申请日2017.05.17
公开(公告)日2017.08.08
IPC分类号C02F9/06; C02F9/10; C02F101/30; C02F103/10; C02F1/461
摘要
本发明提供一种油田压裂废水循环式电化学破胶装置及方法，该破胶装置包括反应器、电解槽和直流电源;所述反应器的下半部设有废水进口和废水出口，上半部设有溢流口(也即破胶液出口)和破胶液进口;所述电解槽的底部设有电解液进口，顶部设有电解液出口;所述反应器和电解槽之间设有下循环管和上循环管，所述下循环管连接废水出口和电解液进口，所述上循环管连接电解液出口和破胶液进口;所述电解槽与直流电源通过设于其间的导线电缆连接。该处理技术克服了现有压裂废水破胶添加破胶剂带来的药剂量较大，处理成本较高，操作不方便，处理设备占用空间大，效率较低等缺点。
权利要求书
1.一种油田压裂废水循环式电化学破胶装置，包括反应器(2)、电解槽(15)和直流电源(17);所述反应器(2)的下半部设有废水进口(4)和废水出口(18)，上半部设有溢流口(8)和破胶液进口(19);所述电解槽(15)的底部设有电解液进口(20)，顶部设有电解液出口(21);所述反应器(2)和电解槽(15)之间设有下循环管(1)和上循环管(10)，所述下循环管(1)连接废水出口(18)和电解液进口(20)，所述上循环管(10)连接电解液出口(21)和破胶液进口(19);所述电解槽(15)与直流电源(17)通过设于其间的导线电缆(11)连接。
2.根据权利要求1所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述电解槽(15)内竖向地设置电极片(14)。
3.根据权利要求1所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述废水进口(4)所处的位置低于所述废水出口(18)所处的位置，且废水进口(4)和废水出口(18)相对设置。
4.根据权利要求1所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述溢流口(8)所处的位置高于所述破胶液进口(19)所处的位置，且溢流口(8)和破胶液进口(19)相对设置。
5.根据权利要求1所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述反应器(2)内，在溢流口(8)和破胶液进口(19)之间设有过滤丝网或浮沫捕捉器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述反应器(2)的顶部设有排气口(9)。
7.根据权利要求1至5任一项所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述反应器(2)的底部设有反应器排污口(3)。
8.根据权利要求1至5任一项所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述电解槽(15)的底部设有电解槽排污口(16)。
9.根据权利要求1至5任一项所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置，其特征在于，所述反应器(2)辅助设有换热器(6)。
10.一种油田压裂废水破胶的方法，其特征在于，利用权利要求1至9任一项所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置进行循环式电化学破胶。
说明书
一种油田压裂废水循环式电化学破胶装置及方法
技术领域
本发明涉及油田压裂废水处理的技术领域，具体涉及一种油田压裂废水破胶的装置及方法。
背景技术
油气开采压裂过程中使用的水基压裂液在压裂施工完成后需要返排地面因而产生大量的压裂废水。水基压裂废水除了含有多种无机盐外还常常含有多种对人类、动物及环境有害的污染物，如含有苯、乙苯、甲苯和二甲苯等芳香烃类物质，为减少或避免压裂废水对环境造成的不利影响，就需要对压裂废水进行有效的无害化处理。
水基压裂液因控制滤失量、悬砂能力等工艺性能一般会加入一定量的稠化剂、交联剂等使其含有高分子聚合物从而达到一定的粘度，这就需要对其充分破胶以利于压裂液的返排和后续压裂废水的无害化处理。目前，压裂废水的破胶常采用添加破胶剂使得压裂废水中的高分子聚合物降解或催化水解来实现(例如王彦伟、肖艳主编的《油田化学品生产与合成》(石油工业出版社)P39述及一些氧化剂如过硫酸盐、过碳酸盐、高锰酸钾、叔丁基过氧化氢常作为田菁胶稠化剂等植物胶的破胶剂，而酶可作为聚糖类稠化剂的破胶剂)，然而这些处理技术添加的药剂量较大，处理成本较高，操作不方便，处理设备占用空间大，效率较低。因此开发有效的压裂废水破胶装置及方法已成为一种现实需要。
发明内容
本发明提供一种油田压裂废水循环式电化学破胶装置，包括反应器、电解槽和直流电源;所述反应器的下半部设有废水进口和废水出口，上半部设有溢流口(也即破胶液出口)和破胶液进口;所述电解槽的底部设有电解液进口，顶部设有电解液出口;所述反应器和电解槽之间设有下循环管和上循环管，所述下循环管连接废水出口和电解液进口，所述上循环管连接电解液出口和破胶液进口;所述电解槽与直流电源通过设于其间的导线电缆连接。
该装置在通直流电的情况下，利用压裂废水中含有的氯化物等电解质产生氧化性物质，使得压裂废水中的高分子聚合物降解，实现压裂废水的破胶。并且，由于上述循环结构的设置，在运行时适当控制废水流量，即可在溢出口采出达到所需破胶要求的废水。该处理技术克服了添加破胶剂带来的药剂量较大，处理成本较高，操作不方便，处理设备占用空间大，效率较低等缺点。
其中，在运行时，油田压裂废水从废水进口进入反应器，由下循环管将废水导入电解槽底部，废水经电解槽电解后从顶部流出，再由上循环管导回反应器，未达到破胶要求的废水流向反应器下半部继续循环破胶，顶部合格的废水从溢流口流出。在此过程中，由外部进入反应器的废水的流量和电解槽电解产生并上行的气体推动着废水在该装置中的循环流动。
进一步，所述电解槽内竖向地设置电极片。该过程中，废水“路过”电极片被电解破胶，并随后从电解槽顶部流走。
进一步，所述废水进口所处的位置低于所述废水出口所处的位置，且废水进口和废水出口相对设置。这样的设置可以更好的沉积废水中的杂质(沉积物可以从下述反应器底部的排污口和电解槽底部的排污口定期排出)，然后再进入电解槽进行电解，避免或减少电解槽和管道的堵塞。
进一步，所述溢流口所处的位置高于所述破胶液进口所处的位置，且溢流口和破胶液进口相对设置。这样的设置可以使废水在充分达到破胶要求后再排出。
进一步，所述反应器内，在溢流口和破胶液进口之间设有过滤丝网或浮沫捕捉器。过滤丝网或浮沫捕捉器可以捕获废水自身带有以及废水电解过程中产生的浮沫，使溢流口排出的废水更适合后续处理。
进一步，所述反应器的顶部设有排气口。该排气口可以排出废水自身含有或电解过程中产生的气体。
进一步，所述反应器的底部设有反应器排污口，用于排出反应器中沉积的污物。
进一步，所述电解槽的底部设有电解槽排污口，用于排出电解槽沉积的污物。更优选地，所述电解槽排污口设于靠近电解液进口的下循环管上。
进一步所述反应器辅助设有换热器。换热器可为多种已知的类型，使用换热器可进一步提升破胶的效率。
本发明还提供一种油田压裂废水破胶的方法，其利用上述任一所述的油田压裂废水循环式电化学破胶装置进行循环式电化学破胶。
