CN105107824B

CN105107824B - 一种油气田钻井废弃物无害化处理方法

Info

Publication number: CN105107824B
Application number: CN201510574537.3A
Authority: CN
Inventors: 宫武伦; 严慧清; 路光; 鞠秋萍
Original assignee: Beijing Round Joy Building Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: BEIJING RONGDA HUANKE NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: CN105107824A

Abstract

本发明提供了一种油气田钻井废弃物无害化处理方法，包括：对钻井废液进行固液分离，在固液分离时加入水处理剂，机械强化固液分离后，液体水分直接返回油气田钻井泥浆中回用；采用收集设备对岩屑、废泥浆的渣泥等固体废弃物进行收集；将收集到的固体废弃物放置到搅拌机中，向搅拌机中加入包括RDH‑1固化剂和RDH‑2固化剂的固化增强处理剂，使得固化增强处理剂与含有一定量水分的固体废弃物充分均匀拌合。该处理方法能够有效地把废弃物中的有害成分转化为危害很小或无害物质，或者可以减少其淋滤浸出率，能调节废弃泥浆固化体浸出液的PH值，降低COD、SS色度，使得处理后的固体废弃物所含重金属离子达到环保允许的排放指标要求。

Description

一种油气田钻井废弃物无害化处理方法

技术领域

本发明涉及废弃物处理技术领域，尤其涉及一种油气田钻井废弃物无害化处理方法。

背景技术

国内油、气田在钻井过程中利用钻井泥浆将钻屑等固体颗粒和粉末携带到地面，然后通过固控设备(如振动筛、除砂器、除泥器、离心机等设备)将泥浆中携带出来的钻屑等地层物质从泥浆中分离出来。这些被分离出来的钻井岩屑以及夹杂在一起的废弃泥浆、钻井添加剂、石油类、高分子有机物、水分和盐分等混合物，称之为钻井固体废弃物。国内每钻一口油气井，钻井废弃物总量大概为500-800立方米。我国油气田每年可产生几亿立方的钻井固体废弃物，这些固体废弃物还未得到有效地环保处理。

目前国内钻井固体废弃物的处理办法，多采用泥浆池就地堆放、自然干化、简易填埋方法进行处理。部分油气田所做的固化处理也只是简单地在废弃泥浆池中加入水泥、石灰之类的增强材料，进行简单机械搅拌后，表面覆土进行填埋。废弃泥浆池中物体废物中的酸碱度PH值、有机物需氧量COD、石油类、色度、浊度以及重金属离子含量等均已超过国家固体废弃物排放标准规定，这部分固体废弃物的含水混合物，并没有得到有效地、安全地环保达标固化处处理，更没有做到无害化、减量化、资源化的有效综合利用。

而且这类废弃物场地经过简单固化处理或未经固化处理的泥浆池，经常随着雨水浸泡后，泥浆中残留的有害成分污染附近的土壤、地下水、以及给附近的人和动植物生活、生长造成污染影响。

废弃钻井液是钻井泥浆、石油类和钻井岩屑等的混合物，其成分复杂，含有粘土、有机聚合物、油类、无机盐、钻屑、钻井液外加剂等各种有机和无机化合物成分。环境污染物质负荷极高，悬浮物含量通常在2000mg/L以上。这些悬浮物成胶体状，加上钻井液中各种化学添加剂的护胶作用，使其成为特殊的非常稳定的胶状体系。在水体系中长时间悬浮不能下沉，导致地表水生态破坏，且严重影响水的功能。

废弃钻井液和钻井岩屑会对环境造成污染，主要是：1.国家标准规定的固体废弃物排放PH范围为6-9，而不同钻井队和不同地层深度和不同地质地貌结构的油田，所配制使用的钻井液和钻井岩屑的PH值变化幅度比较大，有强碱性、强酸性和弱碱性剂弱酸性等；2.废弃钻井液和岩屑中含有一定量的有机质化合物，其COD值超标几十到几百倍，不加处理直接排入水体后造成水体发黑发臭；3.部分深层井所用的钻井液为聚磺体泥浆及油基泥浆，其中含有大量的有机聚合物和油类物质，其含量从每升水中几十毫克到几万毫克不等，也需要处理后达到国家规定的排放标准，才可以作建筑材料、基土回填、农用土回用和作农用肥料等；4.由于配制各种钻井液时添加剂的引入和钻井形成的岩屑及地层矿物的带入，废弃的钻井液和岩屑中含有多种有害物质，如有机和无机盐，及一些重金属元素(如Pb、Cu、Cd、Hg、Ni、Ba、Cr等)，对动植物的生长和生存具有很大的毒害作用。

目前国内钻井废弃物的处理办法包括：

第一类处理方法：将大多数固体废弃物采用泥浆池就地堆放，自然干化一段时间后，再简单加入水泥、石灰之类的胶凝材料用挖掘机搅拌固化后，在其表面覆土填埋复耕的方法进行处理。

这种处理工艺方法的缺点是：(1)油、气田的废弃钻井液中的PH值、化学需氧量COD、色度、浊度SS、多种重金属离子、有机物、油类等有害污染物，并未得到有效地环标处理和无害化处理；(2)该种方法处理后的钻井废弃物在自然干燥和简单填埋几十年后，仍旧会对地表水造成严重污染，影响泥浆池周边的生态环境，污染动植物的生活、生长土壤和水源；(3)自然干燥、覆土填埋，且未经固化处理的泥浆池，遇到大的降雨积水后会变成为烂泥塘，会陷入人和动物，对于周围的人和动物活动造成严重的生命危险。

第二类处理方法：在钻井液池中利用水处理剂先对废弃钻井液进行脱稳、絮凝预处理，加入大量的化学处理剂，然后将预处理后的钻井液进行固体和液体分离，分离出的固体物质加入固化剂进行处理后堆放，而分离出来的废水，又要经过二级絮凝、过滤、去除化学药剂等处理工艺。

这种处理工艺方法的缺点是：(1)用大量水处理剂先在专用罐中进行水处理，再利用机械设备强化进行固液分离产生的废水，这种方法产生的废水，由于预先掺入大量水处理剂(如调整PH值、降低COD、重金属离子、色度、石油类等有害成分的处理剂)成分，必须先进行二次处理，使得该水质量达到泥浆回用水质标准要求，大大地增加了二次水处理的设备、药剂、人力物力费用。(2)进行固液分离后的废渣泥，先在堆场堆放，自然干燥后，才能加入其他材料进行二次固化处理，增加了设备和人力物力费用。

而且目前环保处理和资源化处理在油田废弃泥浆处理过程中比较脱节，原因是因为市场所有的无机增强材料碱性较强，确保强度时，PH值均超过环保标准值范围，二者无法统一。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种油气田钻井废弃物无害化处理方法。

本发明的油气田钻井废弃物无害化处理方法，包括：对钻井废液进行固液分离，在固液分离时加入水处理剂，机械强化固液分离后，液体水分直接返回油气田钻井泥浆中回用；采用收集设备对岩屑、废泥浆的渣泥等固体废弃物进行收集；将收集到的固体废弃物放置到搅拌机中，向搅拌机中加入固化增强处理剂，使得固化增强处理剂与含有一定量水分的固体废弃物充分均匀拌合。

所述的固化增强处理剂包括RDH-1固化剂和RDH-2固化剂，RDH-1固化剂按固体废弃物重量的3％-5％加入，RDH-2固化剂按固体废弃物重量的10％-25％加入，其中，

RDH-1固化剂的成分按重量百分比包括：阳离子聚丙烯酰胺3％-5％、解胶剂10％-20％、次氯酸钠10％-15％、浓度为5-10％的盐酸5％-10％、藻酸丙二酯2％-6％、硅藻土10％-15％、吸水膨胀橡胶颗粒10％-35％；其中，解胶剂由烷基酚醛树脂与聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合而成，阳离子聚丙烯酰胺的分子量大于600—800万；

RDH-2固化剂的成分按重量百分比包括：聚二甲基二烯丙基氯化铵5％-10％、6wt％浓度的聚合氯化铝水溶液3％-5％、聚氧乙烯月桂基醚0.1％-0.2％、双氧水2％-5％、铝酸钠4％-8％、氧化钙20％-30％、羟甲基纤维素钠5％-10％、偏硅酸钠5％-15％、环氧乙烷10％-15％、二氧六环1％-3％、8-羟基喹啉0.5％-1.0％、乙二胺四乙酸10％-15％、纤维素醚5％-15％；其中，聚二甲基二烯丙基氯化铵的分子量不高于3万。

所述的收集设备为固控系统，固控系统可以是振动筛、沉砂罐、除泥器、离心机等机械设备中的任何一种。

所述的RDH-1固化剂的加入量优选为按固体废弃物重量的5％加入，所述的RDH-2固化剂的加入量优选为按固体废弃物重量的25％加入。

所述的RDH-1固化剂中的阳离子聚丙烯酰胺的分子量优选600万—800万。

所述的RDH-2固化剂中的聚二甲基二烯丙基氯化铵优选为8％，氧化钙优选为30％，纤维素醚优选为10％，可实现较佳的脱稳、絮凝作用，以及吸水稠化作用效果好，脱色作用好和降低COD。

所述的固化增强处理剂具有如下作用：

1.具有吸水稠化作用，能够有效地把废弃物中的有害成分转化为危害很小或无害物质，或者可以减少其淋滤浸出率，达到国家环保标准要求的无害化排放指标要求；

2.固化增强处理剂中的增强成分，在确保PH值不超出环保标准要求(PH值：6-9)的前提下，可以直接与泥浆中的岩屑成分、粘土颗粒、其他沉淀絮凝物质相结合，形成具有一定矿物结晶体的具备一定力学承载力的性能的硬化物质，使得该废弃物能够满足资源化技术性能要求，如固体材料的承载力、抗压、抗弯、抗折强度等技术指标要求和标准规定；

3.能够通过固化、封闭、络合和螯合等物理和化学作用，调节废弃泥浆固化体浸出液的PH值、降低COD、SS色度、降低石油类含量和重金属离子浓度，使得经过固化剂处理的固体废弃物达到环保标准规定排放标准要求。

4.在油气田废弃泥浆和岩屑，尤其对于气田压裂反排液的处理具有优势，利用本发明的固化增强剂中的氧化钙材料，经过特殊工艺使其细微颗粒包裹在高分子微溶于水的材料中，使得氧化钙在水中分段溶解于水中，分段其化学反应，不影响络合剂或螯合剂对重金属离子的结合，同时又能起到较好的脱色作用和降低COD作用，有效降低重金属离子的浓度，达到固体废弃物排放标准要求。

本发明提供的一种油气田钻井废弃物无害化处理方法，能够有效地把废弃物中的有害成分转化为危害很小或无害物质，或者可以减少其淋滤浸出率，能调节废弃泥浆固化体浸出液的PH值，降低COD、SS色度，有效控制和固化泥浆中石油类和重金属离子，使得处理后的固体废弃物所含重金属离子(如Pb、Cu、Cd、Hg、Ni、Ba、Cr等)达到环保允许的排放指标要求，具体指标如下：

单位：mg/L

固体废弃物与固化增强处理剂根据资源化不同要求，按一定比例加入搅拌机中，经过搅拌机均匀拌合后，流动状态的油气田钻井废弃物稠化成固态，养护一定龄期后，环保排放达标，可直接制成建材产品，例如可以搅拌后直接进入制粒机、制砖机等机械中制成铺路石、免烧砖，或直接进入堆场直接用于公路路基土施工使用，经过一定工艺设备制造和养护一定龄期后，铺路石、免烧砖、路基土均能达到建材标准规定的力学强度性能指标，满足固体废弃物资源化利用的技术指标要求。

具体实施方式

实施例一

油气田钻井废弃物无害化处理方法包括：对钻井废液进行固液分离，在固液分离时加入水处理剂，机械强化固液分离后，液体水分直接返回油气田钻井泥浆中回用；采用收集设备对岩屑、废泥浆的渣泥等固体废弃物进行收集；将收集到的固体废弃物放置到搅拌机中，向搅拌机中加入固化增强处理剂，使得固化增强处理剂与含有一定量水分的固体废弃物充分均匀拌合，搅拌时间3-5分钟；

所述的固化增强处理剂包括RDH-1固化剂和RDH-2固化剂，所述的RDH-1固化剂按固体废弃物重量的3％加入，所述的RDH-2固化剂按固体废弃物重量的25％加入，其中，

所述的RDH-1固化剂的成分按重量百分比包括：阳离子聚丙烯酰胺3％、解胶剂18％、次氯酸钠15％、浓度为10的盐酸8％、藻酸丙二酯-6％、硅藻土15％、吸水膨胀橡胶颗粒35％；其中，所述的解胶剂由烷基酚醛树脂与聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合而成，所述的阳离子聚丙烯酰胺的分子量为700万；

所述的RDH-2固化剂的成分按重量百分比包括：聚二甲基二烯丙基氯化铵5％、6wt％浓度的聚合氯化铝水溶液5％、聚氧乙烯月桂基醚0.2％、双氧水5％、铝酸钠4％、氧化钙20％、羟甲基纤维素钠10％、偏硅酸钠15％、环氧乙烷10％、二氧六环1％、8-羟基喹啉0.8％、乙二胺四乙酸10％、纤维素醚14％；其中，所述的聚二甲基二烯丙基氯化铵的分子量不高于3万。

实施例二

所述的固化增强处理剂包括RDH-1固化剂和RDH-2固化剂，所述的RDH-1固化剂按固体废弃物重量的5％加入，所述的RDH-2固化剂按固体废弃物重量的20％加入，其中，

所述的RDH-1固化剂的成分按重量百分比包括：阳离子聚丙烯酰胺4％、解胶剂17％、次氯酸钠14％、浓度为10的盐酸9％、藻酸丙二酯6％、硅藻土15％、吸水膨胀橡胶颗粒35％；其中，所述的解胶剂由烷基酚醛树脂与聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合而成，所述的阳离子聚丙烯酰胺的分子量为800万；

所述的RDH-2固化剂的成分按重量百分比包括：聚二甲基二烯丙基氯化铵8％、6wt％浓度的聚合氯化铝水溶液3％、聚氧乙烯月桂基醚0.2％、双氧水3％、铝酸钠5％、氧化钙30％、羟甲基纤维素钠5％、偏硅酸钠12％、环氧乙烷10％、二氧六环1％、8-羟基喹啉0.8％、乙二胺四乙酸12％、纤维素醚10％；其中，所述的聚二甲基二烯丙基氯化铵的分子量不高于3万。

本发明的油气田钻井废弃物无害化处理方法可以在国内多个油田的钻井现场，使得油气田的废弃钻井液和钻井岩屑得到随钻及时处理，而且经过处理后的废弃钻井液和钻井岩屑达到环保排放标准的规定要求。

Claims

1.一种油气田钻井废弃物无害化处理方法，包括：对钻井废液进行固液分离，在固液分离时加入水处理剂，机械强化固液分离后，液体水分直接返回油气田钻井泥浆中回用；采用收集设备对岩屑、废泥浆的渣泥固体废弃物进行收集；将收集到的固体废弃物放置到搅拌机中，向搅拌机中加入固化增强处理剂，使得固化增强处理剂与含有一定量水分的固体废弃物充分均匀拌合；

所述的固化增强处理剂包括RDH-1固化剂和RDH-2固化剂，所述的RDH-1固化剂按固体废弃物重量的3％-5％加入，所述的RDH-2固化剂按固体废弃物重量的10％-25％加入，其中，

所述的RDH-1固化剂的成分按重量百分比包括：阳离子聚丙烯酰胺3％-5％、解胶剂10％-20％、次氯酸钠10％-15％、浓度为5-10％的盐酸5％-10％、藻酸丙二酯2％-6％、硅藻土10％-15％、吸水膨胀橡胶颗粒10％-35％；其中，所述的解胶剂由烷基酚醛树脂与聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合而成，所述的阳离子聚丙烯酰胺的分子量为600万—1000万；

所述的RDH-2固化剂的成分按重量百分比包括：聚二甲基二烯丙基氯化铵5％-10％、6wt％浓度的聚合氯化铝水溶液3％-5％、聚氧乙烯月桂基醚0.1％-0.2％、双氧水2％-5％、铝酸钠4％-8％、氧化钙20％-30％、羟甲基纤维素钠5％-10％、偏硅酸钠5％-15％、环氧乙烷10％-15％、二氧六环1％-3％、8-羟基喹啉0.5％-1.0％、乙二胺四乙酸10％-15％、纤维素醚5％-15％；其中，所述的聚二甲基二烯丙基氯化铵的分子量不高于3万。

2.如权利要求1所述的油气田钻井废弃物无害化处理方法，其特征在于所述的阳离子聚丙烯酰胺的分子量优选600万—800万。

3.如权利要求1-2任一所述的油气田钻井废弃物无害化处理方法，其特征在于收集设备为固控系统，固控系统可以是振动筛、沉砂罐、除泥器、离心机中的任一种。

4.如权利要求1-2任一所述的油气田钻井废弃物无害化处理方法，其特征在于所述的RDH-1固化剂的加入量优选为按固体废弃物重量的5％加入。

5.如权利要求1-2任一所述的油气田钻井废弃物无害化处理方法，其特征在于所述的RDH-2固化剂的加入量优选为按固体废弃物重量的25％加入。

6.如权利要求1-2任一所述的油气田钻井废弃物无害化处理方法，其特征在于所述的聚二甲基二烯丙基氯化铵优选为8％。

7.如权利要求1-2任一所述的油气田钻井废弃物无害化处理方法，其特征在于所述的氧化钙优选为30％。

8.如权利要求1-2任一所述的油气田钻井废弃物无害化处理方法，其特征在于所述的纤维素醚优选为10％。