一种用于压裂返排液处理室内实验装置论文和设计-李永丰

全文摘要

本实用新型属于废液处理技术领域，公开了一种用于压裂返排液处理室内实验装置，包括污水罐、预处理单元、气水混合罐、气浮单元、精细过滤单元、除硼单元和加药单元，预处理单元包含调质室、斜板室和气浮室，污水罐内部分为污水槽和清水槽；压裂返排液在污水槽里经来液提升泵依次流经预处理单元、高效气浮单元、精细过滤和除硼单元，最后流回清水槽。本实验装置采用有色透明材料，实验过程可视，并进行小型化设计；整体具备动态连续的处理流程，尤其是能够去除压裂返排液中的硼离子，使压裂返排液满足复配要求，提高返排液的重复利用率，便于进行室内开展的返排液复配实验。

主设计要求

1.一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，包括预处理单元(1)、气浮单元(3)、精细过滤单元(4)、除硼单元(5)、气水混合罐(6)、加药单元(7)、污水罐(8)；所述污水罐(8)内部分为污水槽(8-1)和清水槽(8-2)；所述预处理单元(1)的出口通过增压泵(2-1)与所述气浮单元(3)的入口连接，所述气浮单元(3)的油相出口与所述污水槽(8-1)相连，使油相直接排入所述污水槽(8-1)；所述气浮单元(3)的水相出口与所述精细过滤单元(4)的入口相连，所述精细过滤单元(4)的出口与所述除硼单元(5)的入口连接，所述除硼单元(5)的出口与所述清水槽(8-2)的入口连接；所述清水槽(8-2)的出口通过气浮水泵(2-2)与所述气水混合罐(6)的入口连接，所述气浮水泵(2-2)还设有空气进口，用于将所述清水槽(8-2)内的水与空气混合泵入所述气水混合罐(6)内，所述气水混合罐(6)顶部设有排气阀门；所述气水混合罐(6)的出口分别与所述预处理单元(1)和所述气浮单元(3)连接，为所述预处理单元(1)和所述气浮单元(3)提供溶气水；所述预处理单元(1)底部、所述气浮单元(3)底部、所述精细过滤单元(4)底部均连接设置有排污阀的排泥管，所述排泥管均与所述污水槽(8-1)连接；所述污水槽(8-1)的出口通过来液提升泵(2-3)与所述预处理单元(1)的入口相连；所述污水槽(8-1)的出口和所述预处理单元(1)的入口之间管道上在所述来液提升泵(2-3)后设有加药单元(7)，所述加药单元(7)用于将处理药剂混入流经的压裂返排液中。

设计方案

1.一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，包括预处理单元(1)、气浮单元(3)、精细过滤单元(4)、除硼单元(5)、气水混合罐(6)、加药单元(7)、污水罐(8)；所述污水罐(8)内部分为污水槽(8-1)和清水槽(8-2)；

所述预处理单元(1)的出口通过增压泵(2-1)与所述气浮单元(3)的入口连接，所述气浮单元(3)的油相出口与所述污水槽(8-1)相连，使油相直接排入所述污水槽(8-1)；所述气浮单元(3)的水相出口与所述精细过滤单元(4)的入口相连，所述精细过滤单元(4)的出口与所述除硼单元(5)的入口连接，所述除硼单元(5)的出口与所述清水槽(8-2)的入口连接；所述清水槽(8-2)的出口通过气浮水泵(2-2)与所述气水混合罐(6)的入口连接，所述气浮水泵(2-2)还设有空气进口，用于将所述清水槽(8-2)内的水与空气混合泵入所述气水混合罐(6)内，所述气水混合罐(6)顶部设有排气阀门；所述气水混合罐(6)的出口分别与所述预处理单元(1)和所述气浮单元(3)连接，为所述预处理单元(1)和所述气浮单元(3)提供溶气水；所述预处理单元(1)底部、所述气浮单元(3)底部、所述精细过滤单元(4)底部均连接设置有排污阀的排泥管，所述排泥管均与所述污水槽(8-1)连接；所述污水槽(8-1)的出口通过来液提升泵(2-3)与所述预处理单元(1)的入口相连；所述污水槽(8-1)的出口和所述预处理单元(1)的入口之间管道上在所述来液提升泵(2-3)后设有加药单元(7)，所述加药单元(7)用于将处理药剂混入流经的压裂返排液中。

2.根据权利要求1所述的一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，所述预处理单元(1)内部设有调质室、斜板室和气浮室，且调质室、斜板室和气浮室依次相通。

3.根据权利要求1所述的一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，所述预处理单元(1)底部设置有微孔曝气头。

4.根据权利要求1所述的一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，所述气浮单元(3)的溶气水进口与所述气水混合罐(6)的出口分路相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，所述精细过滤单元(4)内部滤料为石英砂、活性炭、核桃壳、纤维球、聚结纤维、陶瓷滤料中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，所述污水槽(8-1)和所述清水槽(8-2)顶部连通，所述清水槽(8-2)水位高于挡板后可漫到所述污水槽(8-1)。

7.根据权利要求1所述的一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，所述加药单元(7)由加药点和加药泵构成。

8.根据权利要求1所述的一种用于压裂返排液处理室内实验装置，其特征在于，该装置采用有色透明材料制成，用于实现实验过程可视化操作。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于废液处理技术领域，具体的说，是涉及一种用于油田、天然气田、煤层气等非常规油气田开发过程中，对压裂液返排出的废液进行无害化处理或回用的处理技术，尤其涉及一种压裂返排液处理的室内实验装置。

背景技术

现阶段，国内大部分油气田的压裂返排液并未得到有效处理，主要方式将返排液与其他生产废水一同储存进行集中处理。但是，压裂返排液对环境的危害极大，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，因此带来较大的生态环境问题。

目前，基于达标排放为目标的处理工艺主要包括电絮凝法、微生物法和常规物理化学法，处理成本高且效果较差。然而，将压裂返排液处理后进行复配，作为压裂液重新利用起来，显得尤为有效。根据压裂返排液成分复杂、体系差异较大，处理流程长的特点，有必要开发一套小型化高效压裂返排液处理实验装置，以评价不同压裂液体系对返排液处理效果的影响因素。

实用新型内容

本实用新型要解决的是目前压裂返排液处理和重新利用的技术问题，提供了一种用于压裂返排液处理室内实验装置，专门针对酸化返排液处理，处理后的油相可以直接进入生产流程，水相可以直接回注或者外排。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种用于压裂返排液处理室内实验装置，包括预处理单元(1)、气浮单元(3)、精细过滤单元(4)、除硼单元(5)、气水混合罐(6)、加药单元(7)、污水罐(8)；所述污水罐(8)内部分为污水槽(8-1)和清水槽(8-2)；

进一步地，所述预处理单元(1)内部设有调质室、斜板室和气浮室，且调质室、斜板室和气浮室依次相通。

进一步地，所述预处理单元(1)底部设置有微孔曝气头。

进一步地，所述气浮单元(3)的溶气水进口与所述气水混合罐(6)的出口分路相连。

进一步地，所述精细过滤单元(4)内部滤料为石英砂、活性炭、核桃壳、纤维球、聚结纤维、陶瓷滤料中的一种或多种。

进一步地，所述污水槽(8-1)和所述清水槽(8-2)顶部连通，所述清水槽(8-2)水位高于挡板后可漫到所述污水槽(8-1)。

进一步地，所述加药单元(7)由加药点和加药泵构成。

进一步地，该装置采用有色透明材料制成，用于实现实验过程可视化操作。

本实用新型的有益效果是：

(一)本实用新型提供的用于压裂返排液处理室内实验装置，可通过过滤、树脂吸附等手段短时间去除压裂返排液中的硼离子，消除硼离子对返排液重复利用影响。

(二)本实用新型提供的用于压裂返排液处理室内实验装置，仅包括污水罐、预处理单元、气水混合罐、气浮单元、精细过滤单元、除硼单元和加药单元，结构简单、操作简单、实验过程可视化操作，可适应不同压裂液体系，实现压裂返排液动态处理后复配，完全满足为了得到压裂返排液复配相关指标参数而进行各种室内模拟实验。

附图说明

图1是本实用新型所提供的用于压裂返排液处理室内实验装置的结构示意图。

上述图中：1、预处理单元；2-1、增压泵；2-2、气浮水泵；2-3、来液提升泵；3、气浮单元；4、精细过滤单元；5、除硼单元；6、气水混合罐；7、加药单元；8、污水罐；8-1、污水槽；8-2、清水槽。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例公开了一种用于压裂返排液处理室内实验装置，主要包括预处理单元1、气浮单元3、精细过滤单元4、除硼单元5、气水混合罐6、加药单元7、污水罐8。

污水罐8内部分为污水槽8-1和清水槽8-2，污水槽8-1和清水槽8-2顶部连通，清水槽8-2位高于挡板后可漫到污水槽8-1。污水槽8-1出口与预处理单元1入口相连，污水槽8-1出口和预处理单元1入口之间管道上设有来液提升泵2-3，来液提升泵2-3用于将污水槽8-1内的压裂返排液泵入预处理单元1。污水槽8-1出口和预处理单元1入口之间管道上在来液提升泵2-3后设有加药点，加药点处设有加药泵，加药点和加药泵构成加药单元7，加药单元7用于将处理药剂混入流经的压裂返排液中。

预处理单元1内部设有调质室、斜板室和气浮室，且调质室、斜板室和气浮室依次相通。调质室用于对压裂返排液进行高级氧化反应处理，使压裂返排液迅速破胶、脱稳，大幅降低返排液中的COD；斜板室用于通过增加有效碰撞将氧化后的压裂返排液中的悬浮物和浮油进行有效分离；气浮室用于通过微气泡上升进一步去除压裂返排液中的浮油和微粒。预处理单元1底部设有与污水槽8-1相连的排泥管，通过打开底部排污阀可去除沉积在预处理单元1(斜板室和气浮室)底部的污泥。预处理单元1底部设有一个贯穿气浮室和斜板室的微孔曝气头，微孔曝气头用于产生气浮所需要的气泡；微孔曝气头上面设有滤网，防止沉渣堵塞曝气孔。

预处理单元1出口与气浮单元3入口相连，预处理单元1出口和气浮单元3入口之间管道上设有增压泵2-1，增压泵2-1将预处理单元1出口水增压后进入气浮单元3，进一步去除压裂返排液的浮油和悬浮物。气浮单元3的溶气水进口与气水混合罐6出口分路相连。气浮单元3底部设有与污水槽8-1相连的排泥管，通过打开底部排污阀可去除沉积在气浮单元3底部的污泥。

气浮单元3的油相出口与污水槽8-1相连，使油相直接排入污水槽8-1。气浮单元3的水相出口与精细过滤单元4入口相连，其出口水进入精细过滤单元4，经过滤后返排液悬浮物含量和含油量满足复配要求。精细过滤单元4内部滤料为石英砂、活性炭、核桃壳、纤维球、聚结纤维、陶瓷滤料中的一种或多种。精细过滤单元4底部设有与污水槽8-1相连的排泥管，通过打开底部排污阀可去除沉积在精细过滤单元4底部的污泥。

精细过滤单元4出口与除硼单元5入口相连，除硼单元5出口与清水槽8-2入口相连。除硼单元5采用树脂吸附除硼技术，通过离子置换的方法去除返排液中的硼离子和部分盐类，使返排液最终满足复配要求，提高压裂返排液的重复利用率，最终处理后的返排液返回污水罐8的清水槽8-2中。

污水罐8的清水槽8-2出口与气水混合罐6入口相连，清水槽8-2出口与气水混合罐6出口之间管道上设有气浮水泵2-2。气浮水泵2-2还设有空气进口，用于将清水槽8-2里的水与空气混合泵入气水混合罐6内。气水混合罐6通过气浮水泵2-2工作使罐内形成带有一定压力溶气水，气水混合罐6顶部设有排气阀门。气水混合罐6出口分别与预处理单元1和气浮单元3相连，分别为预分离单元1和气浮单元3提供溶气水，气水混合罐6出口管线上设有一个三通，一路管线通向预处理单元1的气浮室和斜板室，另一路管线通向气浮单元3，两条管线上分别设有阀门控制。

本实用新型的用于压裂返排液处理室内实验装置，通过实验流程连接为动态连续实验，不需要间歇运行；并且整套设备采用有色透明材料，可实现实验过程可视化操作。

下面结合具体实例说明本实用新型的用于压裂返排液处理室内实验装置的工作过程：

压裂返排液在污水罐8中的污水槽8-1储存，经来液提升泵2-3泵入预处理单元1的调质室进行氧化破胶，预处理单元1入口端设置还设有加药单元7，加药单元7设置有加药点，可将处理药剂混入流经的压裂废液中。混入药剂的压裂返排液在预处理单元1的调质室里进行高级氧化反应，使压裂返排液迅速破胶、脱稳，大幅降低返排液中的COD；经过氧化后的返排液进入斜管室，通过增加有效碰撞将返排液中的悬浮物和浮油进行有效分离；再进入气浮室通过微气泡上升进一步去除返排液中的浮油和微粒。预处理单元1底部设有与污水槽8-1相连的排泥管，通过打开底部排污阀可去除沉积在预处理单元1底部的污泥。污水罐8的清水槽8-2出口与气浮水泵2-2相连，气浮水泵2-2还设有空气进口，将清水槽8-2里的水与空气混合泵入气水混合罐6内，在气水混合罐内形成具有一定压力的溶气水，通过气水混合罐8出口管线上的三通，一路通向预处理单元1的气浮室和斜板室，另一路通向气浮单元3，管线上分别设有阀门控制。预处理单元1出口水经增压泵2-1增压后进入气浮单元3，进一步去除返排液的浮油和悬浮物。随后气浮单元3出口水进入精细过滤单元4，经过滤后返排液悬浮物含量和含油量满足复配要求，接着通过串联的除硼单元5，去除返排液中的硼离子和部分盐类，使返排液最终满足复配要求，提高压裂返排液的重复利用率，最终处理后的返排液返回污水罐1的清水槽中。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种用于压裂返排液处理室内实验装置论文和设计

一种用于压裂返排液处理室内实验装置论文和设计-李永丰

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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