一種油氣田壓裂廢液的處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種油氣田壓裂廢液的處理方法，屬于石油開采領域中的廢水處理技 術領域。
【背景技術】
[0002] 在油氣田開發過程中，井下作業產生的壓裂廢液是一類處理難度較大的污染物， 往往呈現有"三高"（高COD值，高穩定性，高粘度）特征（安杰，劉宇程，陳明燕.壓裂廢 液處理技術研究進展[J].油氣田環境保護，2009, 19(2) :48-50.)。目前國內處理壓裂廢 液的技術方法主要有：化學混凝法、化學氧化法、高級氧化技術、微電解法、活性炭吸附法、 生物法、固化法等（何偉.復合法在處理壓裂返排液時的最佳工藝流程[J].內蒙古石油化 工，2008, 01 :80-81.;鐘顯，譚佳，趙立志等.壓裂返排液預處理的試驗研究[J].內蒙古 石油化工，2005, 11 :66-67.;涂磊，王兵，楊丹丹.壓裂返排液物理化學法達標治理研究 [J].西南石油大學學報，2007, 29 (S2) :104-106.;萬里平.探井殘余壓裂液無害化處理實 驗研究[D].西南石油學院，2002.)。現今的各種廢液處理技術普遍存在一些不足，如：處理 工藝比較繁瑣，處理設備復雜，藥劑耗費過多，處理成本過高（陳明燕，吳冕，劉宇程.酸 化和壓裂廢液處理技術研究進展[J].環境科學與技術，2010, 33(6E) :166-170.);對某些 污染指標難以完全滿足國家污水排放標準（萬瑞瑞.中和混凝、氧化法在油田壓裂廢水處 理中的應用研究[D].西安建筑科技大學，2012.);還沒有形成一套固定和完善的處理工藝 以應付所有或大多數類型的廢液。因此，無論從經濟上還是從處理效果上講，都有待進一步 完善和改進。
[0003] 濕式氧化法（WetAirOxidation,簡稱WA0)是20世紀50年代發展起來的一種處 理高濃度、有毒有害、生物難降解廢水的方法。它通常需要在高溫、高壓條件下，利用氧化劑 在液相中將有機物污染物氧化為CO2和水等無機物或小分子有機物的化學過程，從而達到 去除污染物的目的。與傳統的處理方法相比，該方法具有適用范圍廣、處理效率高、極少有 二次污染、可回收能量和有用物質等優點（王會芳.催化濕式氧化法及其在廢水處理中的 應用[J].揚州工業職業技術學院學報，2008, 5 (2) :52-54)。
[0004] 但是，如何采用濕式氧化法來處理油氣田壓裂廢液，目前還沒有相關研究。因此， 研發出一種油氣田壓裂廢液的處理方法，以克服目前壓裂廢液處理方法所存在的諸多問 題，仍是本領域亟待解決的問題之一。

【發明內容】

[0005] 為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種油氣田壓裂廢液的處理方法。 該處理方法的工藝簡單，設備常規，藥劑耗費少，處理成本低，能夠有效降低油氣田壓裂廢 液的COD值，COD去除率達到90%以上。
[0006] 為達到上述目的，本發明提供了一種油氣田壓裂廢液的處理方法，其包括以下步 驟：
[0007] (1)在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁（PAC)與聚丙烯酰胺（PAM)，攪 拌幾分鐘后，靜置一段時間，分離出上層清液；
[0008] (2)使分離出的上層清液在雙氧水的存在下，在260-340°C、8-25MPa下，反應 15-75min，得到處理后的油氣田壓裂廢液。
[0009] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優選地，在步驟（1)中，以待處理的油 氣田壓裂廢液的體積計，聚合氯化鋁的加入量為250-1000mg/L、聚丙烯酰胺的加入量為 10-25mg/L。聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺可以分別以溶液的形式加入到待處理的油氣田壓裂 廢液中，那么，二者的加入量為以加入其溶液后的壓裂廢液總體積計，其純物質的加入量。
[0010] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優選地，步驟（1)中的聚丙烯酰胺為陰 離子型聚丙烯酰胺。
[0011] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優選地，在步驟（1)中，攪拌的速度為 80-150r/min，時間為l-5min。
[0012] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優選地，在步驟（1)中，靜置的時間為 10_30min。
[0013] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優選地，在步驟（2)中，以與雙氧水進行 接觸的步驟（1)處理后的油氣田壓裂廢液的體積為100計，所使用的質量分數30%的雙氧 水溶液的體積為5-10。
[0014] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優選地，步驟（2)中是在攪拌下進行的， 攪拌速度為80-200r/min。
[0015] 在上述的油氣田壓裂廢液的處理方法中，優選地，在步驟（2)中，采用反應釜以及 機械液壓泵進行反應，使反應釜與機械液壓泵相連，在反應釜中加入水，然后升溫，待反應 釜達到260-340°C的反應溫度時，再將分離出的上層清液和雙氧水通過機械液壓泵壓入反 應釜，進行反應。
[0016] 根據本發明的【具體實施方式】，優選地，上述的油氣田壓裂廢液的處理方法還包括 以下步驟：步驟（2)結束后，使得到的處理后的油氣田壓裂廢液靜置5-10天，待其COD值降 至100mg/L以下，達到標準GB8978-1996中規定的污水排放一級標準后，直接外排。
[0017] 本發明所提供的油氣田壓裂廢液的處理方法首先采用聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺 對壓裂廢液進行絮凝前處理，以降低廢液中的懸浮物，能夠提高后續的雙氧水濕式氧化的 效率，并且對反應釜有一定的保護作用；然后采用雙氧水在260-340°C、8-25MPa下進行 濕式氧化，使其COD值明顯降低，COD去除率達到90%以上；經過絮凝和濕式氧化法處理 后的壓裂廢液可生化性增強，在靜置5-10天后，其COD值可降至100mg/L以下，達到標準 GB8978-1996中規定的污水排放一級標準后，可以直接外排。
【附圖說明】
[0018] 圖1為實施例1中所采用的反應釜的結構示意圖。
[0019] 圖2為PAC絮凝實驗中氯離子的含量變化圖。
[0020] 圖3為未處理與處理后的壓裂廢液在室溫下的COD值變化圖。
[0021] 主要組件符號說明：
[0022] 攪拌馬達1、采氣口 2、加熱爐3、攪拌器4、冷卻管5、反應釜體6、取樣口 7、壓力傳 感器8、溫度探頭9、機械液壓泵連接口 10。
【具體實施方式】
[0023] 為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技 術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。
[0024] 本實施例提供一種油氣田壓裂廢液的處理方法。
[0025] 該方法所采用的反應釜的結構如圖1所述，其包括：攪拌馬達1、加熱爐3、攪拌器 4、冷卻管5、反應荃體6、壓力傳感器8、溫度探頭9 ;其中，反應荃體6內設有攪拌器4、冷卻 管5和溫度探頭，攪拌器4連接攪拌馬達1，反應釜體6頂部設有采氣口 2以及機械液壓泵 連接口 10,反應釜體6底部設有取樣口 7,壓力傳感器8連接于反應釜體6,加熱爐3設置于 反應荃體6外圍。
[0026] 該處理方法包括以下步驟：
[0027] (1)在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁（PAC)與陰離子型聚丙烯酰 胺（PAM)，絮凝劑聚合氯化鋁（PAC)和助凝劑陰離子型聚丙烯酰胺（PAM)的添加量分別為 250-1000mg/L、10-25mg/L，以 80-150r/min的速度攪拌l-5min，靜置 10-30min后，分離出上 層清液進行下一步處理，測定上層清液的懸浮物含量，并測定上層清液的COD值計算COD去 除率；
[0028] (2)在反應釜中加入適量蒸餾水，然后加熱反應釜，當反應釜達到預設的反應溫度 260-340°C時，打開反應釜與機械液壓泵連接的閥門，使用機械液壓泵向反應釜中泵入步驟 (1)處理后的壓裂廢液（即上層清液）和質量分數30%的雙氧水溶液，以步驟（1)處理后 的油氣田壓裂廢液的體積為100計，所使用的質量分數30%的雙氧水溶液的體積為5-10， 關閉閥門，在預定的反應溫度260-340°C、8-25MPa下反應15-75min，反應結束后，使用冷卻 管進行水冷至室溫，測定處理后的壓裂廢液的COD值，此時，壓裂廢液的COD去除率為：
【主權項】
1. 一種油氣田壓裂廢液的處理方法，其包括以下步驟： (1) 在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺，攪拌幾分鐘后，靜置 一段時間，分離出上層清液； (2) 使分離出的上層清液在雙氧水的存在下，在260-340°C、8-25MPa下，反應 15-75min，得到處理后的油氣田壓裂廢液。
2. 根據權利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（1)中，以待處理 的油氣田壓裂廢液的體積計，聚合氯化鋁的加入量為250-1000mg/L、聚丙烯酰胺的加入量 為 10-25mg/L。
3. 根據權利要求1或2所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，步驟（1)中的聚丙烯 酰胺為陰離子型聚丙烯酰胺。
4. 根據權利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（1)中，攪拌的速 度為 80_150r/min，時間為 l_5min。
5. 根據權利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（1)中，靜置的時 間為 10-30min。
6. 根據權利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（2)中，以與雙氧 水進行接觸的步驟（1)處理后的油氣田壓裂廢液的體積為100計，所使用的質量分數30% 的雙氧水溶液的體積為5-10。
7. 根據權利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，步驟（2)中是在攪拌下進 行的，攪拌速度為80-200r/min。
8. 根據權利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其中，在步驟（2)中，采用反應 釜以及機械液壓泵進行反應，使反應釜與機械液壓泵相連，在反應釜中加入水，然后升溫， 待反應釜達到260-340°C的反應溫度時，再將分離出的上層清液和雙氧水通過機械液壓泵 壓入反應荃,進行反應。
9. 根據權利要求1所述的油氣田壓裂廢液的處理方法，其還包括以下步驟：步驟（2) 結束后，使得到的處理后的油氣田壓裂廢液在室溫下靜置5-10天，待其COD值降至IOOmg/ L以下，達到標準GB8978-1996中規定的污水排放一級標準后，直接外排。
【專利摘要】本發明提供了一種油氣田壓裂廢液的處理方法。該處理方法包括以下步驟：在待處理的油氣田壓裂廢液中加入聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺，攪拌后靜置，分離出上層清液；使分離出的上層清液在雙氧水的存在下，在260-340℃、8-15MPa下，反應15-75min，得到處理后的油氣田壓裂廢液。本發明提供的油氣田壓裂廢液的處理方法首先采用聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺進行絮凝前處理，以降低廢液中的懸浮物，提高后續的雙氧水濕式氧化的效率，并且對反應釜有一定的保護作用；然后采用雙氧水進行濕式氧化，使COD去除率達到90％以上；靜置后，使COD值降至100mg/L以下，達到污水排放一級標準(GB8978-1996)。
【IPC分類】C02F103-10, C02F9-04
【公開號】CN104556486
【申請號】CN201510002362
【發明人】閆秀懿, 王偉, 趙建國, 張永旺, 周慶祥
【申請人】中國石油大學(北京)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月5日