廢棄鉆井液隨鉆處理技術在文96-儲13井的應用

劉書權 宋東勇 張小麗 鮑志強

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

廢棄鉆井液隨鉆處理技術在文96-儲13井的應用

劉書權1宋東勇2張小麗3鮑志強1

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

針對文96儲氣庫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、處理后青苗成活率低、生態(tài)環(huán)境污染重等問題，提出采用隨鉆處理廢棄鉆井液技術，該技術利用機械設備在鉆進過程中，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。對該技術的工藝流程、設備型號以及具體的施工步驟作了詳細的闡述，并將此技術應用于一口新井文96-儲13井的現(xiàn)場試驗中。應用表明：隨鉆處理廢棄鉆井液技術縮短了施工周期，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，各項監(jiān)測指標均達到國家合格標準。

廢棄鉆井液 固化法 隨鉆處理法 文96-儲13井 固液分離

0 引言

鉆井完成后，產(chǎn)生一部分過剩或廢棄鉆井液，pH值較高，處理不好會對周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的危害［1］。為此，須采取必要措施對廢棄的鉆井液作無害化處理，使生態(tài)環(huán)境影響降到最低。筆者擬就以文96-儲13井為例，對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、化學添加劑、無機鹽、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)境和動植物體內(nèi)蓄積，對人體健康產(chǎn)生不良影響；②可溶性鹽類使土壤鹽堿化，進而影響植物生長；③有機處理劑會造成鉆井液的COD（化學需氧量）值嚴重超標，因此必須對鉆井液做無害化處理。文96儲氣庫采集的4口井的鉆井液廢液的主要污染物成分見表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、焚燒法和復合混合法等［2-4］。目前現(xiàn)場中應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進行池內(nèi)攪拌的辦法，做到完全達標是非常困難的；就地填埋時，滲出的大量污水仍會對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和措施，對于保護環(huán)境、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)及滿足環(huán)保法規(guī)要求，具有現(xiàn)實和長遠的重大意義。

表1 文96儲氣庫4口井鉆井液污染物成分表

2 隨鉆處理方法

2.1 工藝簡述

該方法采用機械設備處理，遵循液屑分離、固液分離、污水處理、凈化水達標利用的整體思路，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)后進行固液分離，濾后水進入污水處理流程，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對隨鉆出來的巖屑按照設計進行沖洗，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)反應罐中，并按照小樣試驗的結(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當鉆井液脫穩(wěn)罐中的液面達到四分之三以上的罐體高時，開啟壓濾機加壓泵，把充分脫穩(wěn)后的鉆井液送入壓濾機中，濾液送入濾液池中；④隨著固液分離裝置工作時間的逐漸延長，壓濾機中截留的固相越來越多，待壓濾機進口壓力上升、濾出液明顯減少、泥餅成型時，可關停壓濾機加壓泵，并松開濾板卸泥；⑤設備運轉(zhuǎn)過程中，鉆井液脫穩(wěn)罐會沉積一些泥沙，可以通過排污管線排入泥漿池。流程見圖1。

圖1 隨鉆處理法工藝流程圖

2.3 處理設備

脫穩(wěn)及固液分離裝置主要由1臺廂式壓濾機、1臺壓濾機加壓泵、1個鉆井液脫穩(wěn)攪拌反應罐、1臺鉆井液攪拌機（可調(diào)速）、1臺污泥提升泵、底座和配電裝置等組成，按照不同的處理目標采用不同的撬裝組合和處理工藝。設備具體情況見表2。

2.4 具體施工步驟

步驟具體分為：①沖洗、脫屑。先將廢棄鉆井

液或污油泥通過30～40目的震動篩加水沖洗，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，攪拌時間為15～25min；再加入20～50kg氧化鈣攪拌均勻，攪拌時間為15～25min，對鉆井液或污油泥進行吸附瀝水。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，攪拌時間為15～25min，攪拌后利用收油裝置將上部浮出的污油進行分離回收。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號以上的水泥攪拌，攪拌時間為15～25 min，將攪拌均勻的污泥泵入帶反洗流程的壓濾機壓濾，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、脫鹽再脫水達到固化利用。打開反洗流程，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，停止反洗；向壓濾機內(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，可以進行固化利用。⑥脫出濾液經(jīng)中和、氧化和過濾再處理。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壓濾，濾出水即可做工業(yè)用水回收再利用，經(jīng)吸附過濾就能達到GB8978－1996污水綜合排放標準的三級標準，最后將其排放。

表2 脫穩(wěn)及固液分離裝置配套設備表

3 現(xiàn)場應用及效果

文96-儲13井是文96儲氣庫的一口新鉆井，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)場施工流程為：設備起運及現(xiàn)場安裝→藥劑準備及小樣實驗→調(diào)整運行參數(shù)正常處理→泥餅監(jiān)測→回收污水→回填泥餅→鋪塑料布→覆土及規(guī)格化。為了實現(xiàn)嚴格的環(huán)境保護目標，對設備操作區(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13井鉆井產(chǎn)生的廢棄鉆井液應用隨鉆處理技術，歷時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：①各項監(jiān)測指標完全合格（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鉆井液量的40%，處理后青苗成活率為100%，極大地保護了生態(tài)環(huán)境。

表3 文96-儲13井樣品監(jiān)測報告表

4 結(jié)束語

隨鉆處理廢棄鉆井液技術在文96-儲13井上的應用表明，該技術可以減少泥漿池的面積大小，節(jié)省占地面積；隨時處理廢棄物，節(jié)省了處理周期；處理效果好，各項指標均達到國家標準，對環(huán)保要求嚴格的地區(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。隨著國家環(huán)保要求的提高，隨鉆處理廢棄鉆井液技術具有廣闊的應用前景。

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

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

［3］王學川，胡艷鑫，鄭書杰，等.國內(nèi)外廢棄鉆井液處理技術研究現(xiàn)狀［J］.陜西科技大學學報，2010，28（6）：169-174.

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

［5］龍安厚，孫玉學.廢鉆井液無害化處理概況［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

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