CN101121571B

CN101121571B - 一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法

Info

Publication number: CN101121571B
Application number: CN2007100494849A
Authority: CN
Inventors: 唐晓东; 崔盈贤; 于志鹏; 王治红
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2027-07-10
Also published as: CN101121571A

Abstract

本发明涉及一种新型的低投资成本的钻井泥浆废水处理工艺，是一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法。它用瞬时干燥的方法，实现泥浆的脱水干燥。其技术方案是：将柴油机尾气经引风机引出，一端直接连于烟囱排空，另一端经风机输送，由干燥塔底部进风口通入干燥塔；再将聚集于泥浆池的钻井废液，用泥浆泵升压，由干燥塔顶部液体喷头呈雾状向下喷射；在干燥塔内液滴在高温气体中瞬时气化，干燥；气化的液体由干燥塔出风口排出，干燥泥浆由出料口经输送机排出塔外。本发明设备简单，工艺可靠性高，节约成本，运行费用低，适用于钻井泥浆废水处理。

Description

一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法

技术领域

本发明涉及一种新型的低投资成本的钻井泥浆废水处理工艺，是一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法。

背景技术

石油工业的蓬勃发展，对国民经济起了重要作用，但在石油天然气勘探开发过程中，会产生相应的气、固、液等废弃物，形成对环境的潜在污染源。废弃钻井液是油气田勘探开发过程中主要的污染源之一。废泥浆一般含有高价金属盐、有机聚合物、油类等，把这些废泥浆排放到城市下水道、农田、河塘、海洋将会对土地和水资源造成极大污染。因此，合理地处理废泥浆是减少钻探(井)工程对环境污染的重要问题之一。

国外对废泥浆处理的研究较早，处理的方法也较多，常用的方法有直接排放、注入安全地层或井眼的环形空间、回填处理、固化处理及机械分离等等。钻井现场多采用一级混凝处理工艺处理废弃钻井液，由于废弃钻井液的复杂性和多变性，处理效果往往不理想，同时由于钻井作业过程的特殊性，深度废水处理工艺在设备、可操作性上往往也难于实施，钻井场多将废弃钻井液囤积在占地面积较大的废弃钻井液池中，废水一旦泄漏和渗漏，将造成严重的环境污染。因此，钻井废水的处理一直是各油气田关心的问题。

国外，以美国、前苏联为主的国家对废弃钻井液处理进行过详细的研究，其主要方法可归纳为：物理法、化学法、物理化学法。其中，物理法主要利用水力旋流技术，通过离心力的作用，将废弃钻井液中的悬浮物分离出来，这种方法只能除去水体中的悬浮物和部分油类物质；化学法主要是通过往水体中投加无机混凝剂和有机高分子絮凝剂，利用混凝沉降原理除去钻井液中的有害有毒物质，也可在化学法后加活性炭吸附过滤、超滤等单元操作过程，这就构成了化学物理法。化学法和物理化学法虽然处理效果较好，在实践中普遍采用，但是如何筛选、研制合适的混凝剂、絮凝剂以及处理工艺在设备、可操作性上等都存在较多问题，因而限制了其工业广泛应用。

发明内容

本发明的目的是：为了用钻井机械柴油机运转时存在于尾气中的大量富余热量，用瞬时干燥的方法，实现泥浆的脱水干燥，不仅达到了传统方法沉降分离脱除废水；同时也为柴油机尾气变废为宝找到了一条有效途径，特提出一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法，其技术特征是，先将柴油机排出的温度在500～600℃的尾气经引风机引出，一端直接连于烟囱排空，另一端经风机输送，其压力在0.1～0.2MPa，由干燥塔底部进风口通入干燥塔；再将聚集于泥浆池的钻井废液，用泥浆泵升压，其压力在2～3MPa，由干燥塔顶部液体喷头呈雾状向下喷射；在干燥塔内尾气与钻井废液小颗粒对流，微粒状液滴在高温气体中瞬时气化，钻井废液经过高温烟气干燥、气化；气化的液体由干燥塔出风口排出，经冷却后，由装有活性炭的吸附装置吸附处理，防止对环境的二次污染，余气由烟囱排出；在干燥塔底部聚集干燥泥浆，由干燥泥浆出料口经输送机排出塔外。

本发明提出以喷雾干燥的原理利用柴油机尾气余热处理钻井废液的方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)喷雾干燥过程属于物理变化，其处理效果与泥浆成分及浓度均无关，工艺可靠性高；(2)采用该工艺，省去了传统方法中分离废水再进行净化的过程，节约成本；(3)钻井废液经过高温烟气干燥，液体气化，固体颗粒温度升高，还可达到灭菌的效果，气化的液体若冷却回收，其色度、PH值、COD值都有所改善；(4)以柴油机尾气余热供泥浆蒸发干燥用时不需要额外再供应燃料，运行费用极低；(5)喷雾干燥过程中尾气与泥浆微粒直接接触传热，无需任何传热的中间环节，传热速度及效率均极高，热量损失很少，控制也简单；(6)设备简单，主要为柴油机尾气引风机、风机、干燥塔、泥浆泵、流体喷头、烟囱和调节阀门，节省设备投资。

根据喷雾干燥原理只要相应参数控制合适，待处理的泥浆将以瞬时干燥的方式转化为水蒸汽与干燥颗粒以及一些挥发性气体。大部分固体颗粒降到筒底后由输送机排出筒外，部分微细颗粒及挥发性气体则随烟气逸出。为能有效的去除喷雾干燥过程中挥发的有害气体，在低温烟气出口还可设有活性碳吸附装置，以防止对环境的二次污染。

附图说明

附图为本发明提出的用柴油机尾气干燥泥浆废水示意图。图中： 1.泥浆泵；2.干燥塔；3.流体喷头；4.尾气引风机；5.风机；6.调节阀门；7.烟囱；8.干燥塔进风口；9.干燥泥浆出料口；10.干燥塔出风口；11.活性碳吸附装置。

具体实施方式

一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法，其技术特征是，先将柴油机排出的温度在500～600℃的尾气经引风机4引出，一端直接连于烟囱7排空，另一端经风机5输送，其压力在0.1～0.2MPa，由干燥塔底部进风口8通入干燥塔2；再将聚集于泥浆池的钻井废液，用泥浆泵1升压，其压力在2～3MPa，由干燥塔顶部液体喷头3呈雾状向下喷射；在干燥塔内尾气与钻井废液小颗粒对流，微粒状液滴在高温气体中瞬时气化，钻井废液经过高温烟气干燥、气化；气化的液体由干燥塔出风口10排出，经冷却由安有活性碳吸附装置11处理，防止对环境的二次污染，余气由烟囱7排出；在干燥塔底部聚集干燥泥浆，由干燥泥浆出料口9经输送机排出塔外。

下面通过理论计算来进一步说明高温尾气对处理泥浆废水的高效性。

例：

通常内燃机尾气温度在500～600℃，若取温差390℃，可粗略求得1m³尾气所放出的热量。尾气成分有N₂、NOx、CO₂、O₂、H₂O、碳氢化合物(CH)等，其中N₂占绝大部分，其次为CO₂、H₂O、剩余O₂。由Q＝cmΔt，粗略求得尾气所放热量Q总＝650KJ

若此热量用于加热20℃的水，使之变成100℃的水蒸汽，水吸收的热量为两部分，一是20℃的水变成100℃的水所吸收的热量，二是100℃的水变为100℃的水蒸汽所吸收热量。查水的比热为4.2J/K.g，汽化热40.8KJ/mol，则可求得1m³尾气可蒸发掉约为250g水。若油田钻井用柴油一天燃用3T计，则可产生约50000m³ 尾气，可以100％蒸发掉12T的水。

以莲花000-1井为例，若处理20m³泥浆(以含水体积分数80％计)，油田实际处理过程中，处理泥浆仍含有部分水，假定只脱除70％的水，则脱出水11.2m³，则干燥后泥浆为8.8m³；其中钻井污水处理费220元/m³，废弃物固化450元/m³(含转运费和运输费)，若采用该工艺，则省去污水处理费220元/m³(计2464元)、运输费和转运费100元/m³(计1120元)，合计3584元；传统方法总费用为2464+450×8.8＝6424元，可使经济费用降低56％。

Claims

1.一种利用柴油机尾气处理钻井废液的方法，其特征是，先将柴油机排出的温度在500～600℃的尾气经引风机引出，一端直接连于烟囱排空，另一端经风机输送，其压力在0.1～0.2MPa，由干燥塔底部进风口通入干燥塔；再将聚集于泥浆池的钻井废液，用泥浆泵升压，其压力在2～3MPa，由干燥塔顶部液体喷头呈雾状向下喷射；在干燥塔内尾气与钻井废液小颗粒对流，微粒状液滴在高温气体中瞬时气化，钻井废液经过高温烟气干燥、气化；气化的液体由干燥塔出风口排出，经冷却后，由装有活性炭的吸附装置吸附处理，防止对环境的二次污染，余气由烟囱排出；在干燥塔底部聚集干燥泥浆，由干燥泥浆出料口经输送机排出塔外。