[发明专利]制备钻井压裂液的正渗透水循环系统和工艺

说明书

技术领域

本发明涉及废水回用领域，具体的涉及一种压裂液废液回用的制备钻井压裂液的正渗透水循环系统和工艺。

背景技术

随着工业迅猛发展和人口的不断增加，水的消耗量越来越大，淡水资源的短缺和污染已经成为困扰当今世界的一大难题。为了解决这一问题，全世界越来越重视污水的资源化。

水力压裂技术用于油气生产增加或者恢复石油、天然气从地下天然油气田中渗出的速率。典型的油气储层是多孔砂岩、石灰岩、或者白云岩，但是也存在非常规的油气储层，例如页岩或者煤层。水力压裂技术能够从地层深处（通常是5,000-20,000英尺或者1,500-6,100米）的岩石中获得天然气和石油。在如此深的地底下，通常渗透量或者储层压力都不足以让天然气和石油能够以经济的速率从岩石中流入油气井中。所以，在岩石中制造出引导裂缝对于从页岩储层中抽取天然气是非常关键的，因为页岩中天然气的渗透速率是极低的。裂缝就提供了这种连接大储量储层到油气井的引导通道。

用于油气井水力压裂的压裂液的成分随着压裂类型的不同而变化，主要有凝胶基、泡沫基、或者减阻基。此外，支撑剂被用于保持压开的裂缝处于张开状态。支撑剂的种类包括石英砂、树脂包覆砂和人造陶瓷颗粒等，根据渗透类型或者颗粒强度的要求来选择。应用最广泛的支撑剂是石英砂。由于裂缝内的高孔隙率，大量的石油和天然气被释放出来。化学添加剂也被用于修饰注入物质以适应各种特殊的地质条件，保护油气井，改善油气井的运作。化学添加剂随着油气井类型的不同稍有变动。不管使用何种成分、支撑剂、化学药品，都需要大量水来制备用于水力压裂的压裂液。一般一个井在一周内平均需要3-8百万加仑(11,000to30,000m³)水。在缺水地区，就必须建设长距离管道系统从很远的水源地输送水过来。在枯水期，这就会影响到市政供水和一些工业用水。因此，为了减少用水量，压裂液废液尤其是压裂液废液循环利用就成为了一个重要的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种制备钻井压裂液的正渗透水循环系统和工艺，本发明采用高浓度的汲取液来汲取钻井压裂液废液中的水，实现了钻井压裂液废液的回用，投资成本低，运行成本低。

本发明的技术方案如下：

一种制备钻井压裂液的正渗透水循环系统，所述正渗透水循环系统包括用于储存压裂液废液的第一储备池、渗透膜装置和用于储存压裂液的第二储备池；

所述渗透膜装置的渗透膜组件两侧分别设置第一进液口和第二进液口，所述第一进液口与所述第一储备池相连通，所述第二进液口用于使汲取液进入渗透膜装置，在所述渗透膜装置的渗透膜组件两侧还设置有第一出液口和第二出液口，所述第一出液口与所述第二储备池相连通，所述第二出液口与所述第一储备池相连通；

所述的正渗透水循环系统以高浓度的压裂液为汲取液，压裂液废液和汲取液分别进入渗透膜组件的两侧，在正渗透压的作用下，压裂液废液中的水分子通过渗透膜进入汲取液中，从而得到稀释后的压裂液，将稀释后的压裂液通过第一出液口储存至第二储备池，而渗透膜装置的浓缩液则通过第二出液口返回至第一储备池。

在其中一个实施例中，所述的渗透膜装置的渗透膜是正渗透膜、反渗透膜或纳滤膜中的一种。

在其中一个实施例中，所述的高浓度压裂液是将添加剂、支撑剂和其他化学药剂配置成高浓度的溶液，所述汲取液的浓度高于钻井所使用的压裂液的浓度。

在其中一个实施例中，所述的第一进液口和第二出液口设置在所述渗透膜装置中放置压裂液废液的一侧，所述的第二进液口和第一出液口设置在所述渗透膜装置中放置汲取液的一侧；

所述渗透膜装置中放置压裂液废液的一侧的容积与放置汲取液的一侧的容积的比值大于0.1。

在其中一个实施例中，所述渗透膜组件为平板式、中空纤维式、管式或卷式。

在其中一个实施例中，所述的渗透膜装置是移动式的装置。

一种如上所述的正渗透水循环系统的制备钻井压裂液的工艺，所述的制备钻井压裂液的工艺包括下列过程：第一储备池的压裂液废液和汲取液分别进入渗透膜装置的两侧，在正渗透压的作用下，压裂液废液中的水分子通过渗透膜进入汲取液中，从而得到稀释后的汲取液，将稀释后的汲取液通过第一出液口储存至第二储备池，而渗透膜装置的浓缩液则通过第二出液口返回至第一储备池；

所述的汲取液是高浓度的压裂液。

在其中一个实施例中，所述的进入渗透膜装置两侧的汲取液和压裂液废液的浓度比大于1.2。

本发明的有益效果是：