CN104829070B - 一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，该系统包括依次连接的泥浆废弃物接收单元、泥浆废弃物回收破碎单元、破稳单元、固液两相分离单元、固相修复挤压单元、液相除砂隔油单元、污水处理单元，其中，固相修复挤压单元的入口还与液相除砂隔油单元的油相和固相杂质排出口连接；液相除砂隔油单元的入口还与固相修复挤压单元的液相排出口连接；固相修复挤压单元的入口还与污水处理单元的絮凝物出口连接。该系统中多个单元的多重处理，可以将废弃物中的固体和液体分别无害化，从而实现废物的重新利用。保证了泥浆废弃物的完全不落地，保护了钻井作业周围环境，方便了钻井现场设备的调度安排。

Description

一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统

技术领域

本发明属于油气田钻井废弃物的治理领域，具体涉及一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统。

背景技术

钻井泥浆废弃物是一种极为复杂的分散体系，是钻井污水、钻井泥浆和岩屑等多种物质混合物。该钻井泥浆废弃物是一种相当稳定的胶态悬浮体系，含有粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、无油及钻屑等；其中，危害环境的主要化学成分有烃类、盐类、各类聚合物、重金属离子、重晶石中的杂物和沥青等改性物。这些污染物具有高色度、高石油类、高COD、高悬浮物、高矿化度等特性，是石油勘探开发过程中产生的主要污染物。油气田每钻一口井，都要在井口附近挖一个泥浆池，由于储存钻井、完井、修井等过程的废弃物，很容易造成污染物渗漏及外溢，对地下水及周边土壤造成污染，使占用土地不能复耕而荒芜。

钻井污水、泥浆和岩屑等是随着钻井过程连续产生的，总量虽不大，但是由于其表面粘附有很多钻井泥浆，不易输送和清理。目前，钻井过程及结束后的所有泥浆及其废弃物均排放至泥浆池，然后通过向泥浆及其废弃物中加入一定量的固化剂，使之通过化学反应转化成像土壤一样的固体(假性土壤)，填埋在原处或运输至某指定地点。固化剂的用量约占废弃物总量的1/3左右，固化剂主要有：粉煤灰、石灰、水泥、水玻璃等，这就大大地增加了废弃物的总量和处理成本；更严重的是，掩埋后废弃物的浸出液仍然会对地下水产生严重的污染。

另外，在油气田钻井领域中，无论是新环保法对油田作业要求，还是油田设备摆放、进出，都需要实现钻井泥浆废弃物的不落地处理，同时减少钻井泥浆废弃物对钻井周边环境的污染。因此，急需要一种随钻处理油气田钻井泥浆废弃物不落地处理系统和方法，有效地将泥浆废弃物转化为对环境无害的产物。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，该处理系统包括：泥浆废弃物接收单元，与钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口连接，用于接收来所述钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物；泥浆废弃物回收破碎单元，与所述泥浆废弃物接收单元的出口连接，用于对来自所述泥浆废弃物接收单元的泥浆废弃物进行破碎处理；破稳单元，与所述泥浆废弃物回收破碎单元的出口连接，用于对所述破碎后的泥浆废弃物进行破稳处理；固液两相分离单元，与所述破稳单元的出口连接，用于对破稳后的泥浆废弃物进行固液两相分离处理以得到固相产物和液相产物；固相修复挤压单元，与所述固液两相分离单元连接，对所述固相产物进行无害化处理以得到无害化固相产物；液相除砂隔油单元，与所述固液两相分离单元连接，对所述液相产物进行除砂隔油处理以得到去除砂和油的液相产物以及油相和固相杂质；污水处理单元，与所述液相除砂隔油单元连接，对所述去除砂和油的液相产物进行净化处理以得到净化水；所述固相修复挤压单元的入口还与所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质排出口连接，用于对来自所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质进行无害化处理；所述液相除砂隔油单元的入口还与所述固相修复挤压单元的液相排出口连接，用于对来自所述固相修复挤压单元的液体进行无害化处理；所述固相修复挤压单元的入口还与所述污水处理单元的絮凝物出口连接，用于处理来自所述污水处理单元的絮凝物以实现无害化。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述泥浆废弃物接收单元包括：螺旋输送机，入口与所述钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口连接，用于输送所述泥浆废弃物；接收罐，设置于所述螺旋输送机出口处，用于接收来自所述螺旋输送机的泥浆废弃物；第一泥浆泵，入口与所述接收罐底部出口连接，用于将接收罐中的泥浆废弃物泵至所述泥浆废弃物回收破碎单元；优选地，所述螺旋输送机和所述接收罐内均安装有多个高压水喷头，用于冲洗相应设备并增加所述泥浆废弃物的水分；所述接收罐内设有搅拌装置，用于保证所述接收罐内的泥浆废弃物保持良好的流动性。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述泥浆废弃物接收单元为2-10个，各泥浆废弃物接收单元的入口分别与所述钻井泥浆循环系统的各泥浆废弃物排出口连接。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述泥浆废弃物回收破碎单元包括：固相剪切装置，入口与所述泥浆废弃物接收单元的出口连接，用于初步粉碎来自所述泥浆废弃物接收单元的泥浆废弃物中的固相物；破碎装置，入口与所述固相剪切装置的出口连接，用于将来自所述固相剪切装置的泥浆废弃物中的固体进一步破碎和打散；第二泥浆泵，入口与所述破碎装置的出口连接，用于将进一步破碎和打散后的泥浆废弃物泵至所述破稳单元；优选地，所述固相剪切装置初步粉碎后的泥浆废弃物中的固体物颗粒粒径为0.1-100mm，经破碎装置进一步破碎打散后的泥浆废弃物中的固体物颗粒粒径为0.01-20mm。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述破稳单元包括调质罐、药添装置和第三泥浆泵，其中，所述调质罐的泥浆废弃物输入口与所述泥浆废弃物回收破碎单元的出口连接，用于接收来自所述泥浆废弃物回收破碎单元的泥浆废弃物；所述药添装置的出口与所述调质罐的药物入口连接，从而将所述药添装置中的破稳剂输送至所述调质罐中，所述调质罐中设有搅拌装置；所述第三泥浆泵，与所述调质罐的出口连接，用于将调质罐中破稳后的泥浆废弃物泵至所述固液两相分离单元。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述固液两相分离单元包括第一固液两相分离设备、第一固相输送机、固相收集装置、液相收集装置以及液相泵，其中，所述第一固液两相分离设备，入口与所述破稳单元的出口连接，用于将来自所述破稳单元的泥浆废弃物进行固液分离；所述第一固相输送机，入口与所述第一固液两相分离设备的固相出料口连接，用于将固相产物输送至固相收集装置中；所述液相泵，入口与所述第一固液两相分离设备的液相出料口连接，用于将液相产物泵至液相收集装置中；所述液相收集装置上设有液相产物排出口；所述固相收集装置上设有固相产物排出口。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述固相修复挤压单元包括第二固相输送机、砌块成型设备以及无害化装置，其中，所述无害化装置，入口分别与所述固液两相分离单元的固相产物排出口、所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质排出口以及所述污水处理单元的絮凝物出口连接，用于处理来自固液两相分离单元的固相产物、来自所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质和来自所述污水处理单元的絮凝物以实现无害化；所述第二固相输送机，入口与所述无害化装置的出口连接，用于将无害化后的固体产物传送至所述砌块成型设备中；所述砌块成型设备，入口与所述第二固相输送机的出口连接，用于将无害化后的产物挤压成泥饼状。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述无害化装置包括加水装置、待处理产物加料装置、洗涤装置、第二固液两相分离设备，其中，加水装置，出口与所述洗涤装置的入水口连接，以向所述洗涤装置中提供足够的洗涤用水；所述待处理产物加料装置的入口与容纳待处理物质装置的出口连接，所述待处理产物加料装置的出口与所述洗涤装置的入料口连接，以将需要无害化处理的固体物料加入所述洗涤装置中；所述洗涤装置中设有搅拌装置，用于搅拌并水洗固体物料；所述洗涤装置的出口与所述第二固液两相分离设备的入口连接，所述第二固液两相分离设备的液相排出口与所述液相除砂隔油单元的入口连接，所述第二固液两相分离设备的固相排出口与所述第二固相输送机的入口连接，以将水洗后的无害化固体物料输送至所述砌块成型设备中，从而实现无害化后的固体物料的挤压成型；所述污水处理单元的出水排放口与所述加水装置的入口连接。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述液相除砂隔油单元包括吸入泵、除砂隔油装置、清水发液泵、油相及固相收集槽，其中，所述吸入泵，入口分别与所述固液两相分离单元的液相产物排出口和所述固相修复挤压单元的液相排出口连接；所述除砂隔油装置，入口与所述吸入泵的出口连接，用于去除液相产物中的油相和固相杂质以得到污水；所述清水发液泵，入口与所述除砂隔油装置的污水出口连接，用于将污水泵至所述污水处理单元；所述油相及固相收集槽，入口与所述除砂隔油装置的油相和固相杂质排出口连接，用于收集油相及固相杂质，所述油相及固相收集槽上设有油相及固相杂质排出口；优选地，所述吸入泵的入口处设有过滤装置。

在上述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，作为一种优选实施方式，所述污水处理单元包括加药絮凝设备、AOPS工艺设备、膜过滤设备以及反渗透膜装置，其中，所述加药絮凝设备包括污水入口、絮凝剂添加口、絮凝物出口及清水相出口，对来自所述液相除砂隔油单元的污水进行初步絮凝处理；AOPS工艺设备，入口与所述加药絮凝设备的清水相出口连接，用于对所述加药絮凝设备流出的清水进行AOPS处理；膜过滤设备，入口与所述AOPS工艺设备的出水口连接，用于进一步处理AOPS工艺设备流出的清水；反渗透膜装置，入口与所述膜过滤设备的出水口连接，用于进一步处理膜过滤后的清水。

以上处理系统中的优选实施方式可以任意组合使用。

本发明相比现有技术具有以下有益效果：

1)本发明的钻井泥浆废弃物经过系统中多个单元的多重处理，可以将废弃物中的固体和液体分别无害化，从而实现废物的重新利用。

2)本发明的处理系统与钻井泥浆废弃物的产生设备即固控设备实现了完全对接，保证了泥浆废弃物的完全不落地，保护了钻井作业周围环境，方便了钻井现场设备的调度安排。

3)本发明的处理系统对泥浆废弃物即钻井污水、钻井泥浆和岩屑等混合物统一进行处理，处理系统简单、效果好。

4)本发明单元式系统设计，各个单元均可并列设置多个，可根据井场及废弃物情况和规模组装各设备。

5)分类处理固、液两相，固相处理后可达到环境无害化，液相处理后可回用、回注、排放。

6)本发明优选地处理系统和方法不会产生任何污染物，最终的泥饼可以回用，最终排放的水质符合国家排放标准。

附图说明

图1为本发明油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统的结构示意图；

图2为本发明系统中接收单元的螺旋输送机的结构示意图；

图3为本发明系统中接收单元的接收罐的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的处理系统进行详细说明。

本发明中所述泥浆废弃物是钻井污水、钻井泥浆和岩屑等多种物质混合物。

参见图1，一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，该处理系统包括泥浆废弃物接收单元1，泥浆废弃物回收破碎单元2，破稳单元3，固液两相分离单元4，固相修复挤压单元5，液相除砂隔油单元6，污水处理单元7。下面对各单元及其连接关系一一进行详细说明。

泥浆废弃物接收单元1，入口与钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口连接，用于接收来自该钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物。

在本发明中所提到的钻井泥浆循环系统是钻井过程中使用的常规系统，其包括钻井泥浆泵组、地面连接管汇、泥浆循环泵、振动筛、除砂器、除气器、离心机、泥浆循环罐、泥浆搅拌器等设备。其中产生泥浆废弃物的设备主要包括振动筛、除砂器、离心机等。这些设备产生的泥浆废弃物被输送至泥浆废弃物接收单元1。

泥浆废弃物接收单元1可以设置为多个，其具体数量根据石油钻井现场的布置要求而增加，优选为2-10个泥浆废弃物接收单元；在本发明的实施例中，泥浆废弃物接收单元1设置为4个，分别为A1,A2,A3,A4，参见图1，各个泥浆废弃物接收单元的入口可分别与钻井泥浆循环系统的不同泥浆废弃物排出口连接，比如分别与钻井泥浆循环系统的振动筛、除砂器、离心机等相连，以将振动筛、除砂器、离心机等排出的钻井泥浆废弃物收集至泥浆废弃物接收单元中。

具体地，所述泥浆废弃物接收单元1包括：螺旋输送机11，接收罐12和第一泥浆泵，其中：

螺旋输送机11与钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口连接，用于输送泥浆废弃物至接收罐12；在本发明的实施例中，螺旋输送机11的示意图参见图2，螺旋输送机11的上部安装有活动挡板111，活动挡板111在螺旋输送机11上可移动、可叠放，活动挡板111的作用是让泥浆废弃物顺利的落入螺旋输送机内，另外，活动挡板111可全部覆盖螺旋输送机，防止工人不小心踏足螺旋输送机，或衣服手套缠入螺旋输送机，当螺旋输送机接收泥浆废弃物时，位于钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口位置即螺旋输送机入口处的螺旋输送机的活动挡板可移动叠放到距离螺旋输送机入口较远的位置；螺旋输送机11内壁上安装有多个高压水喷头114，用于及时冲洗设备及增加泥浆废弃物的水份，喷出的水量以泥浆废弃物能够保持顺畅流动为宜；当泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口距离接收罐12较远时，可以采用多级螺旋输送机进行输送，各级螺旋输送机之间通过固定卡扣实现连接，螺旋输送机的出口112与接收罐12的入口连接。

接收罐12设置于螺旋输送机11出口112处，用于接收来自螺旋输送机11的泥浆废弃物；在本发明的实施例中，接收罐12结构参见图3，其入口121与螺旋输送机11出口112连接以将泥浆废弃物输送至接收罐12中，接收罐的内壁和/或顶盖上设有多个高压喷水头124，用于冲洗接收罐12并增加其内泥浆废弃物的水分，接收罐12内还设有搅拌装置122(比如双级单层桨叶)，可以保证接收罐12内的泥浆废弃物保持良好的流动性。接收罐底部还设置有泥浆废弃物排出口123，该排出口123通过管路与第一泥浆泵连接。

第一泥浆泵，入口通过管路与接收罐底部排出口123连接，用于将接收罐12中的泥浆废弃物泵至泥浆废弃物回收破碎单元2。

在泥浆废弃物接收单元中，从钻井泥浆循环系统出来的泥浆废弃物直接进入螺旋输送机内，螺旋输送机将废弃泥浆输送至带有搅拌功能的接收罐，由于罐内搅拌动力的存在以及罐内高压喷水设备的添水作用，泥浆废弃物在罐内不断运动保持良好的流动性。

泥浆废弃物回收破碎单元2，入口与泥浆废弃物接收单元1的出口连接，用于对来自泥浆废弃物接收单元1的泥浆废弃物进行破碎处理，从而得到破碎的泥浆废弃物。

具体地，泥浆废弃物回收破碎单元2的入口与泥浆废弃物接收单元的第一泥浆泵的出口连接。泥浆废弃物回收破碎单元2包括：固相剪切装置和破碎装置，其中：该固相剪切装置的入口与第一泥浆泵的出口连接，用于初步粉碎泥浆废弃物中的固相物，比如泥浆废弃物中的大颗粒固相物及包装袋、塑料瓶、薄膜袋等；破碎装置的入口与固相剪切装置的出口连接，用于将来自固相剪切装置的泥浆废弃物中的固体进一步破碎和打散。优选地，固相剪切装置初步粉碎后的泥浆废弃物中的固体物颗粒粒径为0.1-100mm，经破碎装置进一步破碎打散后的泥浆废弃物中的固体物颗粒粒径为0.01-20mm。固相剪切装置可以为剪切式撕碎机，破碎装置可以为破碎细碎机。在本发明实施例中，泥浆废弃物回收破碎单元2还包括第二泥浆泵和用于连接各设备的管路，来自接收单元1的泥浆废弃物通过管汇直接被输送至剪切式撕碎机，初步破碎后的泥浆废弃物被泵入细碎机内，进一步被破碎、打散，打散后的泥浆废弃物通过第二泥浆泵泵入下一单元即破稳单元3。

破稳单元3，入口与泥浆废弃物回收破碎单元2的出口连接，用于对破碎打散后的泥浆废弃物进行破稳处理，从而使泥浆废弃物中的胶体颗粒脱稳而沉降。

具体地，该破稳单元3包括调质罐、药添装置，其中，调质罐的泥浆废弃物输入口与泥浆废弃物回收破碎单元的出口即第二泥浆泵的出口连接，从而将来自泥浆废弃物回收破碎单元的泥浆废弃物泵至调质罐中；药添装置的出口与所述调质罐的药物入口连接，从而将药添装置中的破稳剂输送至调质罐中。调质罐中设有搅拌装置，通过该搅拌装置将调质罐中的泥浆废弃物与破稳剂进行充分混合搅拌，停留一定时间后实现破稳以使泥浆废弃物中的胶体颗粒沉降，利于后续的固液分离。该破稳单元3还包括第三泥浆泵，与所述调质罐的出口连接，用于将调质罐中破稳后的泥浆废弃物泵至下一单元即固液两相分离单元4。

在该破稳单元3中，破碎打散后的泥浆废弃物和破稳剂同时被输送至调质罐中，经调质罐内搅拌桨的连续稳定搅拌及调质罐缓冲结构，泥浆废弃物实现破稳。调质罐的内部搅拌装置结构与接收罐相同，均具有双级单层桨叶，参见图3中接收罐的搅拌装置122，该结构的搅拌装置在搅拌过程中可以起到很好地缓冲作用，利于实现泥浆废弃物的破稳，与具有一级桨叶的搅拌装置相比，双级单层桨叶可以将泥浆废弃物破稳时间缩短三分之一以上。

在本发明的实施例中，破稳单元3包括调质罐、药添装置和第三泥浆泵，其中药添装置包括计量泵、流量计、搅拌罐、清水泵、干粉计量输送设备(比如螺旋输送机)以及管汇等，其中，干粉计量输送设备，与所述搅拌罐连接，用于将干粉破稳剂定量输送至搅拌罐中；清水泵，出口通过管路与所述搅拌罐连接，并且清水泵与所述搅拌罐之间设置有流量计，用于定量将清水输送至所述搅拌罐中；计量泵，入口通过管路与所述搅拌罐的出口连接，计量泵的出口通过管路与所述调质罐的药物入口连接，用于将搅拌罐中水化后的破稳剂定量泵至所述调质罐中。泥浆废弃物经第二泥浆泵泵入调质罐内，同时干粉破稳剂经干粉计量输送设备输入搅拌罐中，在搅拌罐内实现水化，然后通过药添装置中的计量泵将水化后的破稳剂定量加入到调质罐内，通过调质罐内的搅拌桨叶，将泥浆废弃物与破稳剂进行充分混合搅拌，通过一定的停留时间实现破稳。

固液两相分离单元4，入口与破稳单元3的出口连接，用于对破稳后的泥浆废弃物进行固液两相分离处理，从而得到固相产物和液相产物。

其中，固相产物直接通过螺旋输送机或皮带输送至固相修复挤压单元5的无害化装置(如下所述)中，液相产物经离心水泵直接泵入液相除砂隔油单元6的除砂隔油装置(如下所述)中。

具体地，固液两相分离单元4包括第一固液两相分离设备、第一固相输送机、固相收集装置、液相泵以及液相收集装置，其中，所述第一固液两相分离设备，入口通过管路与所述破稳单元的出口即第三泥浆泵的出口连接，用于将来自所述破稳单元的泥浆废弃物进行固液分离；所述第一固相输送机，入口通过管路与所述第一固液两相分离设备的固相出料口连接，出口通过管路与固相收集装置连接，用于将固相产物输送至固相收集装置中；所述液相泵，入口通过管路与所述第一固液两相分离设备的液相出料口连接，出口通过管路与所述液相收集装置连接，用于将液相产物泵至液相收集装置中。在本发明的实施例中，所述第一固液两相分离设备可以为离心机、板框过滤机、振动筛等等，所述第一固相输送机可以是螺旋输送机、皮带输送机等，所述液相泵可以为液相离心水泵。破稳单元3泵出的破稳泥浆废弃物通过管汇直接进入离心机入口，通过离心机离心分离作用，固相自离心机固相出料口进入固相螺旋输送机，由螺旋输送机输送至固相收集装置，其中固相收集装置可以为移动运输车或收集罐；通过离心机分离出的液相自离心机液相出口的管汇经液相离心水泵导流进入液相收集装置。

固相修复挤压单元5，入口与固液两相分离单元4连接，对固液两相分离单元4分离出的固相产物进行无害化处理(通过生物方法或物理方法)，得到无害化固相产物，可用于土壤复耕，建筑用料等。

固相修复挤压单元5，入口还与液相除砂隔油单元6的油相和固相杂质排出口连接，用于对来自液相除砂隔油单元6的油相和固相杂质进行无害化处理。液相除砂隔油单元6，入口还与固相修复挤压单元5的液相排出口连接，用于对来自固相修复挤压单元5的液体进行无害化处理。

具体地，固相修复挤压单元5包括第二固相输送机、砌块成型设备以及无害化装置，其中，所述无害化装置，入口分别与所述固液两相分离单元的固相产物排出口和所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质排出口连接，用于处理来自固液两相分离单元的固相产物和来自所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质以实现无害化；第二固相输送机，入口与所述无害化装置的出口连接，用于将无害化后的产物传送至所述砌块成型设备中；所述砌块成型设备，入口与所述固相传送机的出口连接，用于将无害化后的产物挤压成泥饼状。所述砌块成型设备可以为常用的砌块成型机及其控制设备。

在无害化处理时，要根据对固相来料检测结果进行必要的无害化处理，使用生物方法或物理方法均可，无害化装置是生物方法或物理方法的实施装置，当采用生物方法进行无害化处理时，所述无害化装置包括菌种喷施装置以及处理装置，其中，处理装置的入口与所述固相收集装置的出口以及所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质的收集槽(如下所述)出口连接，用于对来自固相收集装置的固相产物和来自油相和固相杂质的收集槽的油相和固相杂质进行生物无害化处理；所述菌种喷施装置设置于处理装置上方，以将固定量的菌种撒入处理装置中的产物内；其中所述菌种主要包括芽孢杆菌、放线菌、酵母菌和光合菌中的一种或多种，这些菌种均是用于降解有害物质的现有菌种；所述处理装置的出口与所述第二固相输送机的入口连接，以将无害化固体物料输送至砌块成型设备中，从而实现无害化后的固体物料的挤压成型。采用生物法对固体产物进行无害化处理时一般无液相物质产生，因此在采用生物法处理时液相除砂隔油单元6的入口不与固相修复挤压单元5的液相排出口连接；所述处理装置可以是普通的容器，但为了更好地实现无害化处理，所述处理装置内设置有搅拌装置；当采用物理法即水洗法进行无害化处理时，所述无害化装置是任何可以对上述固相收集装置内固相产物和/或除砂隔油单元产生的油相和固相杂质进行水洗并实现水洗后产物固液分离的装置，比如所述无害化装置包括加水装置、待处理产物加料装置、洗涤装置、固液分离装置(即第二固液两相分离设备)，其中，加水装置，出口与洗涤装置的入水口连接，以向洗涤装置中提供足够的洗涤用水；待处理产物加料装置(比如固相螺旋输送机等)的入口与容纳待处理物质的装置(比如如下所述的油相及固相收集槽和固液两相分离单元的固相收集装置)的出口连接，所述待处理产物加料装置的出口与所述洗涤装置的入料口连接，以将需要无害化处理的固体物料加入洗涤装置中；洗涤装置中设有搅拌装置，用于搅拌并水洗固体物料；洗涤装置的出口与所述固液分离装置的入口连接，固液分离装置的液相排出口与所述液相除砂隔油单元的入口连接，固液分离装置的固相排出口与所述第二固相输送机的入口连接，以将水洗后的无害化固体物料输送至砌块成型设备中，从而实现无害化后的固体物料的挤压成型。在水洗方法中，将固相中的有毒有害物质转移到液相中，然后再经固液分离、固相挤压成型得到可重复利用的泥饼。

无害化处理后的泥饼可就地回填到井场周围进行农业使用，也可通过运输车辆运输至工业使用、建筑使用等。

液相除砂隔油单元6，入口与固液两相分离单元4的液相产物出口连接，对来自固液两相分离单元4的液相产物进行除砂隔油处理，以得到去除砂和油的液相产物即污水，以及固相杂质和油相杂质。液相除砂隔油单元6，入口还与固相修复挤压单元5的液相排出口连接，用于对来自固相修复挤压单元5的液体进行无害化处理。

具体地，该液相除砂隔油单元6具体包括两个吸入泵、除砂隔油装置、清水发液泵、油相及固相收集槽，其中，所述两个吸入泵，入口分别与所述固液两相分离单元4的液相产物出口(即液相收集装置的出口)和所述固相修复挤压单元5的液相排出口(比如水洗法处理时的固液分离装置的液体出口)连接，用于将上述两个单元产生的液相产物泵至除砂隔油装置中；所述除砂隔油装置，入口与所述两个吸入泵的出口连接，用于去除上述两个单元产生的液相产物中的油相和固相杂质以得到污水；所述清水发液泵，入口与所述除砂隔油装置的污水出口连接，用于将污水泵至下一单元即污水处理单元7；所述油相及固相收集槽，入口与所述除砂隔油装置的油相和固相杂质出口连接，用于收集油相及固相杂质。收集的油相及固相杂质可送至固相修复挤压单元5的无害化装置中与上述经固液两相分离单元得到的固相产物一起进行无害化处理，无害化的具体处理参见上面对固相修复挤压单元5的描述。

在本发明的实施例中，该液相除砂隔油单元6还包括过滤装置，设置于所述吸入泵的入口处，用于在该液相除砂隔油单元中去除液相产物中的固相杂质，以实现除固要求，所述过滤装置可以过滤网，孔径在1mm-20mm之间均可，优选为5mm，过滤装置还可以为钢丝球膨状体。所述除砂隔油装置可以是除砂隔油一体机，用于进一步去除液相产物中的固相杂质以及去除液相产物中的油相杂质；在吸入泵入口处设有过滤装置的情况下，所述除砂隔油装置也可以仅是除油器，优选为斜板除油器，用于更好地去除液相产物中的油相杂质。

污水处理单元7，入口与液相除砂隔油单元的出口连接，对去除砂和油的液相产物进行净化处理，得到净化水。

根据去除砂和油的液相产物的水质的污染程度，污水处理单元7内可以采用不同的污水处理设备，以达到出水水质符合国家二级标准。具体地，污水处理单元7包括加药絮凝设备、AOPS工艺设备(比如臭氧、紫外发生器)、膜过滤设备(比如陶瓷微滤膜)、反渗透膜装置中的一种或多种，根据污水的来样特点来单独或组合以上设备，优选地，污水处理单元7包括加药絮凝设备、AOPS工艺设备、膜过滤设备以及反渗透膜装置，其中，所述加药絮凝设备包括污水入口、絮凝剂添加口、絮凝物出口及清水相出口，对来自液相除砂隔油单元的污水即去除砂和油的液相产物进行初步絮凝处理；AOPS(Advanced Oxidation Processes，高级氧化法，为污水处理中的一种常规方法)工艺设备，入口与所述加药絮凝设备的清水相出口连接，用于对所述加药絮凝设备流出的清水进行AOPS处理；膜过滤设备，入口与所述AOPS工艺设备的出水口连接，用于进一步处理AOPS工艺设备流出的清水；反渗透膜装置，入口与所述膜过滤设备的出水口连接，用于进一步处理膜过滤后的清水。优选地，所述膜过滤装置与所述反渗透膜装置之间设有发液泵，用于将膜过滤后的液体泵至反渗透膜装置中。所述反渗透膜装置可以由多效蒸发装置来替代。经过反渗透或蒸发处理后的水可达到排放标准。由加药絮凝设备产生的絮凝物可以输送至固相修复挤压单元中，进行无害化处理。比如输送至固相修复挤压单元的无害化装置中，进行生物法或水洗法处理。也就是说，污水处理单元7的加药絮凝设备的絮凝物出口与所述固相修复挤压单元无害化装置入口连接，从而将污水处理单元7产生的絮凝物送至固相修复挤压单元以进行无害化处理。

污水处理单元7的最终出水口(即出水排放口)还可以通过管汇分别与泥浆废弃物接收单元的螺旋输送机的高压入水口、接收罐的高压入水口以及固相修复挤压单元的加水装置的入口连接，以实现上述三个装置的用水，从而本发明的系统无需采用外来水源即可实现泥浆废弃物的完全不落地处理。

在本发明的处理系统中除包括以上设备或装置以外，还包括一些管路，用于各设备或装置之间的连接。

本发明还提供了一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理方法，包括如下步骤：

废泥浆回收破碎步骤：将来自钻井泥浆循环系统的废泥浆进行破碎处理，得到破碎后的废泥浆；

破稳步骤：将所述破碎后的废泥浆进行破稳处理，以使废泥浆中的胶体颗粒沉降下来，得到破稳后的废泥浆；

固液两相分离步骤：将所述破稳后的废泥浆进行固液两相分离处理，得到固相产物和液相产物；

清洁化处理步骤：分别将固相产物和液相产物进行清洁化处理，得到无害化的固相产物和净化水。

在清洁化处理步骤，所述固相产物的清洁化处理是通过生物法或水洗法对固液两相分离步骤产生的固体产物进行无害化处理，得到无害化的固相产物。所述液相产物的清洁化处理是将固液两相分离步骤产生的液相产物进行除砂隔油处理后再进行净化处理，从而得到符合排放标准的净化水。

在所述液相产物的清洁化处理过程中，还对所述固相产物的清洁化处理过程中产生的液体进行所述除砂隔油处理以及所述净化处理，从而得到符合排放标准的净化水；在所述固相产物的清洁化处理过程中，还对所述液相产物的清洁化处理过程中除砂隔油产生的油相和固相杂质以及净化处理产生的絮状物进行无害化处理，从而得到无害化的固相产物。

也就是说，除砂隔油处理后得到的油相和固相杂质可以作为清洁化处理的对象，将其与后续的固液两相分离步骤得到的固体产物混合并通过生物法或水洗法进行无害化处理，从而得到无害化固相产物；固相产物的清洁化处理过程中产生的液体可以进一步作为清洁化处理的对象，将其与后续的除砂隔油处理后的污水混合进行净化处理，从而得到符合排放标准的净化水；净化处理过程中产生的沉淀物比如絮凝物可以作为清洁化处理的对象，将其与后续的固液两相分离步骤得到的固体产物混合并通过生物法或水洗法进行无害化处理，从而得到无害化固相产物。

上述方法采用本发明的处理系统来完成，下面结合本发明的处理系统，对本发明的油气田钻井泥浆废弃物随钻处理方法进行说明。

步骤一、泥浆废弃物接收：通过螺旋输送机将钻井泥浆循环系统排出的泥浆废弃物输送至接收罐中，在泥浆废弃物输送过程中向螺旋输送机中喷入清水，以使螺旋输送机中的泥浆废弃物能够顺利流入接收罐内，不断搅拌流入接收罐内的泥浆废弃物同时也向接收罐中喷入清水以使流出接收罐的泥浆废弃物保持良好的流动性和均匀性，接收罐内的泥浆废弃物不断地被泵至固相剪切装置内；

步骤二、泥浆废弃物回收破碎：固相剪切装置将来自接收罐的泥浆废弃物剪切为粒径为0.1-100mm(比如0.2mm、5mm、10mm、20mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、95mm)的颗粒，再通过破碎装置破碎为粒径0.01-20mm(比如0.02mm、0.1mm、0.5mm、1mm、5mm、10mm、15mm、18mm)的颗粒，即得到破碎后的泥浆废弃物。

步骤三、破稳：将破碎后的废泥浆泵至调质罐中，同时将水化即溶解后的破稳剂通过药添装置添加至调质罐中，经搅拌混合后静置一定时间(比如15min、20min、30min或35min)实现破稳处理，从而使泥浆废弃物中的胶体颗粒沉降下来，得到破稳后的泥浆废弃物，其中，加入的破稳剂种类需要根据泥浆废弃物的来料特点向破碎后的泥浆废弃物中加入破稳剂，该破稳剂可以是本领域常用破稳剂或脱胶剂，优选破稳剂为聚丙烯酰胺、聚合氧化铝、硫酸铝和过硫酸铵中的一种，此时各种破稳剂加入的质量与泥浆废弃物的重量百分比优选分别为：聚丙烯酰胺0.01％-0.5％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.4％)，聚合氧化铝0.01％-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)，硫酸铝0.01％-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)，过硫酸铵0.01％-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)；该破稳剂也可以是聚丙烯酰胺、聚合氧化铝、硫酸铝和过硫酸铵中的多种混合物，在该种情况下，加入的破稳剂与泥浆废弃物的重量百分比优选为0.01-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)。在本发明的实施例中，破稳剂为聚丙烯酰胺、聚合氧化铝、硫酸铝和过硫酸铵的混合物，其中各破稳剂加入的质量与泥浆废弃物的重量百分比分别为：聚丙烯酰胺0.2％，聚合氧化铝0.2％，硫酸铝0.3％，过硫酸铵0.5％。

步骤四、固液两相分离：将破稳后的泥浆废弃物泵至固液两相分离设备中进行离心处理，得到固相产物和液相产物，并将离心后的固相产物输送至固相收集装置中，将离心后的液相产物泵至液相收集装置中。

步骤五、固相产物的清洁化处理：将固相收集装置中的固相产物输送至无害化装置中通过物理方法或生物方法进行无害化处理，得到无害化的固相产物；

该生物方法为：将固相收集装置中的固相产物输送至无害化装置的处理装置中，并向处理装置中喷洒芽孢杆菌、放线菌、酵母菌和光合菌的混合菌种，搅拌混合均匀后密封1-2天，然后将处理装置中固体物质输送至砌块成型设备中使其形成无害化泥饼；或先对固相收集装置中的固相产物输送至砌块成型设备使其成为泥饼状，然后再将泥饼输送至处理装置中，并向处理装置中喷洒芽孢杆菌、放线菌、酵母菌和光合菌的混合菌种，密封1-2天后得到无害化泥饼；优选前一种生物处理方法，得到无害化泥饼另行储存使用；

该物理方法即水洗法为：将固相收集装置中的固相产物输送至无害化装置的洗涤装置中，同时向该洗涤装置中加入清水(该清水可以是污水处理单元处理后的出水)搅拌以进行水洗处理，再将水洗后的固相产物和水洗液进行固液分离处理即离心处理，离心后得到的固相产物被输送至砌块成型设备中以将固相产物挤压成泥饼，得到的无害化泥饼另行储存使用；离心后的含有有毒有害物质的水洗液被泵至除砂隔油装置中进行除砂隔油处理，该水洗液的后续处理与液相收集装置中的液相产物的清洁化处理相同。

步骤六、液相产物的清洁化处理：将液相收集装置中的液相产物泵至除砂隔油装置中进行除砂隔油处理，得到去除砂和油的液相产物(即污水)，以及油相和固相杂质；处理后的污水泵至污水处理单元的加药絮凝设备中，同时加药絮凝设备中加入絮凝剂进行去离子处理，该去离子处理中，絮凝剂可以采用本领域常规絮凝剂，优选絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氧化铝、硫酸铝和过硫酸铵中的一种，此时各种絮凝剂加入的质量与污水的重量百分比优选分别为：聚丙烯酰胺0.01％-0.5％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.4％)，聚合氧化铝0.01％-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)，硫酸铝0.01％-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)，过硫酸铵0.01％-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)；该絮凝剂也可以是聚丙烯酰胺、聚合氧化铝、硫酸铝和过硫酸铵中的多种混合物，在该种情况下，加入的絮凝剂与污水的重量百分比优选为0.01-2％(比如0.02％、0.05％、0.08％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％)。在本发明的实施例中，絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氧化铝、硫酸铝和过硫酸铵的混合物，其中各絮凝剂加入的质量与污水的重量百分比分别为：聚丙烯酰胺0.2％，聚合氧化铝0.2％，硫酸铝0.3％，过硫酸铵0.5％；去离子后的污水进入AOPS工艺设备中进行氧化处理，之后再依次进入膜过滤设备和反渗透装置中进行膜分离处理，从而得到符合排放标准的净化水；将除砂隔油处理后得到的油相和固相杂质和加药絮凝设备中产生的沉淀物即絮凝物再输送入上述固相修复挤压单元的无害化装置中，并与后续的来自固液两相分离单元的固相产物混合一起进行无害化处理，处理方法与步骤五的方法相同，从而得到无害化的固相产物即无害化泥饼。

采用上述方法净化后的出水水质为：PH＝6-9；色度＜80；SS＜200；COD＜150；石油＜10；硫化物＜1.0；磷酸盐＜1.0；单位：mg/l，水质符合国家排放标准。得到的无害化泥饼可用于土壤复耕、建筑用料等。

Claims (13)

1.一种油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：该处理系统包括：

泥浆废弃物接收单元，与钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口连接，用于接收来所述钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物；

泥浆废弃物回收破碎单元，与所述泥浆废弃物接收单元的出口连接，用于对来自所述泥浆废弃物接收单元的泥浆废弃物进行破碎处理；经所述破碎处理后，所述泥浆废弃物中的固体物颗粒粒径为0.01-20mm；

破稳单元，与所述泥浆废弃物回收破碎单元的出口连接，用于对所述破碎后的泥浆废弃物进行破稳处理；

固液两相分离单元，与所述破稳单元的出口连接，用于对破稳后的泥浆废弃物进行固液两相分离处理以得到固相产物和液相产物；

固相修复挤压单元，与所述固液两相分离单元连接，对所述固相产物进行无害化处理以得到无害化固相产物；

液相除砂隔油单元，与所述固液两相分离单元连接，对所述液相产物进行除砂隔油处理以得到去除砂和油的液相产物以及油相和固相杂质；

污水处理单元，与所述液相除砂隔油单元连接，对所述去除砂和油的液相产物进行净化处理以得到净化水；

所述固相修复挤压单元的入口还与所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质排出口连接，用于对来自所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质进行无害化处理；

所述液相除砂隔油单元的入口还与所述固相修复挤压单元的液相排出口连接，用于对来自所述固相修复挤压单元的液体进行无害化处理；

所述固相修复挤压单元的入口还与所述污水处理单元的絮凝物出口连接，用于处理来自所述污水处理单元的絮凝物以实现无害化。

2.根据权利要求1所述的油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：

所述泥浆废弃物接收单元包括：

螺旋输送机，入口与所述钻井泥浆循环系统的泥浆废弃物排出口连接，用 于输送所述泥浆废弃物；

接收罐，设置于所述螺旋输送机出口处，用于接收来自所述螺旋输送机的泥浆废弃物；

第一泥浆泵，入口与所述接收罐底部出口连接，用于将接收罐中的泥浆废弃物泵至所述泥浆废弃物回收破碎单元。

3.根据权利要求2所述的油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述螺旋输送机和所述接收罐内均安装有多个高压水喷头，用于冲洗相应设备并增加所述泥浆废弃物的水分；所述接收罐内设有搅拌装置，用于保证所述接收罐内的泥浆废弃物保持良好的流动性。

4.根据权利要求1所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述泥浆废弃物接收单元为2-10个，各泥浆废弃物接收单元的入口分别与所述钻井泥浆循环系统的各泥浆废弃物排出口连接。

5.根据权利要求1所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述泥浆废弃物回收破碎单元包括：

固相剪切装置，入口与所述泥浆废弃物接收单元的出口连接，用于初步粉碎来自所述泥浆废弃物接收单元的泥浆废弃物中的固相物；

破碎装置，入口与所述固相剪切装置的出口连接，用于将来自所述固相剪切装置的泥浆废弃物中的固体进一步破碎和打散；

第二泥浆泵，入口与所述破碎装置的出口连接，用于将进一步破碎和打散后的泥浆废弃物泵至所述破稳单元。

6.根据权利要求5所述的油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述固相剪切装置初步粉碎后的泥浆废弃物中的固体物颗粒粒径为0.1-100mm，经破碎装置进一步破碎打散后的泥浆废弃物中的固体物颗粒粒径为0.01-20mm。

7.根据权利要求1所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述破稳单元包括调质罐、药添装置和第三泥浆泵，其中，所述调质罐的泥浆废弃物输入口与所述泥浆废弃物回收破碎单元的出口连接，用于接收来自所述 泥浆废弃物回收破碎单元的泥浆废弃物；所述药添装置的出口与所述调质罐的药物入口连接，从而将所述药添装置中的破稳剂输送至所述调质罐中，所述调质罐中设有搅拌装置；所述第三泥浆泵，与所述调质罐的出口连接，用于将调质罐中破稳后的泥浆废弃物泵至所述固液两相分离单元。

8.根据权利要求1所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述固液两相分离单元包括第一固液两相分离设备、第一固相输送机、固相收集装置、液相收集装置以及液相泵，其中，所述第一固液两相分离设备，入口与所述破稳单元的出口连接，用于将来自所述破稳单元的泥浆废弃物进行固液分离；所述第一固相输送机，入口与所述第一固液两相分离设备的固相出料口连接，用于将固相产物输送至固相收集装置中；所述液相泵，入口与所述第一固液两相分离设备的液相出料口连接，用于将液相产物泵至液相收集装置中；所述液相收集装置上设有液相产物排出口；所述固相收集装置上设有固相产物排出口。

9.根据权利要求1所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在：

所述固相修复挤压单元包括第二固相输送机、砌块成型设备以及无害化装置，其中，所述无害化装置，入口分别与所述固液两相分离单元的固相产物排出口、所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质排出口以及所述污水处理单元的絮凝物出口连接，用于处理来自固液两相分离单元的固相产物、来自所述液相除砂隔油单元的油相和固相杂质和来自所述污水处理单元的絮凝物以实现无害化；所述第二固相输送机，入口与所述无害化装置的出口连接，用于将无害化后的固体产物传送至所述砌块成型设备中；所述砌块成型设备，入口与所述第二固相输送机的出口连接，用于将无害化后的产物挤压成泥饼状。

10.根据权利要求9所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在：所述无害化装置包括加水装置、待处理产物加料装置、洗涤装置、第二固液两相分离设备，其中，加水装置，出口与所述洗涤装置的入水口连接，以向所述洗涤装置中提供足够的洗涤用水；所述待处理产物加料装置的入口与容纳待处理物质装置的出口连接，所述待处理产物加料装置的出口与所述洗涤装置的入料口连接，以将需要无害化处理的固体物料加入所述洗涤装置中；所述洗涤装置中设有搅拌装置，用于搅拌并水洗固体物料；所述洗涤装置的出口与所述第 二固液两相分离设备的入口连接，所述第二固液两相分离设备的液相排出口与所述液相除砂隔油单元的入口连接，所述第二固液两相分离设备的固相排出口与所述第二固相输送机的入口连接，以将水洗后的无害化固体物料输送至所述砌块成型设备中，从而实现无害化后的固体物料的挤压成型；所述污水处理单元的出水排放口与所述加水装置的入口连接。

11.根据权利要求1所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：

所述液相除砂隔油单元包括吸入泵、除砂隔油装置、清水发液泵、油相及固相收集槽，其中，所述吸入泵，入口分别与所述固液两相分离单元的液相产物排出口和所述固相修复挤压单元的液相排出口连接；所述除砂隔油装置，入口与所述吸入泵的出口连接，用于去除液相产物中的油相和固相杂质以得到污水；所述清水发液泵，入口与所述除砂隔油装置的污水出口连接，用于将污水泵至所述污水处理单元；所述油相及固相收集槽，入口与所述除砂隔油装置的油相和固相杂质排出口连接，用于收集油相及固相杂质，所述油相及固相收集槽上设有油相及固相杂质排出口。

12.根据权利要求11所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述吸入泵的入口处设有过滤装置。

13.根据权利要求1所述油气田钻井泥浆废弃物随钻处理系统，其特征在于：所述污水处理单元包括加药絮凝设备、AOPS工艺设备、膜过滤设备以及反渗透膜装置，其中，所述加药絮凝设备包括污水入口、絮凝剂添加口、絮凝物出口及清水相出口，对来自所述液相除砂隔油单元的污水进行初步絮凝处理；AOPS工艺设备，入口与所述加药絮凝设备的清水相出口连接，用于对所述加药絮凝设备流出的清水进行AOPS处理；膜过滤设备，入口与所述AOPS工艺设备的出水口连接，用于进一步处理AOPS工艺设备流出的清水；反渗透膜装置，入口与所述膜过滤设备的出水口连接，用于进一步处理膜过滤后的清水。