一种油气田高乳化污水处理装置的制作方法

本发明属于油气开采，具体地，涉及一种油气田高乳化污水处理装置。

背景技术：

1、在油气开发中，随着缝网、水平井穿层、水平井多段压裂技术的不断突破和广泛应用，页岩油、页岩气等非常规油气逐渐得到规模开采，在生产过程中，产生了较大规模的以压裂返排液为代表的高乳化污水。

2、压裂返排液作为油气田增产措施后产生的作业废水，含有瓜胶、防腐剂、破胶剂、石油类及其它各种化学添加剂，从地层中携带了较多砂和固相杂质，具有高粘度、高乳化程度、高固相含量、油水泥分离难、水质波动大等特点，需要进行合规合理处置，主要包括回注和拉运集中处理两种方式。

3、将压裂返排液回注处理时，对回注地层的选取要求高，不适合大规模回注，且环保风险大，因此通常采用罐车拉运到联合站集中处理压裂返排液。

4、在压裂返排液进入联合站系统前，需要进行预处理，去除其中的固体杂质、悬浮物、胶体，避免直接接入扰乱生产系统的正常运行、消耗大量处理药剂、影响油水分离效果，造成处理后的水质不达标，影响注水开发的效果。

5、常用的压裂返排液预处理方法主要包括磁分离法、ssf悬浮污泥法、生化法等。磁分离过程消耗的磁粉量较大，磁粉难以回收，处理成本高，污泥产量大；ssf悬浮污泥法受水质波动影响大，仍需絮凝剂、助凝剂的投加以形成絮体，污泥层效果不易控制；压裂返排液可生化性差，在采用生化法时需要投加一定营养物质，处理成本高，处理效果受水温、环境温度影响大。

6、因此，高效捕获杂质、实现絮体快速分离、水质净化，并将污泥浓缩，实现就地处理，净化水就地回注，是压裂返排液为代表的高乳化污水处理技术的发展趋势。

技术实现思路

1、针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种油气田高乳化污水处理装置，其能够高效破乳、分离污水中的杂质，并且占用空间小。

2、本发明尤其适用于压裂、钻井、酸化、洗井等作业产生的废水油水泥分离处理，也适用于含固量大、水质指标严格、场地受限的海上平台、需要撬装化场所的常规污水处理，特别适用于乳化油含量高、固相杂质含量高的污水处理。

3、根据本发明，提供了一种油气田高乳化污水处理装置，包括电絮凝舱和旋流舱，在所述电絮凝舱侧壁上设置有旋流管，污水通过所述旋流管进入所述电絮凝舱，在所述电絮凝舱内从外向内依次间隔式同轴固定设置有外层环状电极、内层环状电极和中心环状电极，其中，所述外层环状电极和所述中心环状电极的极性与所述内层环状电极的极性相反，污水进入所述电絮凝舱之后，首先经过所述外层环状电极和所述内层环状电极之间的环形空间，然后经过所述内层环状电极和所述中心环状电极之间的环形空间。

4、在一个优选的实施例中，在所述电絮凝舱内间隔式同轴固定设置有折流筒和中心柱管，所述中心柱管位于所述折流筒的内侧，所述外层环状电极固定设置在所述电絮凝舱的内壁上，所述内层环状电极固定设置在所述折流筒上，所述中心环状电极固定设置在所述中心柱管的外壁上。

5、在一个优选的实施例中，在所述电絮凝舱的下方设置有集泥舱，所述电絮凝舱和所述集泥舱通过设置滑泥斗隔开，所述滑泥斗设置为尖端朝下的圆锥形状，在所述滑泥斗的下端设置有集泥口。

6、在一个优选的实施例中，所述折流筒设置为尖端朝下的圆锥形状，在所述折流筒的下端固定设置有滑泥管，所述滑泥管向下延伸经过所述集泥口，进入所述集泥舱。

7、在一个优选的实施例中，在所述电絮凝舱的上方设置有旋流舱，在所述旋流舱内设置有至少一个注气旋流器，所述中心柱管向上延伸至所述旋流舱内，并与所述注气旋流器连接。

8、在一个优选的实施例中，在所述中心柱管的顶端沿圆周方向均匀设置有多个支管，各所述支管分别与各所述注气旋流器连接。

9、在一个优选的实施例中，在所述旋流舱的顶部设置有注气分配舱和压缩机，所述注气分配舱与各注气旋流器连接，所述压缩机将所述旋流舱顶部的气体增压输送进入所述注气分配舱，所述注气分配舱再分别将气体注入各所述注气旋流器。

10、在一个优选的实施例中，在所述旋流管上设置有微泡发生器，所述微泡发生器通过回流气管道与所述旋流舱的顶部连接。

11、在一个优选的实施例中，在所述旋流舱的上部以及电絮凝舱的上部均设置有排油管道，在两个所述排油管道上均设置有分气包，两个所述分气包的一端与所述回流气管道连接，另一端与排油口连接。

12、在一个优选的实施例中，在所述旋流舱的舱壁上设置有出水管道，所述出水管道位于所述注气旋流器的下方。

13、与现有技术相比，本申请的优点如下。

14、本发明在电絮凝舱内设置环状的电极，并且在电絮凝舱的舱壁上沿切线方向设置有旋流管，经过旋流管进入电絮凝舱内的污水在电絮凝舱内进行旋流气浮分离，随后污水在相邻两个环状电极之间的环形空间内能够更好的旋流及电絮凝，因此既不需要为污水设置单独旋流的空间，又利用旋流的湍流作用强化了电絮凝反应作用，大大减小电絮凝舱的体积，也就是说环状电极结构耦合了旋流气浮流场和接触面积大两方面的优点，让电絮凝除油反应在更加充分接触的条件下，短时间完成，形成含油絮体。

15、此外，本发明旋流舱中安装的注气旋流器可以对污水中剩余微小油滴和水进行分离。向注气旋流器内注入的气体，一方面能够使污水进行压力溶气气浮作用，另一方面配合注气旋流器的旋流结构为污水提供高倍数重力加速度，产生强旋流分离。注气旋流器效率高、体积小，从而使本发明整体占用空间小。

16、同时，本发明相比于传统平板式电极布置方式存在诸多优点。

17、传统平板式电极布置方式存在流动死区，降低了电极的有效电絮凝反应接触面积。本发明设置环状的电极结合旋流作用，让污水“逐圈、逐层”的充分与电极板接触，确保了环状电极的有效工作面积的充分发挥。

18、平板式电极距离小，污水流动多处于雷诺数较低的层流流动，而本发明设置的环状电极结合旋流作用，使得污水处理过程处于湍流流动，让电絮凝反应产物可以更快的离开电极并扩散开，增大了电絮凝反应产物网捕、絮凝污水中油滴、悬浮杂质的几率。

技术特征：

1.一种油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，包括电絮凝舱(5)和旋流舱(22)，在所述电絮凝舱(5)上沿切线方向设置有旋流管(4)，污水通过所述旋流管(4)进入所述电絮凝舱(5)，

2.根据权利要求1所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述电絮凝舱(5)内间隔式同轴固定设置有折流筒(6)和中心柱管(9)，所述中心柱管(9)位于所述折流筒(6)的内侧，所述外层环状电极(7)固定设置在所述电絮凝舱(5)的内壁上，所述内层环状电极(61)固定设置在所述折流筒(6)上，所述中心环状电极(91)固定设置在所述中心柱管(9)的外壁上。

3.根据权利要求2所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述电絮凝舱(5)的下方设置有集泥舱(8)，所述电絮凝舱(5)和所述集泥舱(8)通过设置滑泥斗(81)隔开，所述滑泥斗(81)设置为尖端朝下的圆锥形状，在所述滑泥斗(81)的下端设置有集泥口(82)。

4.根据权利要求3所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，所述折流筒(6)设置为尖端朝下的圆锥形状，在所述折流筒(6)的下端固定设置有滑泥管(62)，所述滑泥管(62)向下延伸经过所述集泥口(82)，进入所述集泥舱(8)。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述旋流舱(22)内设置有至少一个注气旋流器(10)，所述中心柱管(9)向上延伸至所述旋流舱(22)内，并与所述注气旋流器(10)连接。

6.根据权利要求5所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述中心柱管(9)的顶端沿圆周方向均匀设置有多个支管(92)，各所述支管(92)分别与各所述注气旋流器(10)连接。

7.根据权利要求5所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述旋流舱(22)的顶部设置有相互连接的注气分配舱(15)和压缩机(14)，所述注气分配舱(15)与各注气旋流器(10)连接，所述压缩机(14)将所述旋流舱(22)顶部的气体增压输送进入所述注气分配舱(15)，所述注气分配舱(15)再将气体分别注入各所述注气旋流器(10)。

8.根据权利要求7所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述旋流管(4)上设置有微泡发生器(3)，所述微泡发生器(3)通过回流气管道(21)与所述旋流舱(22)的顶部连接。

9.根据权利要求8所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述旋流舱(22)的上部以及电絮凝舱(5)的上部均设置有排油管道(18)，在两个所述排油管道(18)上均设置有分气包(19)，两个所述分气包(19)的一端与所述回流气管道(21)连接，另一端与排油口(20)连接。

10.根据权利要求6所述的油气田高乳化污水处理装置，其特征在于，在所述旋流舱(22)的舱壁上设置有出水管道(11)，所述出水管道(11)位于所述注气旋流器(10)的下方。

技术总结
本发明属于油气开采技术领域，具体地，涉及一种油气田高乳化污水处理装置。油气田高乳化污水处理装置包括电絮凝舱和旋流舱，在所述电絮凝舱上设置有旋流管，污水通过所述旋流管进入所述电絮凝舱，在所述电絮凝舱内从外向内依次间隔式同轴固定设置有外层环状电极、内层环状电极和中心环状电极，其中，所述外层环状电极和所述中心环状电极的极性与所述内层环状电极的极性相反，污水进入所述电絮凝舱之后，首先经过所述外层环状电极和所述内层环状电极之间的环形空间，然后经过所述内层环状电极和所述中心环状电极之间的环形空间。本发明能够高效分离污水中的杂质，并且占用空间小。

技术研发人员：王兴旺,党伟,胡长朝,李伟,唐志伟,刘文远
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23