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一种用于油田废水除硼的工艺方法-除硼树脂应用

2019/10/5 11:00:58发布140次查看

一、行业介绍
油田指原油生产的特定区域。有时为特定地域地下集聚 的油层的总称。广义上把几个油区合在一起称为油田。例如大庆油田,英国的 北海油田,苏联的秋明油田等。油田是地下天然存在的碳化氢,地表条件下 则呈液体。与之相反,在地表条件下仍为气体,则为天然气。天然气生产的 特定区域为天然气田。石油可采储量大小决定开采价值。要求精确地计算含 油面积大小,油层数目和厚度以及单位面积石油储量等。
目前我国加速开发中原油田,就是因为它的地理位置十分优 越全世界目前已发现并开发油田共41000个,气田约26000个,总石油储量1368.7亿吨,主要分布在160个大型盆地中。全世界可采储量超过6.85亿吨的超巨型油田有42个,巨型油田(大于0.685亿吨)则有328个。
油田压裂现场图:
二、行业特点
什么是油田压裂及作用?
在石油领域,压裂是指采油或采气过程中,利用水力作用,使油气层形成裂缝的一种方法,又称油层水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝,改善油在地下的流动环境,使油井产量增加,对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。油层压裂工艺过程是用压裂车,把高压、大排量、具有一黏度的液体挤入油层,当把油层压出许多裂缝后,加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝,提高油层的渗透能力,以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。压裂是中、低渗透油田勘探开发工程序列中的重要环节。由于中、低渗透油田储层物性条件的限制,以及在钻井过程中的钻井液污染等原因,油井射孔后自然产能低、开采效益差,必须经过压裂才能投入正常生产。压裂改造是科学开发中、低渗透油、气田的重要手段。
什么是压裂液及作用?
压裂液是由聚合物、缓冲剂、交联剂等主要成分组成。压裂液的主要作用是:造缝和携砂。压裂液与地层岩石和油藏流体要配伍并且对支撑剂渗透率伤害最小。一般来说,压裂液体系主要包括:水基压裂液(羟丙基瓜尔胶)、清洁压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液(co2或n2)以及相应的交联剂、破胶剂和添加剂。其主要功能是造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂,因此液体的粘性至关重要。成功的压裂作业要求液体除在裂缝中具有较高的粘度外,还要能够迅速破胶,作业后能够迅速返排,能够很好地控制液体滤失,泵送期间摩阻较低,同时还要经济可行。由于水基液具有价廉、性良且易于控制等特点,已成为应用最为广泛的压裂液。
什么是压裂液返排?
水力压裂的目的是为了获得高导流能力的裂缝,希望通过对返排流速的控制使支撑剂在裂缝内获得较好的铺置,进而使裂缝具有较高的导流能力。一般现场施工时由于没有选择合理的时机对支撑剂的回流进行控制,导致大量的支撑剂回流到井筒,所以需要处理。压裂返排液的特点:成分复杂、黏度高、危害性大、处理难度及成本高等。
为什么会产生硼?
在这种水基压裂返排液以有机硼交联体系为主(聚合物是一种高屈服度的羟丙基瓜尔胶,通过采用硼基交联剂而生成压裂液冻胶)经综合处理后,水中会含有硼,含量大概在50-300ppm左右。
为什么要处理硼?
将返排液处理后用于配制压裂液是一种经济有效的途径,但返排液中含有的硼会影响瓜胶类压裂液的重新配制。如果要回用此水,再复配的时候也会产生二次交联的问题,外排则可能污染生态环境。
返排液除硼基本工艺
返排液经过混凝、化学沉淀、过滤等前期处理出水达标比较困难,末端通过树脂吸附的方法,对硼进行处理,可处理到5ppm以下,从而能够达到回用的目的。
参考:树脂除硼的最佳条件为:ph值调节为8.0、固液比为115在100r/min的搅拌下反应30min
三、工艺参考
采用一体化设备撬装设计,可整体置于40尺集装箱内,便于装卸和运输,也适应用户对于设备流动作业的需求。
本套设备采用进水→篮式过滤器→溶气气浮机→两级过滤→离子交换树脂的工艺。
首先用篮式过滤器去除污水中的大颗粒杂质;
通过加入氢氧化钠和絮凝剂及助凝剂,可使水中的悬浮物和多数重金属杂质形成絮凝沉淀;
通过气浮池可将这些絮凝沉淀充分去除,并可去除水中的石油类物质;
污水依次进入滤袋过滤器和精细过滤器,对水中的悬浮物进行进一步的去除;
污水进入离子交换器,通过离子交换树脂的作用,对水中残余的硼酸交联剂及一些盐进行去除,使出水水质可达到复配压裂液的要求。
废液:经加药剂处理后再过滤成清水配液再利用。
设备流程图:
设备布局图:
树脂介绍:
离子交换树脂工艺需要将树脂放在离子交换器(或称为床)内进行,离子交换树脂失效后通过再生来恢复离子交换能力,主要功能是除去水中过剩的硼酸交联剂,以防止其对处理后的复配产生影响。为了提高离子交换工艺的经济性和技术适用性,产生了不同树脂的组合、不同的床型以及各种离子交换系统。
ch-99硼离子专用鳌合树脂a-23强碱型阴离子交换树脂
1、聚胺羟基(硼选择性)1、i型季胺
2、耐高盐(无限制)2、盐分2000mg/l以下
3、5%酸再生2.5%碱转型3、5%碱再生
4、交换容量约5g/l4、交换容量约4g/l
5、适合做精处理(20ppt) 5、适合高浓度

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