摘要：针对海洋钻井平台，研制了一套压裂返排液处理装置的撬装设备，介绍了工艺流程及设备组成，原理，设备特点，先进性和创新点。现场使用结果数据表明，该设备处理后的水质达到GB4914-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》 ，GB8978-1996《污水综合排放标准》。该装置占地面积小，处理效率高。
关键词：海洋钻井平台 压裂返排液
引言
压裂是油气井增产的主要措施之一，为各油田普遍采用。常规压裂施工所采用的压裂液体系，以水基压裂液为主。压裂施工后所产生的压裂废液主要有施工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水；压裂施工完成后从井筒返排出来的压裂破胶液，以及施工剩余的压裂原胶液（基液）。压裂废液组成复杂，与压裂液种类、地层性质等有关。
海洋钻井平台压裂返排液处理装置采用压裂返排液直排环保处理组合工艺、磁性破乳剂和正电纳米LDHs絮凝剂技术、微纳气泡处理技术、臭氧催化氧化技术（HCO）、微生物膜处理工艺等技术，可实现压裂返排液高效无害化绿色处理。
1工艺和设备
1.1工艺流程图
1.2设备组成及原理
海上钻井平台压裂返排液处理装置，主要由混凝沉淀撬、固液分离撬、气浮除油撬、催化氧化撬、多介质过滤和过滤膜撬组成。
设备平面布置图
1.3设备特点
海洋钻井平台压裂返排液处理装置采用了先进的技术，主要体现在：
（1）运用微纳气泡处理法，将微纳气泡通入污水液面下距容器底部8~20cm处，气泡平均直径为537nm，以1~2升气/（升水·小时）的通气率处理2~6小时，利用微纳气泡破裂时产生的·OH自由基，有利于降解污水中的有机物，能够进行破乳、聚集和促使离子间的反应，可以明显降低油含量、悬浮物含量和矿化度，创新性的将该技术应用于石油污水处理过程，采用改法处理后其矿化度、含油量和悬浮物含量均明显降低，配制的聚合物驱油体系粘度比处理前明显提高，因此可代替清水用于配制聚合物驱油体系，既可解决了污水的环境污染问题，又节省了淡水资源。
（2）智能破胶技术，通过智能控制撬进行配置并投放磁性破乳剂和正电纳米LDHs絮凝剂，利用高分子对PH值较敏感特性，破除废弃泥浆的胶体状态，进一步提升对高分子和表面活性剂类化学品处理效果，撬由药剂配制和破胶混凝两个部分组成。药剂配制设备由破拆、液位指示与控制、溶解、加量控制、输送及电气自动控制设备组成；混凝设备由液位指示控制、搅拌破胶、加压输送、电气自动控制等设备组成，提高了撬的智能化、高效性。
（3）臭氧催化氧化技术（HCO），在常压下对污水进行接触氧化，接触氧化可将污水中有毒有害物质实现无害化处理，将大分子的有机物转化成小分子的有机物，并降低其化学键能断开分子链，从而可达到降解水中有机物的目的；
催化氧化反应机理：O3+催化剂→ OH；OH+有机物 → CO2+H2O；
HCO技术是由特殊材料制成，且表面经过改性后的催化剂颗粒，将污水中难降解有机物（ROC）进行氧化聚合再分解的创新高级氧化技术。
HCO催化剂在有臭氧存在的条件下，使水溶液中的低聚物发生氧化反应，改变难降解有机物的分子构象后，使接下来的氧化分解反应更彻底。
催化剂
HCO作用机理：
吸附：特殊纳米级材料制成，表面进行改性后对臭氧和低聚物有较强的吸附能力，对无机物和小分子有机物有较强的吸附能力，对大分子有机物有较强的解吸附能力。
反应：臭氧在催化剂表面及空穴内产生羟基自由基，羟基自由基氧化分解有机物；
（4）微生物膜处理工艺，过滤膜撬包括若干内部中空的螺旋形一体式过滤膜支架，过滤膜支架中间设置流水通道，螺旋支架上连续设置过滤膜。选择合适的微生物，设计合理的生物反应器，利用微捕技术对生化池内的微生物进行筛选和强化以提高其生物活性，使得撬内能够维持较高的微生物浓度，保证COD去除效率达到80%以上。
2应用
2.1设备处理效果
装置在黄海HY2-2 海上平台使用，处理压裂返排液16000立方，处理后外排指标全部达到国家标准。
表1 处理后外排液指标
3总结
我公司研制的海洋钻井平台压裂返排液处理装置，结构紧凑、操作灵活，实现了直排标准。在黄海HY2-2 海上平台使用，共处理压裂返排液6万余立方，效果非常好，今后，我们将进一步优化创新，开发出更先进的压裂液直排处理设备，为我国海洋石油和环保做出更大的贡献。
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作者简介：汪洋（1970-）男 高级工程师，研究方向石油化工设备，环保处理设备技术。
论文作者:汪洋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：压裂论文; 有机物论文; 滤膜论文; 设备论文; 技术论文; 污水论文; 装置论文; 《基层建设》2019年第15期论文;