送至所述破胶反应罐的内部，所述破胶反应罐的上部通过管道与所述调节池内部连接，以将尾气输送至所述调节池内。


2.根据权利要求1所述的压裂返排水破胶装置，其特征在于，所述破胶反应罐内部设有强化填料层和催化填料层，所述催化填料层位于所述强化填料层的上方。


3.根据权利要求2所述的压裂返排水破胶装置，其特征在于，所述破胶反应罐包括罐体，所述罐体上设有进水口、出水口、进气口和尾气出口，所述调节池的出液口通过提升泵与所述进水口连接，所述进气口与臭氧供给单元连接，所述强化填料层和所述催化填料层位于所述进水口的上方，且位于所述出水口的下方。


4.如权利要求3所述的一种压裂返排水破胶装置，其特征在于，所述破胶反应罐底部设置臭氧分布器，所述臭氧分布器采用曝气盘，所述曝气盘的曝气方向朝向破胶反应罐的底部方向。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文辉，胡以朋，李鹏，
申请(专利权)人：杰瑞环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37