一種用于油田壓裂返排液的高效破膠、破乳、脫硫和滅菌的藥劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓裂返排液高效破膠、破乳、脫硫和滅菌的藥劑，它由氧化劑組分和助氧化劑組分以50-1000:1-100的重量比組成；所述的氧化劑組分易溶于水且溶于水后生成次氯酸；所述的助氧化劑組分是存在多種氧化價態(tài)且價態(tài)間可相互轉(zhuǎn)化的金屬的鹽。本發(fā)明所述的藥劑可破壞壓裂返排液中大分子膠類組分的穩(wěn)定性，降低壓裂返排液的黏度，實(shí)現(xiàn)快速破膠；可降低壓裂返排液油水乳化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有利于油水的迅速分離；可將硫離子轉(zhuǎn)化為硫，有利于進(jìn)一步過濾脫硫或氣浮脫硫；總體上具有用量少、破膠、破乳、脫硫和滅菌速度快、效果好的優(yōu)點(diǎn)，解決了壓裂返排液的破膠、破乳、脫硫和滅菌的難題。
【專利說明】一種用于油田壓裂返排液的高效破膠、破乳、脫硫和滅菌的 藥劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣田開采中產(chǎn)生的污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于壓 裂返排液的藥劑，適用于石油、天然氣、頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣田壓裂開采中的壓裂 返排液處理。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓裂作業(yè)是油氣井增產(chǎn)的主要措施之一，為各油田所普遍采用。其中壓裂過程中 所用到的工作液稱為壓裂液。壓裂液在生產(chǎn)作業(yè)后返排回地面。壓裂返排液成復(fù)雜，主要 含有瓜膠、石油類及其它各種添加劑，具有高濁度、粘度大、油水浮化體系穩(wěn)定和COD高等 特點(diǎn)，還可能還含有較高嘗試的硫化物。目前，壓裂返排液是油田污水中處理難度最大的廢 水。如果返排至地面的壓裂液不經(jīng)過處理而外排，將會對周圍環(huán)境，尤其是農(nóng)作物及地表水 系造成嚴(yán)重污染；直接進(jìn)入油水處理系統(tǒng)會影響后期工序的正常運(yùn)轉(zhuǎn)并加重腐蝕；直接注 回地層危害更大，會導(dǎo)致黏土吸水膨脹、分散運(yùn)移引起滲透率下降，還導(dǎo)致原油的重質(zhì)成分 析出，堵塞地層孔隙，地層滲流能力下降，嚴(yán)重污染油層。
[0003] 壓裂返排液的處理方法有填埋法、焚燒法、固化法、混凝法、化學(xué)氧化法、微電解法 和活性炭吸附等方法。填埋法只能應(yīng)用在對環(huán)境要求不高、離人煙并且因難于集中回收的 地帶，這種只顧眼前的方法正在日益被淘汰。焚燒法要求壓裂返排液能夠具有燃燒性，即有 機(jī)物含量達(dá)到足夠高，并且這種方法會污染大氣，形成二次污染。固化法采用生石灰、水泥 等無機(jī)高分子物質(zhì)為固化劑，將壓裂返排液中的有害組分轉(zhuǎn)化為固態(tài)，但將產(chǎn)生較大量的 固體廢物?；炷ㄍǔＰ枰葘毫逊蹬乓哼M(jìn)行破膠破乳，再用氯化鋁、聚丙烯酰胺進(jìn)行混 凝處理，除去壓裂返排液中的懸浮物?；瘜W(xué)氧化法利用氧化反應(yīng)將還原性的污染物斷鏈分 解，但完成深度氧化藥劑加入量大，成本高，可在氧化破膠、破乳后與混凝等方法配合使用 以降低成本。微電解法是利用金屬腐蝕原理，在Fe和C之間形成無數(shù)的微電池系統(tǒng)，對廢 水中有機(jī)物進(jìn)行氧化的工藝。但因?yàn)殡娢徊詈苄?，停留時間太長，針對性不強(qiáng)，作用效果很 有限。且污水含硫時腐蝕生成的FeS可能在后續(xù)工序中結(jié)垢，影響正常生產(chǎn)。
[0004] 由此可見，對壓裂返排液進(jìn)行破膠、破乳、脫硫和滅菌是壓裂液處理工藝的重要步 驟。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對壓裂返排液的處理過程，提供一種高效的破膠、破乳藥劑組 份及其使用方法，該藥劑還可在破膠、破乳的同時實(shí)現(xiàn)脫硫和滅菌目的。
[0006] 本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 提供一種用于油田壓裂返排液的破膠、破乳藥劑，它由氧化劑組分和助氧化劑組 分以50-1000:1-100的重量比組成；所述的氧化劑組分易溶于水且溶于水后生成次氯酸； 所述的助氧化劑組分是存在多種氧化價態(tài)且價態(tài)間可相互轉(zhuǎn)化的金屬的鹽。
[0008] 本發(fā)明優(yōu)選的方案中，所述的氧化劑組分選自次氯酸鈉、亞氯酸鈉、二氯異氰尿酸 鈉、二水二氯異氰尿酸鈉、三氯異氰尿酸鈉或三氯異氰尿酸中的任意一種或兩種以上的混 合物；進(jìn)一步優(yōu)選次氯酸鈉、二氯異氰尿酸鈉或三氯異氰尿酸中的任意一種或兩種的混合 物；最優(yōu)選二氯異氰尿酸鈉和三氯異氰尿酸的混合物。
[0009] 所述的助氧化劑組分選自鐵鹽、錳鹽或銅鹽中的任意一種或兩種以上的混合物； 進(jìn)一步優(yōu)選鐵鹽；最優(yōu)選氯化鐵。
[0010] 本發(fā)明優(yōu)選的方案中，所述的氧化劑組分和助氧化劑組分重量比為 100-500:3-60 ;更優(yōu)選 200 ?300:5。
[0011] 本發(fā)明還提供所述藥劑在非常規(guī)油氣田壓裂開采中的壓裂返排液、鉆井污水、洗 井污水或采出污水的處理中的應(yīng)用；所述的非常規(guī)油氣田包括石油、天然氣、頁巖氣、煤層 氣等油氣田；優(yōu)選在油田壓裂返排液處理中的應(yīng)用。
[0012] 所述的應(yīng)用方法中，使用本發(fā)明的藥劑破膠、破乳后，還可結(jié)合其它處理方法進(jìn)一 步降低壓裂返排液的懸浮物和油含量。這些處理方法包括但不限于沉降、過濾、氣浮、混凝 等。使用過程中，該藥劑的氧化組分和助氧化組分以水溶液形式或直接以固體粉末狀加入 到廢壓裂液中。每升壓裂返排液加入由50-1000mg的所述氧化劑和I-IOOmg的所述助氧化 劑組成的本發(fā)明的藥劑（以固態(tài)計(jì)），最佳加入量為每升壓裂返排液加入100_500mg的所述 氧化劑和3-60mg的所述助氧化劑組成的本發(fā)明的藥劑（以固態(tài)計(jì)）。
[0013] 本發(fā)明的藥劑中，氧化劑組分溶于水后可穩(wěn)定形成高活性次氯酸根，有效氯含量 在20%?95%，次氯酸根的氧化能力使廢壓裂液中的成膠分子降解，破壞膠體的穩(wěn)定性。 改變廢壓裂液中的表面活性組分的性質(zhì)，使水-油浮化系統(tǒng)易于分離。同時將硫化物轉(zhuǎn)化 為硫化氫和單質(zhì)硫，前者直接逸出，后者可通過過濾、氣浮等方法除去。助氧化劑組分有利 于氧化組分效果的加速和提高。本發(fā)明的藥劑總體上具有用量少、破膠、破乳、脫硫和滅菌 速度快、效果好的優(yōu)點(diǎn)，解決了壓裂返排液的破膠、破乳、脫硫和滅菌的難題。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0015] 對照例1
[0016] 某油田壓裂返排液，外觀混濁，黑色，pH值、黏度、懸浮物含量、油含量及COD等性 質(zhì)見表1。
[0017] 對照例2
[0018] 取對照例1壓裂返排液1升，加入聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺50mg，攪 拌20分鐘，沉降60分鐘，觀察清液屋外觀，并取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0019] 實(shí)施例1
[0020] 取對照例1壓裂返排液1升，加入10 %次氯酸鈉水溶液3mL，攪拌反應(yīng)20分鐘，再 加入聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺5mg，攪拌20分鐘，沉降60分鐘，觀察清液屋外 觀，并取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] 取對照例1壓裂返排液1升，加入二氯異氰尿酸鈉300mg，攪拌反應(yīng)20分鐘，再加 入聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺5mg，攪拌20分鐘，沉降60分鐘，觀察清液屋外觀， 并取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0023] 實(shí)施例3
[0024] 取對照例1壓裂返排液1升，加入三氯異氰尿酸300mg，攪拌反應(yīng)20分鐘，再加入 聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺5mg，攪拌20分鐘，沉降60分鐘，觀察清液屋外觀，并 取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0025] 實(shí)施例4
[0026] 取對照例1壓裂返排液1升，加入二氯異氰尿酸鈉150mg，三氯異氰尿酸150mg，攪 拌反應(yīng)20分鐘，再加入聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺5mg，攪拌20分鐘，沉降60分 鐘，觀察清液屋外觀，并取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0027] 實(shí)施例5
[0028] 取對照例1壓裂返排液1升，加入二氯異氰尿酸鈉300mg，氯化鐵5mg，攪拌反應(yīng)20 分鐘，再加入聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺5mg，攪拌20分鐘，沉降60分鐘，觀察清 液屋外觀，并取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0029] 實(shí)施例6
[0030] 取對照例1壓裂返排液1升，加入三氯異氰尿酸300mg，氯化鐵5mg，攪拌反應(yīng)20 分鐘，再加入聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺5mg，攪拌20分鐘，沉降60分鐘，觀察清 液屋外觀，并取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0031] 實(shí)施例7
[0032] 取對照例1壓裂返排液1升，加入二氯異氰尿酸鈉200mg，氯化鐵5mg，攪拌反應(yīng)20 分鐘，再加入聚合氯化鋁150mg，陽離子聚丙烯酰胺5mg，攪拌20分鐘，沉降60分鐘，觀察清 液屋外觀，并取清液層測性質(zhì)列于表1。
[0033] 表1對照例1-2及實(shí)施例1-7水樣性質(zhì)
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于油田壓裂返排液的破膠、破乳藥劑，其特征在于：它由氧化劑組分和助氧 化劑組分以50-1000:1-100的重量比組成；所述的氧化劑組分易溶于水且溶于水后生成次 氯酸；所述的助氧化劑組分是存在多種氧化價態(tài)且價態(tài)間可相互轉(zhuǎn)化的金屬的鹽。
2. 權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的氧化劑組分選自次氯酸鈉、亞氯酸鈉、 二氯異氰尿酸鈉、二水二氯異氰尿酸鈉、三氯異氰尿酸鈉或三氯異氰尿酸中的任意一種或 兩種以上的混合物。
3. 權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的氧化劑組分選自次氯酸鈉、二氯異氰尿 酸鈉或三氯異氰尿酸中的任意一種或兩種的混合物。
4. 權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的氧化劑組分為二氯異氰尿酸鈉和三氯 異氰尿酸的混合物。
5. 權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的助氧化劑組分選自鐵鹽、錳鹽或銅鹽中 的任意一種或兩種以上的混合物。
6. 權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的助氧化劑組分為鐵鹽。
7. 權(quán)利要求6所述的藥劑，其特征在于：所述的鐵鹽為氯化鐵。
8. 權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的氧化劑組分和助氧化劑組分重量比為 100-500:3-60〇
9. 權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的氧化劑組分和助氧化劑組分重量比為 200 ?300:5〇
10. 權(quán)利要求1所述的藥劑在非常規(guī)油氣田壓裂開采中的壓裂返排液、鉆井污水、洗井 污水或采出污水的處理中的應(yīng)用。
【文檔編號】C02F103/10GK104478020SQ201410747345
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】王寶輝, 羅明檢, 汪懷遠(yuǎn), 孫凱歌 申請人:王寶輝