H油田廢棄泥漿無害化處理技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 " " "要： H油田在勘探與開采過程產(chǎn)生了較大數(shù)量的廢棄泥漿，這些廢棄泥漿成分復(fù)雜，如不經(jīng)有效處理就隨便排放，可能對土壤、水源造成污染，對環(huán)境造成影響甚至破壞，對人和動物生命健康帶來較大危害。故從分析該油田所產(chǎn)生廢棄泥漿的物理化學(xué)屬性出發(fā)，探討了該油田所產(chǎn)生的廢棄泥漿的潛在危害，設(shè)計了適應(yīng)該油田開發(fā)產(chǎn)生的廢棄泥漿的無害化處理工藝技術(shù)，并在現(xiàn)場進行了實施應(yīng)用，運用該技術(shù)處理過的廢棄泥漿全部達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，取得了很好的效果，實現(xiàn)了油田開發(fā)與環(huán)境保護雙贏的目的。

關(guān) "鍵 "詞：H油田廢棄泥漿；無害化處理技術(shù)；設(shè)計

中圖分類號：TE254 " " 文獻標(biāo)識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（2023）04-0544-04

H油田位于我國西北部的鄂爾多斯盆地，儲層致密、物性差[1]，地質(zhì)條件復(fù)雜，在勘探與開采過程中，產(chǎn)生了較大數(shù)量的廢棄泥漿。這些廢棄泥漿成份復(fù)雜，并且添加了許多化學(xué)添加劑，特別是一些重金屬離子，如果不科學(xué)合理地處理，亂排亂放，極易給土壤、水源造成污染[2]，并且有害成分一旦通過食用動植物、飲水等進入人或動物體內(nèi)，會給生命健康帶來較大危害。為有效消除這些隱患，最初采用的辦法是定點回收、定點存放的辦法，以確保不污染環(huán)境。這樣做的不足之處：一是隨著油田開發(fā)逐步擴大，堆積如山的廢棄泥漿沒有那么多的地方存放。二是定點存放的這些廢棄泥漿依然有潛在的污染環(huán)境風(fēng)險，比如突發(fā)山洪造成泄漏流失就會造成環(huán)境污染。為徹底消除這些潛在污染源，進行了技術(shù)攻關(guān)，分析該油田所產(chǎn)生廢棄泥漿的物理化學(xué)成分及危害，設(shè)計了H油田廢棄泥漿無害化處理工藝技術(shù)，并在現(xiàn)場進行了應(yīng)用，處理后的廢棄泥漿固化物取小樣浸入水中后，檢測水質(zhì)符合最新版《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，消除了油田環(huán)保隱患。

1 "H油田廢棄泥漿的主要成分及危害

1.1 "H油田廢棄泥漿的主要成分

H油田廢棄泥漿的成分比較復(fù)雜，主要是由粘土、水、各種化學(xué)添加劑、加重材料、污油及巖屑等組成的多相混合物，含水率約為40%～45%，含固率約35%～40%，含油率3%～5%，其成分主要有：高嶺土（白土）、降濾失劑（如CMC）、防塌劑FT-342、加重劑（如CaCO3），以及一些化學(xué)添加劑等。主要含有的離子有各種非金屬離子和金屬離子[3]， 如： Fe3+、Ca2+、Na+、K+、Cr2+、Pb2+、HCO?-、Cl-等。

1.2 "H油田廢棄泥漿的危害

1）碳酸鹽、氯化物進入土壤中，會造成土壤鹽堿化，使土壤肥力下降。

2）當(dāng)土壤中氯離子濃度高時，會對植物產(chǎn)生不利影響：一是不利于糖轉(zhuǎn)化為淀粉，使塊根和塊莖作物的淀粉含量降低；二是氯離子能促進碳水化合物的水解，會使果樹果子含糖量降低；三是氯離子會隨水分揮發(fā)上升到土壤地表，水分繼續(xù)蒸發(fā)則鹽分留在地表，造成土壤中的鹽分含量過高，影響根系正常的吸收水分、養(yǎng)分，從而導(dǎo)致燒根、燒苗。

3）一些重金屬如果被植物吸收或動物食用，人如果再食用這些動植物使其進入人體內(nèi)，就會有損健康，比如攝入較大量的三價鉻，會影響人體的抗氧化系統(tǒng)，容易得一些慢性的氧化性類的疾病，如糖尿病、高血壓等；再如攝入較大量的六價鉻，可能導(dǎo)致皮炎、咽炎、肺炎、氣管炎、胃炎、胃潰瘍和腸道潰瘍，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致腎功能衰竭甚至癌癥。

4）可能對地表水或地下水造成污染。

2 "廢棄泥漿無害化處理技術(shù)設(shè)計

針對H油田廢棄泥漿成分及特點，其廢棄泥漿無害化處理技術(shù)設(shè)計基本思路是：首先加入化學(xué)劑，通過螯合原理[4-5]將重金屬成分沉淀、吸附，使重金屬離子無害化。然后進行絮凝脫水處理，為膠結(jié)固化打下基礎(chǔ)。最后一步是膠結(jié)固化，使廢棄泥漿內(nèi)的有害成分徹底失去游離性，成為一種沒有污染作用的固態(tài)物質(zhì)，達(dá)到廢棄泥漿無害化效果。根據(jù)這一思路，進行了工藝技術(shù)設(shè)計。

2.1 "濁水處理

將儲漿罐里廢棄泥漿上部的液態(tài)濁水用罐車回收，拉運至污水處理站集中處理，不得亂排亂放。

2.2 "重金屬離子處理

向廢棄泥漿中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%～1.0%的螯合劑MHC（具體濃度通過現(xiàn)場的燒杯小樣實驗來確定最佳值），重金屬螯合劑又稱重金屬離子捕集劑，能夠高效與各種重金屬離子（銅、鎳、鉛、鋅、錫、鎘等）生成不溶性的螯合物，通過螯合反應(yīng)消除重金屬毒害性。并且該重金屬螯合劑酸堿適應(yīng)范圍廣，其適應(yīng)pH值在2～11之間。投加后反應(yīng)30 min即可。其螯合反應(yīng)原理見示意圖1。

2.3 "脫水處理

選用陽離子PAM作為污泥脫水劑，首先將PAM配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的膠狀液體，然后向污泥中加入污泥體積比5%～10%的配好的PAM膠狀液體（具體濃度通過現(xiàn)場的燒杯小樣實驗來確定最佳值），反應(yīng)4～6 h即可。對脫出的污水按第一步濁水處理方法回收處理。

絮凝劑[6-9]PAM絮凝脫水基本原理：該有機高分子絮凝劑是線性分子，其結(jié)構(gòu)介于無規(guī)線團與直線伸展兩種極端情況之間。其分子在水中線性展開，長鏈的高分子一部分被吸附在膠體顆粒表面上，而另一部分則被吸附在另一顆粒表面，并可能有更多的膠體顆粒吸附在一個高分子的長鏈上，這好像架橋一樣把這些膠體顆粒連接起來，從而容易發(fā)生絮凝。

2.4 "膠結(jié)固化

向經(jīng)以上步驟處理過的泥漿里面加凝聚劑（十二水合硫酸鋁鉀）和膠結(jié)劑（SC型透水膠結(jié)劑）以及輔料（砂子、石子），充分?jǐn)嚢杈鶆颍鼓酀{膠結(jié)固化[10-14]，凝結(jié)10天。其中十二水合硫酸鋁鉀用量根據(jù)現(xiàn)場測試經(jīng)驗按泥漿體積1∶4即可；SC型透水膠結(jié)劑用量根據(jù)現(xiàn)場測試經(jīng)驗按泥漿體積1∶3即可。其基本原理如下。

1）十二水合硫酸鋁鉀凝聚作用基本原理：

KAl（SO4）2 "? K++Al3++2SO42-

Al3++3H2O ? Al（OH）3+3H+

而Al（OH）3是膠狀體，可以讓不穩(wěn)定的膠體微粒（或者凝結(jié)過程中形成的微粒）聚合在一起，因此具有凝聚劑作用。

2）SC型透水膠結(jié)劑膠結(jié)原理：

膠結(jié)劑、泥漿、骨料（砂子、石子）在一起攪拌形成混合物，通過物理、化學(xué)作用，逐漸使?jié){體變成固態(tài)體。該固態(tài)體具有良好的滲透性，能夠使雨水等地表水快速滲入地下。

2.5 "采樣檢測

膠結(jié)固化10天后，對處理過的廢棄泥漿進行采集檢測[15]，將采集的固態(tài)泥漿樣品浸入環(huán)保達(dá)標(biāo)的清水中，5天后按《GB 8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》對水質(zhì)進行化驗檢測，每池泥漿至少取7個小樣，所有送檢樣品必須全部達(dá)一級排放標(biāo)準(zhǔn)（w（石油類）≤5 mg·L-1、w（元素磷）≤0.1 mg·L-1、w（硫化物）≤1.0 mg·L-1、pH值6～9等）。

2.6 "恢復(fù)生態(tài)

在無害化處理達(dá)標(biāo)后的泥漿池上面用無污染土壤進行覆蓋，便于后期復(fù)耕或綠化，上覆土壤厚度不少于100 cm，地表要平整、結(jié)實。

3 "應(yīng)用及效果

H油田自投入產(chǎn)建開發(fā)后，立即組織開展廢棄泥漿無害化處理技術(shù)攻關(guān)，2個月內(nèi)完成了室內(nèi)理論分析及基礎(chǔ)技術(shù)研究。在完成室內(nèi)研究基礎(chǔ)上，當(dāng)年現(xiàn)場進行試驗實施35個井場，形成了針對H油田開發(fā)產(chǎn)生的廢棄泥漿處理技術(shù)體系，規(guī)范了工藝流程（詳見圖2）。

截止到2020年底，運用該技術(shù)共對1 221座井場廢棄泥漿完成無害化治理，累計治理廢棄泥漿

62 235 m3，處理后的廢棄泥漿，每池泥漿均取樣7個，對處理過的廢棄泥漿進行采集檢測，將采集的固態(tài)泥漿樣品浸入環(huán)保達(dá)標(biāo)的清水中，5天后按《GB 8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》對水質(zhì)進行化驗檢測，經(jīng)化驗檢測，全部達(dá)到GB 8978—1996標(biāo)準(zhǔn)中一級排放標(biāo)準(zhǔn)，避免了對土壤、水源及周圍環(huán)境的污染。并在恢復(fù)區(qū)完成植樹4.8萬株，成活率95.2%，從這方面也驗證用本技術(shù)處理后完全達(dá)到了無害化效果。同時利用膠結(jié)固化后的無害泥漿累計鋪設(shè)道路[16]1 260 m，此項節(jié)約道路建設(shè)費用51.48萬元。

4 "結(jié)論與認(rèn)識

1）運用重金屬離子捕集劑，通過螯合反應(yīng)可以對重金屬離子實現(xiàn)無害化處理，避免了對土壤、水源的污染，消除對動植物、人體健康的危害。

2）運用改進后的膠結(jié)固化技術(shù)，不僅使廢棄泥漿徹底失去毒害性，而且可用于修筑道路、鋪墊井場等施工，一定程度上實現(xiàn)了廢物利用。

3）從H油田近些年廢棄泥漿無害化治理效果來看，避免了污染物的排放，油區(qū)生態(tài)環(huán)境保持良好，符合中國石油集團創(chuàng)建“環(huán)境友好型”企業(yè)的要求，積極響應(yīng)了國家環(huán)保要求。下一步將從降低成本和提高效果兩方面入手，繼續(xù)加強H油田廢棄泥漿無害化治理的技術(shù)研究，進一步加強廢棄泥漿治理工作，深刻領(lǐng)會“綠水青山就是金山銀山”精神實質(zhì)，建立和諧、環(huán)保型能源供應(yīng)生產(chǎn)基地。

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Research and Application of Harmless Treatment

Technology of Waste Mud in H Oilfield

ZHAO Xiao-guang， SUN Jun-gang， CAO Yu-xia， LI Fa-wang

（The 10th Oil Production Plant of Changqing Oilfield Branch， Qingyang Gansu 745100， China）

Abstract： "A large amount of waste mud has been produced in the exploration and exploitation process of H oilfield. The waste mud composition is complex， if it is discharged casually without effective treatment， it may pollute soil and water sources， affect or even destroy the environment， and bring great harm to human and animal life and health.Therefore， starting from the analysis of the physicochemical properties of the waste mud generated by the oilfield， the potential harm of the waste mud was discussed， and the harmless treatment technology of the waste mud produced by the development of the oilfield was designed， and the application was implemented at the scene， and all the waste mud treated by the technology met the national emission standards， good results were achieved， and the win-win goal of oilfield development and environmental protection was achieved.

Key words： "H oilfield waste mud; Harmless treatment technology; Design