隨鉆廢棄物處理技術(shù)

賀少武 陳永生 張曉龍 王慶（中國石油冀東油田公司瑞豐化工公司，河北唐山063200）

隨鉆廢棄物處理技術(shù)

賀少武 陳永生 張曉龍 王慶（中國石油冀東油田公司瑞豐化工公司，河北唐山063200）

1 技術(shù)背景：

鉆井廢棄物中存在著許多對人類有害的物質(zhì)，主要有油類、鹽類、可溶性重金屬元素（如鋅、鉛、銅、鎘、鎳、汞、砷、鋇和鉻等），以及有機硫化物、有機磷化物等。如果鉆井廢棄物不進(jìn)行無害化處理而直接排放或儲存，將對周圍生態(tài)環(huán)境造成巨大危害，直接或間接對動物、植物及人類健康產(chǎn)生危害，不利于人類對環(huán)境和經(jīng)濟實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

鉆井廢棄物具有處理量大，污染物來源廣，有害物量大，不易于集中處理。其中的污水具有色度高（棕褐色～黑褐色）、懸浮固體含量高（1000 mg/L～5000 mg/L）、COD含量高（1000 mg/L～50000mg/L）、有毒重金屬離子含量高、pH高和體系穩(wěn)定。固體廢棄物組成復(fù)雜、體系穩(wěn)定、污染指標(biāo)高等。這些特點給鉆井完井廢棄物的無害化處理帶來了很大的難度。

隨著社會發(fā)展，人類對自身健康要求越來越高，然而人所處的環(huán)境狀況卻由于工業(yè)發(fā)展而不斷惡化。目前，人們自身已經(jīng)認(rèn)識環(huán)保的重要性和改善環(huán)境的緊迫性，對環(huán)保要求也越來越高。國家相繼頒發(fā)了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》、《室外排水設(shè)計規(guī)范》（1997年修訂）、《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—腐蝕性鑒別》、《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》、《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。同時也出臺了《國務(wù)院關(guān)于環(huán)境保護(hù)若干問題的決定》、《中華人民共和國水污染防治法實施細(xì)則》等相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)實施細(xì)則。各油田近年努力開展污染治理工作，并逐步完善現(xiàn)有的處理技術(shù)。

2 隨鉆廢棄物處理工藝技術(shù)

隨鉆廢棄物處理工藝技術(shù)是實現(xiàn)對鉆完井作業(yè)過程中和完井后所產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行實時處理的環(huán)保新技術(shù)。

隨鉆廢棄物處理技術(shù)的優(yōu)點是實現(xiàn)了鉆井完井作業(yè)的過程處理與終端處理的有機結(jié)合。當(dāng)井場污水和廢棄物一開始產(chǎn)生，這套系統(tǒng)便可啟動運轉(zhuǎn)。隨鉆廢棄物處理技術(shù)的過程處理和終端處理主要由兩大部分分別完成，即由固體廢棄物處理和污水處理組成。

3 隨鉆廢棄物處理系統(tǒng)

隨鉆廢棄物處理裝置主要是針對鉆井過程中產(chǎn)生的固體和液體廢棄物進(jìn)行實時處理回收，并能對產(chǎn)生的固體廢棄物進(jìn)行洗滌凈化或固化后包裝轉(zhuǎn)運。經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后的污水可排放，也完全可回收用于井場配漿、沖洗井場設(shè)備。其系統(tǒng)是由三個撬裝模塊和一些輔助池罐組成，其中撬裝模塊包括廢棄物收集裝置、固液分離固化裝置、污水處理一體化系統(tǒng)模塊。

3.1 廢棄物收集模塊

3.1.1 工作原理

采用螺桿、皮帶傳送裝置收集固控設(shè)備運轉(zhuǎn)時的鉆屑、泥砂、淤泥、加重劑落出物，實現(xiàn)密閉不落地回收處理；并且及時使用砂漿泵收集井場排水系統(tǒng)的污物（含油泥污水），隨時進(jìn)行處理。

3.1.2 配備主要設(shè)備

螺桿傳輸機、固液分離機、固化攪拌機、砂漿泵等。

3.2 固液分離固化模塊

3.2.1 工作原理：

固液分離采用化學(xué)方法與物理方法相結(jié)合，化學(xué)方法是針對不同的鉆井液體系加入相應(yīng)的破膠劑、絮凝劑、混凝劑等化學(xué)藥劑，實現(xiàn)固液分離。物理方法是通過固液分離機的過濾、擠壓等物理作用，將水和含泥污水中的絮凝物分離，降低固體廢棄物中的含水率，起到強化固液分離的效果。經(jīng)過壓濾后的固體廢棄物通過高效固化機與固化劑、促凝劑、破膠劑、吸附劑、調(diào)整劑、鉆屑等充分混合攪拌，進(jìn)行均質(zhì)固化處理。經(jīng)該系統(tǒng)處理后的固化體強度適當(dāng)，穩(wěn)定性好，浸出液無色透明，可以達(dá)到GB8978-1996污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)。固化體可以通過成型設(shè)備形成一定形狀，便于運輸和再利用。

3.2.2 固化主要技術(shù)指標(biāo)及效果

針對鉆井廢棄物的特點，采用物理化學(xué)法進(jìn)行無害化處理，采用高效固化劑，固定鉆屑、粘土、泥渣和無機鹽等固體成分、封閉有害成分，有效地阻止有機物和重金屬鹽等的滲漏、流失和擴散，阻止其對環(huán)境產(chǎn)生污染，固化體適應(yīng)性強，硬化時間短，強度適當(dāng)，水浸穩(wěn)定性好，長時間在水中浸泡溶出物極少，浸泡液水質(zhì)無色透明，達(dá)到GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

鉆屑和泥漿固化達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)依據(jù)

⑴《水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996

⑵《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—腐蝕性鑒別》（GB5085.1－1996）

⑶《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（GB5085.3－1996）。

固化樣浸出液檢測指標(biāo)達(dá)到GB8978-1996一級排放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

CODcr：≤100mg/L SS：≤70mg/L PH：6～9石油類：≤10 mg/L

3.2.3 配備主要設(shè)備和材料

主要設(shè)備：固液分離機、高效攪拌固化機、螺桿傳輸機、廢物集收罐。

主要材料：主固化劑、促凝劑、破膠劑、吸附劑、調(diào)整劑。

3.3 廢棄污水處理系統(tǒng)模塊

3.3.1 工作原理：

運用混合反應(yīng)器、固液分離機、催化氧化器、組合過濾器等設(shè)備對鉆井污水進(jìn)行處理，污水在混合反應(yīng)器里通過添加污水處理劑進(jìn)行化學(xué)脫穩(wěn)、絮凝處理，將已脫穩(wěn)、絮凝的廢液進(jìn)入固液分離機進(jìn)行強制固液分離，分離出的污泥送至固液分離固化模塊，進(jìn)行無害化處置；分離出的廢水，再經(jīng)過催化氧化、組合精細(xì)過濾等處理后達(dá)標(biāo)外排或回用做井場沖洗用水及配制膠液用水等。

3.3.2 污水處理主要技術(shù)指標(biāo)及效果技術(shù)設(shè)計規(guī)范：

⑴《水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996

⑵《室外排水設(shè)計規(guī)范》（1997年修訂）（GBJ4－87）；

⑶《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—腐蝕性鑒別》（GB5085.1－1996）；

⑷《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（GB5085.3－1996）；

⑸《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095－96）。

排放標(biāo)準(zhǔn)：

CODcr：≤60mg/L SS：≤70mg/L NH3－N：≤15mg/L

PH：6～9石油類：≤5mg/L。

3.3.3 污水處理裝置模塊示意圖：

隨鉆污水處理系統(tǒng)主要是化學(xué)處理與物理處理方法相結(jié)合，其主要部件組成有化學(xué)藥劑注入泵、混合反應(yīng)器、緩沖調(diào)節(jié)池、催化氧化反應(yīng)器、、清水緩沖池、集成化膜法水處理單元（包括機械過濾裝置、保安濾器、PVD超濾裝置、納濾裝置、反滲透裝置）等。

污水處理藥劑通過化學(xué)藥劑注入泵加入混合反應(yīng)器充分混合均勻。其配方與加量針對不同的鉆井完井工程流體首先作室內(nèi)試驗確定組分、投加量、加藥順序及現(xiàn)場施工工藝技術(shù)。一般常用的藥劑有高效絮凝劑、助凝劑、高效污水處理劑、水質(zhì)調(diào)節(jié)劑、吸附氧化劑等。

4 安全環(huán)?？尚行苑治?/h2>

（1）傳統(tǒng)固化需要開挖排污池，容易造成井場和環(huán)境的污染；隨鉆固化不需開挖排污池，污泥隨排隨固，固化過程污泥不落地，完鉆清罐的污泥污水可通過固化工藝及時處理，避免現(xiàn)場遺留污泥污水現(xiàn)象，不會造成場地污染，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。

（2）采用傳統(tǒng)固化工藝，排污池需要往固定地點倒運污水，容易造成污染；采用隨鉆固化，大部分污水和廢棄物經(jīng)分離處理后可用罐儲存，供井隊二次利用，少量污水（完鉆后泥漿罐清罐污水）需要外運，外運污水不到四分之一，大大減少了轉(zhuǎn)運費用。

（3）傳統(tǒng)固化工藝的污泥固化效果難以達(dá)到規(guī)范要求，就地平整后，影響井場渣石鋪墊效果，有的需要倒運，下雨沖刷后有污水滲出造成污染，且固化位置不宜作為鉆機主基礎(chǔ)承載地基；隨鉆固化后的固化體是以鈣礬石、鹽、水化硅酸鹽為主的具有一定強度的固體，可用作場地鋪墊，就近就地消化。經(jīng)對固化體浸泡液（浸泡24小時）觀察發(fā)現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)水中有漂浮油脂,浸泡液無色透明，比傳統(tǒng)固化物效果好。

（4）用傳統(tǒng)固化工藝在老井場開挖排污池，不利于地下管線和電纜的保護(hù)，不利用再次布井；隨鉆固化工藝不用開挖排污池，有利于地下管線和電纜的保護(hù)，有利用再次布井。

5 結(jié)語

油氣田處于生態(tài)環(huán)境極為敏感，環(huán)境保護(hù)尤為重要，鉆井污水和固體廢棄和盤托出對環(huán)境污染性極強，不宜直接排放，若直接回灌易造成地層的污染、淺層地下水源的污染。采用隨鉆固化處理技術(shù)既可滿足鉆井有效面積的使用最大化,又取消了污水池(既消滅了污染源),達(dá)到“零排放無污染”標(biāo)準(zhǔn)，真正實現(xiàn)現(xiàn)場清潔化生產(chǎn)。

根據(jù)井場布置、鉆井廢棄物、鉆井作業(yè)流動性、臨時性、分散性等特點，采用物理化學(xué)綜合處理利用技術(shù)，利用模塊化組合技術(shù)優(yōu)化處理工藝，整個隨鉆廢棄物處理系統(tǒng)分廢棄物收集、固液分離固化、污水處理三個模塊，盡可能實現(xiàn)零落地、可移動隨鉆處理，滿足鉆井作業(yè)清潔生產(chǎn)的要求。

（1）隨鉆廢棄物處理技術(shù)是伴隨鉆井施工就進(jìn)行對鉆井廢棄物進(jìn)行治理，是過程處理與終端處理的統(tǒng)一結(jié)合；

（2）隨鉆廢棄物處理技術(shù)針對鉆井完井整個過程，滿足施工現(xiàn)場不同情況下對所產(chǎn)生的固體及液體廢棄物進(jìn)行處理；

（3）隨鉆廢棄物處理技術(shù)保證鉆井施工過程清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)廢棄物的零排放；

（4）隨鉆廢棄物處理技術(shù)能夠?qū)︺@井施工從井底出來的鉆屑、鉆井液中固液相材料、井場沖洗用水、井場設(shè)備所遺留的油泥等進(jìn)行充分治理。該技術(shù)包括鉆井廢棄物收集、固液分離和固化裝置、污水處理一體化裝置；

（5）隨鉆廢棄物處理技術(shù)具有裝置集成化程度高、操作簡單、處理量范圍大，能夠?qū)⑺幚磉_(dá)標(biāo)排放或回用，并能對固體廢棄物實現(xiàn)固化成型，固化物浸出物指標(biāo)完全合格；

（6）隨鉆廢棄物處理技術(shù)具有良好的經(jīng)濟效益，同時其環(huán)保社會效益都十分顯著。