CN106508163B

CN106508163B - 一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物及其应用

Info

Publication number: CN106508163B
Application number: CN201610978007.XA
Authority: CN
Inventors: 赵雄虎; 查潇潇; 廖旭; 刘丰; 燕超
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2019-10-22
Anticipated expiration: 2036-11-08
Also published as: CN106508163A

Abstract

本发明提供了一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物及其应用。其中，所述组合物包括如下重量百分比成分：煤10％‑40％、固体废渣5％‑20％、以及粉料1％‑10％，其中所述百分比是以待处理的废弃水基钻井液总重量为100％计；所述组合物为各成分的混合物或者各自分别独立包装。本发明直接对废弃水基钻井液进行处理，工艺简单，操作方便，处理后可用于绿化种植，无二次污染且绿化油田环境，变废为宝，成为一种新的可持续发展的资源，符合安全环保和谐发展的主流价值观，社会效益高。

Description

一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物及其应用

技术领域

本发明涉及废弃钻井液资源综合利用以及保护油田生态环境领域，具体说是涉及一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物及其应用。

背景技术

在钻井过程及完工后排放的废弃钻井液，主要成分为膨润土、钻井岩屑、水以及多种化学添加剂。对废弃钻井液的调查分析表明，其中含有盐类、石油类、CODcr、某些可溶性微量元素，如总铬、六价铬、汞、总砷、总铅、总镉等，另外废弃钻井液中的pH值也很高，如果不经处理直接把这些废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。在工程施工钻探及石油钻井中，都会产生大量的废弃钻井液，这些废弃钻井液既影响施工又污染环境，因此对废弃钻井液进行处理及合理利用是一项很有意义的工作。目前国内外各相关机构及科研人员都对钻井废弃物处理进行了研究，提出各种不同的处理方法，常见的有：直接排放；注入安全地层或井眼环形空间；回填处理；坑内密封；土地耕施；固化处理；化学分离；机械分离；化学-机械分离法等。

虽然目前针对油田废弃钻井液的处理方法很多，但是普遍存在成本高、工艺繁复、处理量太少、处理后无法资源化利用、占用土地堆积、处理后固化不稳定存在二次污染等诸多问题。因此，废弃水基钻井液固化处理技术应该是朝着低污染、低成本(处理费用和固化剂价格低廉)、工艺简单易操作、固化效果好，固化设备能耗低且效率高、满足固化评价指标的方向发展。传统的废弃钻井液固化剂只能将废浆中的有毒有害物质进行固定，避免毒性流失到环境中造成污染，形成的固化体填埋后板结程度较高，影响土壤的渗透性能。而作为绿化用的土壤对于氮、磷、钾以及土壤渗透系数等都有相应的指标要求。针对油田废弃水基钻井液集中处理工艺存在的问题，我们在考虑废弃钻井液组成中含有氮和钾等可作为农作物肥料成份的基础上，通过了解国内外废弃水基钻井液再利用的成功案例，计划通过在废弃钻井液处理中再引入磷的成分，使废弃水基钻井液能够转化为植树造林绿化等使用的土壤，在物理和化学处理完全固定废弃水基钻井液中有毒有害物质的基础上，利用绿化植物后续的生物作用在恢复井场植被的基础上，提高土壤生产力。

目前，已有部分专利涉及到了废弃水基钻井液处理方法，但是没有本专利所涉及到的配方以及土壤化处理。例如专利《黄土塬区废弃钻井液土壤修复工艺方法》，专利号为CN101823807A，特征在于用钙铝盐破胶，形成尺寸适中的脱稳泥浆颗粒，静置沉降完全后将脱出水抽出，在固相中加入水处理剂复合钙盐，将水中有机污染物质分解转化，去除重金属，降低BOD、COD和色度，然后加入腐殖酸和黄土以及木屑、锯末灰或干草等，没有引入磷元素且处理剂成本相对较高，取用黄土具有一定的地域局限性；专利《废弃水基钻井液的固化处理方法及其固化剂》，专利号为CN1342505，特征在于向废弃水基钻井液中加入由凝聚剂、吸附剂、胶结剂和水泥组成的复合固化剂，加入的复合固化剂充分搅拌均匀，随后将复合固化剂分多次投入到废弃钻井液中，每次投入的固化剂搅拌均匀后再投下一批，再倒入土坑或堆积在地面，经过3～6天的固化形成固化体，没有将废弃钻井液土壤化处理，处理后占用土地面积；专利《水基钻井液废弃物固液分离设备及方法》，专利号为CN103626344A，提出了一种废弃水基钻井液固-液分离设备及方法，在经过预处理的废弃水基钻井液废弃物中加入絮凝剂等，通过离心机使水和固相离心分离出来，实现固液分离。分离出的废水经过二级絮凝、过滤处理达标后可以实现井场回用或者排放，分离出的废渣通过固化处理，达标堆放，然而处理成本高，仅限于分离，没有土壤化利用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物；

本发明的另一目的在于提供所述的废弃水基钻井液土壤化处理组合物在废弃水基钻井液土壤化处理中的应用；

本发明的再一目的在于提供应用所述的废弃水基钻井液土壤化处理组合物对废弃水基钻井液土壤化处理的方法；

本发明的又一目的在于提供一种植物种植基质；

本发明的又一目的在于提供经过所述植物种植基质在种植高羊茅植物中的应用。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物，其中，所述组合物包括如下重量百分比成分：煤10％-40％、固体废渣5％-20％、以及粉料1％-10％，其中所述百分比是以待处理的废弃水基钻井液总重量为100％计；所述组合物为各成分的混合物或者各自分别独立包装。

其中可以理解的是，这里所述的混合物是指先将各成分混合后再加入到废弃水基钻井液。譬如可以是在使用时先混合，再加入到废弃水基钻井液中；也可以是在使用前的任意时间将各成分混合储存，在使用时再将其加入到废弃水基钻井液中。

其中可以理解的是，这里所述的独立包装，主要是排除了各成分在加入到废弃水基钻井液前进行混合的情况，也就是说，是指各成分在加入到废弃水基钻井液前是分别储存的；而这里所述的包装，是指各成分非混合状态，而并非指具有通常理解的商品外包装。

所述的煤可以为现有技术中任何的煤，而根据本发明一些具体实施方案，其中，所述煤为风化煤或褐煤。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述固体废渣为磷石膏。

其中所述磷石膏可以为市售常规的磷石膏，譬如可以是CaSO₄·2H₂O含量大于70％的磷石膏。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述粉料为植物类粉末。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述粉料为木屑或者秸秆碎屑。

另一方面，本发明还提供了所述的废弃水基钻井液土壤化处理组合物在废弃水基钻井液土壤化处理中的应用。

再一方面，本发明还提供了应用所述的废弃水基钻井液土壤化处理组合物对废弃水基钻井液土壤化处理的方法，其中，所述方法包括将所述组合物与待处理的废弃水基钻井液混合，充分搅拌均匀后静置，待废弃水基钻井液含水量小于15％即可。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法可以是将所述组合物混合均匀后，再加入到待处理的废弃水基钻井液中；

或者也可以是将所述组合物中的各成分与待处理的废弃水基钻井液进行混合，然后充分搅拌均匀后静置。

又一方面，本发明还提供了一种植物种植基质，其中，所述植物种植基质由包括如下步骤的方法制备得到：将本发明前面所述的组合物与待处理的废弃水基钻井液混合，充分搅拌均匀后静置，待废弃水基钻井液含水量小于15％即得。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述植物为高羊茅类植物。

又一方面，本发明还提供了经过所述植物种植基质在种植高羊茅植物中的应用。

综上所述，本发明提供了一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物及其应用。本发明的技术方案具有如下优点：

本发明直接对废弃水基钻井液进行处理工艺简单，操作方便；处理后可用于绿化种植，无二次污染且绿化油田环境，成为一种新的可持续发展的资源；变废为宝，符合安全环保和谐发展的主流价值观，社会效益高。

附图说明

图1和图2为处理前的废弃水基钻井液(泥浆)示意图；

图3为图1的废弃水基钻井液经过实施例1处理后的示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

将40％风化煤、20％磷石膏、1％木屑按比例倒入废弃水基钻井液(如图1和图2所示)中充分搅拌，所述材料以均匀混合物的形式加入到废弃水基钻井液中，充分搅拌均匀后静置，待废弃水基钻井液失去流动性后种植高羊茅植物，用塑料薄膜覆盖。一周后掀开塑料薄膜，观察并记录发芽情况(如图3所示)。取土壤层于环保部门进行检测，结果如下表1。

表1

备注：结果“XXXL”表示低于方法检出限，其中“L”表示低于，“L”前面的数值为该项目的方法检出限。

实施例2

将20％风化煤、10％磷石膏、5％木屑按比例倒入废弃水基钻井液中充分搅拌，所述材料以均匀混合物的形式加入到废弃水基钻井液中，充分搅拌均匀后静置，待废弃水基钻井液失去流动性后种植高羊茅植物，用塑料薄膜覆盖。一周后掀开塑料薄膜，观察并记录发芽情况。取土壤层于环保部门进行检测，结果如下表2。

表2

实施例3

将10％风化煤、5％磷石膏、10％木屑按比例倒入废弃水基钻井液中充分搅拌，所述材料以均匀混合物的形式加入到废弃水基钻井液中，充分搅拌均匀后静置，待废弃水基钻井液失去流动性后种植高羊茅植物，用塑料薄膜覆盖。一周后掀开塑料薄膜。观察并记录发芽情况。取土壤层于环保部门进行检测，结果如下表3。

表3

检测项目	检测值	标准值
			有机质(g/kg)	101	≥20g/kg
全氮(mg/kg)	2.76×10<sup>3</sup>	≥1.0g/kg
			全磷(mg/kg)	3.96×10<sup>3</sup>	≥0.6g/kg
全钾(mg/kg)	12.4×10<sup>3</sup>	≥15g/kg
			pH(无量纲)	7.23	5.0-7.5
容重(g/cm<sup>3</sup>)	1.08	≤1.30g/cm3
			化学需氧量(mg/L)	82	≤100mg/L
水溶性盐总量(g/kg)	1.22	≤1.3ms/cm
			汞(μg/L)	0.2L	0.1mg/L
锌(mg/L)	8.0(μg/L)	100mg/L
			铜(mg/L)	0.02L	100mg/L
铬(μg/L)	1.90	5mg/L
			铅(μg/L)	1L	5mg/L
镉(μg/L)	0.180	1mg/L
			砷(μg/L)	3.0	5mg/L
样品状态描述	黑灰色颗粒	--

下表4是园林绿化用土的质量要求：

表4园林绿化种植土质量要求

下表5是水基钻井液固相废弃物浸出液毒性、腐蚀性鉴别标准：

表5固体废弃物浸出液毒性、腐蚀性鉴别标准值

一般生产时油田废弃水基钻井液指标如下表6和表7所示。表6的花园土是通常城市花园用土壤的指标，以作对比。

表6油田废弃水基钻井液土壤基本性质

表7油田废弃水基钻井液浸出液毒性分析表

项目	检测值
		COD(mg/L)	832.99
汞(μg/L)	2.76
		锌(mg/L)	0.910
铜(mg/L)	0.096
		总铬(μg/L)	458
铅(μg/L)	406
		镉(μg/L)	1.10
砷(μg/L)	276

Claims

1.一种废弃水基钻井液土壤化处理组合物，其中，所述组合物由如下重量百分比成分组成：煤10％-40％、固体废渣5％-20％、以及粉料1％-10％，其中所述百分比是以待处理的废弃水基钻井液总重量为100％计；所述组合物为各成分的混合物或者各自分别独立包装，所述固体废渣为磷石膏，所述粉料为木屑，所述煤为风化煤或褐煤。

2.权利要求1所述的废弃水基钻井液土壤化处理组合物在废弃水基钻井液土壤化处理中的应用。

3.一种应用权利要求1所述的废弃水基钻井液土壤化处理组合物对废弃水基钻井液土壤化处理的方法，其中，所述方法包括将所述组合物与待处理的废弃水基钻井液混合，充分搅拌均匀后静置，待废弃水基钻井液含水量小于15％即可。

4.一种植物种植基质，其中，所述植物种植基质由包括如下步骤的方法制备得到：将权利要求1所述的组合物与待处理的废弃水基钻井液混合，充分搅拌均匀后静置，待废弃水基钻井液含水量小于15％即得。

5.根据权利要求4所述的植物种植基质，其中，所述植物为高羊茅类植物。

6.权利要求4或5所述的植物种植基质在种植高羊茅类植物中的应用。