劉書(shū)權(quán) 宋東勇 張小麗 鮑志強(qiáng)

（1.中國(guó)石化中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠，河南 濮陽(yáng) 457162；2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南 鄭州 450018；3.中國(guó)石化中原油田分公司采油五廠，河南 濮陽(yáng) 457001）

廢棄鉆井液隨鉆處理技術(shù)在文96-儲(chǔ)13井的應(yīng)用

劉書(shū)權(quán)1宋東勇2張小麗3鮑志強(qiáng)1

（1.中國(guó)石化中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠，河南 濮陽(yáng) 457162；2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南 鄭州 450018；3.中國(guó)石化中原油田分公司采油五廠，河南 濮陽(yáng) 457001）

針對(duì)文96儲(chǔ)氣庫(kù)部分新井廢棄鉆井液處理仍采用的固化法存在泥漿池占地面積大、鉆井液干化困難、處理周期長(zhǎng)、處理后青苗成活率低、生態(tài)環(huán)境污染重等問(wèn)題，提出采用隨鉆處理廢棄鉆井液技術(shù)，該技術(shù)利用機(jī)械設(shè)備在鉆進(jìn)過(guò)程中，同步使廢棄鉆井液巖屑、污泥、污水分步分離并采用不同方法分類處理。對(duì)該技術(shù)的工藝流程、設(shè)備型號(hào)以及具體的施工步驟作了詳細(xì)的闡述，并將此技術(shù)應(yīng)用于一口新井文96-儲(chǔ)13井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中。應(yīng)用表明：隨鉆處理廢棄鉆井液技術(shù)縮短了施工周期，減少了固體廢棄物數(shù)量，青苗成活率高、有害成分處理效果較好，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家合格標(biāo)準(zhǔn)。

廢棄鉆井液 固化法 隨鉆處理法 文96-儲(chǔ)13井 固液分離

0 引言

鉆井完成后，產(chǎn)生一部分過(guò)?；驈U棄鉆井液，pH值較高，處理不好會(huì)對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的危害［1］。為此，須采取必要措施對(duì)廢棄的鉆井液作無(wú)害化處理，使生態(tài)環(huán)境影響降到最低。筆者擬就以文96-儲(chǔ)13井為例，對(duì)隨鉆處理方法處理廢棄鉆井液作探討分析。

1 傳統(tǒng)處理方法的不足

廢棄鉆井液主要是由黏土、加重材料、化學(xué)添加劑、無(wú)機(jī)鹽、污水、污油及鉆屑組成的多相穩(wěn)定懸浮液，未經(jīng)處理或處理不好，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的重大危害包括：①黏土和加重材料產(chǎn)生的可溶性的Pb2+、Ba2+、Zn2+等重金屬離子，能在環(huán)境和動(dòng)植物體內(nèi)蓄積，對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響；②可溶性鹽類使土壤鹽堿化，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)；③有機(jī)處理劑會(huì)造成鉆井液的COD（化學(xué)需氧量）值嚴(yán)重超標(biāo)，因此必須對(duì)鉆井液做無(wú)害化處理。文96儲(chǔ)氣庫(kù)采集的4口井的鉆井液廢液的主要污染物成分見(jiàn)表1。

廢棄鉆井液處理方法包括循環(huán)使用法、回收再利用法、脫水法、破乳法、回注法、回填法、生物

處理法、固化法、焚燒法和復(fù)合混合法等［2-4］。目前現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用的主要方法是固化法，即在泥漿池內(nèi)固化治理后就地掩埋的辦法。固化法的處理原理為：向廢棄鉆井液中加入固化劑，使其轉(zhuǎn)化成類似混凝土的固化體，把有害成分固化在惰性固體產(chǎn)物中。固化過(guò)程中，廢棄物中的重金屬離子生成羥基化合物固定，阻止重金屬離子外移，其他污染物由于吸附作用及固化體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較小的孔隙通道，限制了其遷移，所以浸出率較低。固化法主要的不足是固化劑用量大，使處理后固化體的體積增加［5］。受到工藝方法的制約，固化藥劑與泥漿池的廢棄鉆井液用挖掘機(jī)進(jìn)行池內(nèi)攪拌的辦法，做到完全達(dá)標(biāo)是非常困難的；就地填埋時(shí)，滲出的大量污水仍會(huì)對(duì)土壤和地下水造成污染。因此，改變廢棄鉆井液處置的傳統(tǒng)治理方式，采取減量、清潔和綜合利用的新型技術(shù)和措施，對(duì)于保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)及滿足環(huán)保法規(guī)要求，具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的重大意義。

表1 文96儲(chǔ)氣庫(kù)4口井鉆井液污染物成分表

2 隨鉆處理方法

2.1 工藝簡(jiǎn)述

該方法采用機(jī)械設(shè)備處理，遵循液屑分離、固液分離、污水處理、凈化水達(dá)標(biāo)利用的整體思路，可使廢棄鉆井液巖屑、污泥、污水分步分離。裝置將鉆井液脫穩(wěn)后進(jìn)行固液分離，濾后水進(jìn)入污水處理流程，分離出的固相被壓成泥餅，待干化后綜合利用。

2.2 工藝流程

具體分為：①對(duì)隨鉆出來(lái)的巖屑按照設(shè)計(jì)進(jìn)行沖洗，分離出水和巖屑；②把已調(diào)好pH值并攪拌均勻的鉆井液用潛污泵泵入鉆井液脫穩(wěn)反應(yīng)罐中，并按照小樣試驗(yàn)的結(jié)果向罐中適量地加入藥劑，攪拌均勻，直到罐內(nèi)的鉆井液出現(xiàn)明顯的破穩(wěn)絮凝；③當(dāng)鉆井液脫穩(wěn)罐中的液面達(dá)到四分之三以上的罐體高時(shí)，開(kāi)啟壓濾機(jī)加壓泵，把充分脫穩(wěn)后的鉆井液送入壓濾機(jī)中，濾液送入濾液池中；④隨著固液分離裝置工作時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，壓濾機(jī)中截留的固相越來(lái)越多，待壓濾機(jī)進(jìn)口壓力上升、濾出液明顯減少、泥餅成型時(shí)，可關(guān)停壓濾機(jī)加壓泵，并松開(kāi)濾板卸泥；⑤設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，鉆井液脫穩(wěn)罐會(huì)沉積一些泥沙，可以通過(guò)排污管線排入泥漿池。流程見(jiàn)圖1。

圖1 隨鉆處理法工藝流程圖

2.3 處理設(shè)備

脫穩(wěn)及固液分離裝置主要由1臺(tái)廂式壓濾機(jī)、1臺(tái)壓濾機(jī)加壓泵、1個(gè)鉆井液脫穩(wěn)攪拌反應(yīng)罐、1臺(tái)鉆井液攪拌機(jī)（可調(diào)速）、1臺(tái)污泥提升泵、底座和配電裝置等組成，按照不同的處理目標(biāo)采用不同的撬裝組合和處理工藝。設(shè)備具體情況見(jiàn)表2。

2.4 具體施工步驟

步驟具體分為：①?zèng)_洗、脫屑。先將廢棄鉆井

液或污油泥通過(guò)30～40目的震動(dòng)篩加水沖洗，去除較大粒徑的巖屑或沙礫。②稀釋、吸附。將去除較大粒徑后的廢棄鉆井液或污油泥加水稀釋到含水率80%以上，泵入攪拌反應(yīng)罐內(nèi)攪拌，單位立方污泥先加入20～70kg的吸附瀝水劑粉煤灰攪拌均勻，攪拌時(shí)間為15～25min；再加入20～50kg氧化鈣攪拌均勻，攪拌時(shí)間為15～25min，對(duì)鉆井液或污油泥進(jìn)行吸附瀝水。③破膠破穩(wěn)、除油。每立方污泥中加入10～20kg破膠破穩(wěn)劑聚合硫酸硅酸鋁鐵攪拌均勻，攪拌時(shí)間為15～25min，攪拌后利用收油裝置將上部浮出的污油進(jìn)行分離回收。④固結(jié)及固液分離。鉆井液中的污油分離后，每立方污泥中加入5～10kg的425號(hào)以上的水泥攪拌，攪拌時(shí)間為15～25 min，將攪拌均勻的污泥泵入帶反洗流程的壓濾機(jī)壓濾，并保壓5～10min，直到?jīng)]有濾液排出，濾餅和濾液得以分離。⑤濾餅經(jīng)中和、脫鹽再脫水達(dá)到固化利用。打開(kāi)反洗流程，將上述步驟分離得到的濾餅，先將pH值為2～4的稀鹽酸或稀硫酸泵入壓濾機(jī)反洗至濾液的pH值為6～9，再改用清水繼續(xù)反洗，待濾出液鹽度低于500mg／L時(shí)，停止反洗；向壓濾機(jī)內(nèi)通入一定壓力的壓縮空氣，用空氣壓縮出濾餅中的一部分水后，得到含水率為40%～45%的泥餅，可以進(jìn)行固化利用。⑥脫出濾液經(jīng)中和、氧化和過(guò)濾再處理。將脫出的濾液、酸洗液、反洗濾液混合后，每立方米濾液中先加入pH值為2～4稀鹽酸或稀硫酸調(diào)節(jié)到液體pH值為6～9，再加入含氯量2%～10%的液體次氯酸鈣攪拌氧化后，最后加入0.5%～2%破膠破穩(wěn)速沉劑后，將混合液泵入壓濾機(jī)壓濾，濾出水即可做工業(yè)用水回收再利用，經(jīng)吸附過(guò)濾就能達(dá)到GB8978－1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，最后將其排放。

表2 脫穩(wěn)及固液分離裝置配套設(shè)備表

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

文96-儲(chǔ)13井是文96儲(chǔ)氣庫(kù)的一口新鉆井，該井2496m以上井段采用低固相聚合物鉆井液，2496m以下井段采用水包油乳化鉆井液?，F(xiàn)場(chǎng)施工流程為：設(shè)備起運(yùn)及現(xiàn)場(chǎng)安裝→藥劑準(zhǔn)備及小樣實(shí)驗(yàn)→調(diào)整運(yùn)行參數(shù)正常處理→泥餅監(jiān)測(cè)→回收污水→回填泥餅→鋪塑料布→覆土及規(guī)格化。為了實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，對(duì)設(shè)備操作區(qū)和泥餅存放區(qū)均采取了防滲措施，最大限度地減少了污染。

文96-儲(chǔ)13井鉆井產(chǎn)生的廢棄鉆井液應(yīng)用隨鉆處理技術(shù)，歷時(shí)40d，處理巖屑約240m3，處理量約190m3，處理產(chǎn)生污水80m3。處理結(jié)果同固化法相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：①各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)完全合格（表3）；②固化周期縮短20d左右；③處理后泥餅廢量減少到原來(lái)鉆井液量的40%，處理后青苗成活率為100%，極大地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

表3 文96-儲(chǔ)13井樣品監(jiān)測(cè)報(bào)告表

4 結(jié)束語(yǔ)

隨鉆處理廢棄鉆井液技術(shù)在文96-儲(chǔ)13井上的應(yīng)用表明，該技術(shù)可以減少泥漿池的面積大小，節(jié)省占地面積；隨時(shí)處理廢棄物，節(jié)省了處理周期；處理效果好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)保要求嚴(yán)格的地區(qū)尤其適用。同固化法相比，不足之處是處理成本較高，制約了其廣泛使用，但仍是目前較好的處理技術(shù)。隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高，隨鉆處理廢棄鉆井液技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］趙熊虎，王風(fēng)春.廢棄鉆井液處理研究進(jìn)展［J］.鉆井液與完井液，2004，21（2）：43-48.

［2］王眉山，鄭毅.中國(guó)廢棄鉆井液處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)［J］.鉆井液與完井液，2009，26（6）：77-79.

［3］王學(xué)川，胡艷鑫，鄭書(shū)杰，等.國(guó)內(nèi)外廢棄鉆井液處理技術(shù)研究現(xiàn)狀［J］.陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，28（6）：169-174.

［4］劉竟成，劉訊.油田鉆井液技術(shù)及其廢棄液的處理［J］.油氣田地面工程，2008，27（1）：56-57.

［5］龍安厚，孫玉學(xué).廢鉆井液無(wú)害化處理概況［J］.西部探礦工程，2003，82（3）：165-168.

（編輯：蔣龍）

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2095-1132（2014）01-0034-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.01.010

2013-08-17

2014-01-02

劉書(shū)權(quán)（1972-），高級(jí)工程師，從事采氣工藝工作。E-mail：zylsq@sina.com。