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        中原油田Y5—1236井鉆井液固化試驗及分析

        2015-05-30 04:23:35李鵬濤
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年35期
        關(guān)鍵詞:鉆井液油田

        李鵬濤

        摘 要:隨著鉆井液體系日益增多,鉆井工藝的快速發(fā)展,配方變得日益復(fù)雜。而中原油田鉆井液中都含有重金屬、無機堿、無機鹽、原油及成品油、高分子有機物等[1],在自然界液體的沖刷下不間斷滲入地層,對周邊土壤及水源形成污染,使作用過的耕地長期荒蕪不能耕種。當(dāng)今我國采用較為普遍的鉆井液處理方法是固化法[2]。它相對成本低、應(yīng)用性好、處理量大,適合低成本大批量處理,并且能夠消除鉆井廢泥漿中的金屬離子和有機物質(zhì)對水體、土壤和生態(tài)環(huán)境的影響和危害,能使CODCr、pH、總鉻等主要污染指標(biāo)達到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求,具有施工簡單、速度快、處理效果好、對環(huán)境影響小、經(jīng)濟等優(yōu)點,是一種較為理想的無害化處理技術(shù)。

        關(guān)鍵詞:油田;鉆井液;固化試驗

        1 固化劑配方篩選

        1.1 實驗儀器與藥品

        實驗儀器:燒杯、瓦林?jǐn)嚢铏C(進口)、試模、壓力機、一次性塑料杯子等。

        實驗藥品:水泥,粉煤灰、石灰、硫酸鋁、無機固化主劑A

        1.2 固化實驗驗方法

        結(jié)合過去現(xiàn)場施工的經(jīng)驗以及市內(nèi)實驗選擇固化劑的原則,我們將把粉煤灰、水泥、石膏作為主劑,聚合氯化鋁、固化主劑A以及硫酸鋁作為輔劑。按規(guī)定的比例均勻混合主劑與輔劑,再與100毫升的廢棄鉆井液充分?jǐn)嚢?,將液體倒入固定模具中(大小為70mm×70mm×70mm),放置6周,使之成為一個固化體,為進一步了解固化劑的實際效果,我們將對固化體的強度以及浸出液的酸堿值、COD等進行測量,以配出最理想的固化劑配方。

        經(jīng)過大量的配方試驗,確定選用以下配方:以7%~8%水泥+45%~46%粉煤灰+35%石膏+6%聚合氯化鋁+2%硫酸鋁+4%~5%無機固化主劑A組成的復(fù)合固化劑(加量以占廢棄鉆井液體積百分比計)。

        2 現(xiàn)場試驗與應(yīng)用

        2.1 廢棄鉆井液性能

        試驗用的廢棄鉆井液位為中原油田Y5-1236井的廢棄鉆井液池,其固相含量28%,密度1.6g/cm3,pH值8.0,API慮失量6.5mL,塑性粘度67mPa·s。

        2.2 現(xiàn)場施工用具

        (1)挖掘機:型號PC220,九米加長型。

        (2)座車斯太爾底盤。

        (3)運輸車:翻斗車或卡車。

        (4)現(xiàn)場指揮車,越野型。

        2.3 施工材料

        6%~8%水泥+44%~46%粉煤灰+34%石灰+6%聚合氯化鋁+2%硫酸鋁+3%~5%無機固化主劑A的復(fù)合固化劑組成的復(fù)合固化劑。

        2.4 現(xiàn)場施工程序

        2.4.1 準(zhǔn)備工作

        (1)用現(xiàn)場指揮車踏勘現(xiàn)場,確定井場位置。

        (2)將固化劑(散裝或袋裝)用運輸車送至預(yù)固化的井場。

        (3)用座車將挖掘機背到井場,挖掘機開始工作。

        (4)根據(jù)井場情況:a.如無水,鉆井液面低于地面0.5米以下,可直接用挖掘機在池面加入固化劑,并用挖掘機把固化劑和廢鉆井液攪拌均勻,然后填土,盡量還原挖平地面;b.如有污水,則將污水拉到聯(lián)合站處理或拉到其它生產(chǎn)井用于泥漿用水,然后加入固化劑固化填土,對于鉆井液接近地面時要擴池,讓液面低于0.5米以上,這樣才能進行固化工作,否則,把固化劑加入后,上面就無法填土。

        2.4.2 固化處理

        施工中固化劑應(yīng)按如下的順序投加。首先是聚合氯化鋁與硫酸鋁:作用是破壞廢棄鉆井液的膠體體系,使膠體體系失穩(wěn)脫水,并與水發(fā)生水化反應(yīng),和固相顆粒及有機物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),水化物與交聯(lián)物相互作用形成凝聚結(jié)晶體系;其次是無機固化主劑A:作用為形成縮合交聯(lián)體,提高水化物的穩(wěn)定性,使水化物能夠互相交叉、連接,形成連續(xù)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);水泥+粉煤灰+石膏:在石膏的激發(fā)作用下,粉煤灰與水泥可以大幅度地提高水化物的結(jié)晶速度,使結(jié)構(gòu)的有序度降低,加速固相顆粒和水化物的緊密填充,釋放自由水,加速自由水的揮發(fā)而提高固化體的形成速度。在投加固化劑時應(yīng)用攪拌機械攪拌充分,均勻混合,投加一項固化劑一般至少需攪拌5~10min,然后候凝固化。固化體在初凝前進行回填夯實,回填過程中,回填500~800mm深度時,可使用挖工打夯機或振動泵對污泥進行實處理。

        現(xiàn)場固化施工工藝流程如圖1所示。

        2.4.3 試驗效果檢測

        對固化池封存前,應(yīng)將井場及周邊所有的廢液材料、廢渣、油泥和所有被污染的土壤等污染物進行徹底清理,回填到固化池內(nèi)與廢液一起作固化處理,填平夯實后,拆除剩余池墻,設(shè)排水孔。經(jīng)5~10天的候固化期,固化體達到一定強度后,在固化池上用耕植土進行覆蓋,覆土厚度約為300mm。在固化10~20d后,分別于池頂、池深1m處、2m處和分層鉆孔取樣,每個取樣重量不小于250g。在浸出液實驗中,取100g樣并將之破碎至粒徑10~30mm大小,然后浸泡于1L水中,24h后分析浸出液污染物濃度。

        固化胚體浸出液檢測結(jié)果如表1所示。

        固化后的固化胚體浸出液經(jīng)中國石化中原油田公司環(huán)境監(jiān)測中心檢驗合格,鉆井污水達到國家污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)。

        3 結(jié)束語

        采用固化配方7%~8%水泥+45%~46%粉煤灰+35%石灰+6%聚合氯化鋁+2%硫酸鋁+4%~5%無機固化主劑A的復(fù)合固化劑組成的復(fù)合固化劑可有效處理中原油田Y5-1236井廢棄鉆井液,固化強度好,固化體浸出液毒性小,能滿足國家綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

        參考文獻

        [1]王眉山.石油鉆井廢棄鉆井液處理的環(huán)境問題[R].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

        [2]余紅波,李忠慶,韓志田,等.淺論鉆井廢泥漿對環(huán)境的危害及處理技術(shù)[J].科技資訊,2006(4):148-149.

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