[发明专利]一种用于天然气开采地层水的综合处理技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气开采地层水的综合处理技术。

背景技术

随着天然气工业的发展，天然气的开采区域面积不断扩大，天然气的产量得到大幅度提高，但随之在天然气开采过程中产生的废水即地层水的产量也不断增大。在开采天然气的过程中产生的地层水，含有H₂S、HCO₃^-、有机物、油污、杂质等有毒有害物质，如果直接排放是不符合国家环保标准的。最开始人们采用回注的方法来处理地层水，即先对地层水进行自然氧化、沉淀、过滤等处理后，向废弃井或新井中注入。但是由于天然气废水产量的逐年增加，废弃井已满足不了要求，而新钻井的一次性投资较大，回注井的泄露对地下水资源的影响等问题，国家已开始限制采用回注技术处理天然气开采过程中产生的地层水，部分地区已禁止使用。

经过对地层水的成分分析，由于在开采的气层中会带出地层中的各种盐类和矿物质，因此在开采天然气的过程中产生的地层水含有大量的Na⁺、K⁺、Cl^-等离子，因此有人提出采用低温多效蒸馏的方式将地层水中的盐成分蒸馏脱离出来加以利用，比如专利申请公布号为CN102603104A的发明专利就公开了一种油气田高氯废水无害化处理的方法，它是加入石膏后的废水进入至少两级的低温多效蒸馏室进行蒸馏，将盐蒸馏出来，然后再通过离心分离装置实现盐类和废水的分离，盐类回收利用，废水经澄清、过滤后，杂质焚烧、液体回注处理。由于油气田废水中不仅含有盐类，还含有H₂S、HCO₃^-、有机物、油污、杂质等有毒有害物质，如果不对废水进行预处理，就直接进入蒸馏室进行蒸馏，油污、杂质很容易堵塞管道，降低蒸馏室的工作效率。采用低温多效蒸馏室蒸馏，分离效果不好。废水经蒸馏脱盐后，虽然盐类物质得到了有效利用，但废水中的硫化物、有机物没有得到处理，COD含量高，仍需进行回注处理，天然气废水没有得到完全有效的利用。同时由于废水中含有一定量的硫酸钙，分离过程中容易在管壁上结垢，该发明方法在废水中加入石膏起到了防止分离器管壁上结垢的目的，但是也额外增加了石膏，加大了生产成本。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的上述不足，提供一种用于天然气开采地层水的综合处理技术，将地层水做到无害化处理，实现地层水的污染物零排放，使地层水得到完全有效的利用，既解决了天然气开采地层水的治理难题，又使资源得到综合有效利用，是一种既环保又能产生经济价值的地层水综合处理技术。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的。

一种用于天然气开采地层水的综合处理技术，包括预处理步骤和三相流分离步骤：

（一）预处理步骤

（1）除杂滤油处理：将地层水过滤掉大固体杂质和悬浮物后，用砂滤器过滤掉小颗粒机械杂质，油过滤器滤去油污使处理后的地层水中杂质、油污和悬浮物总的含量小于5PPm；

（2）去除有机物处理：除杂滤油后的地层水进入氧化曝气池处理达到COD≤1000PPm；

（3）脱硫处理：将地层水放入搅拌器中，加入次氯酸钠，为达到较高的脱硫率，控制反应时间30-80min，搅拌速度25-75r/min，使处理后的地层水中H₂S≤20PPm。

（4）酸碱调节处理：地层水中加入石灰调节地层水的PH值在8-10之间，HCO₃^-≤10PPm。

（二）预分离步骤

经过预处理步骤后的地层水预热后进入预分离器，控制预分离器的分离温度在100℃以下，常压蒸发，闪蒸掉地层水中易挥发的有机物。

（三）三相流分离步骤

地层水进入三相流分离装置进行蒸馏脱盐，三相流分离装置设置至少两效，地层水在三相流分离装置中被分离成盐浆、母液、蒸汽和冷凝水。

所述三相流分离装置包括通过循环管顺序连接构成循环体系的循环泵、加热室、分离器和固液分离装置，所述的循环管包括上循环管和下循环管，所述的分离器分为上锥段、直段和下锥段，下锥段出口连接固体收集器，所述的上循环管连接分离器直段，下循环管连接分离器下锥段。分离的盐浆从固体收集器出来，母液从固液分离装置出来，蒸汽从分离器上锥段开口出来，冷凝水从加热室出来。

控制三相流分离装置中分离器内固液比为1∶15-30防止装置内部结垢。

（四）回收利用步骤