CN107355199B - 一种深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的处理方法，该方法将含磺化酚醛树脂、沥青粉、重晶石等高黏度、遇热易凝固的深井聚磺钻井废弃泥浆及岩屑由高热尾气换热初步干化后，利用高热空气进行高温热解。高热空气由空气经热解产生的热渣换热后进一步加热生成，换热冷却后的热渣可集中收集。重晶石可通过重晶石收集槽及三级旋风分离器回收；冷却后的高热尾气经除尘、洗涤等处理后可达标排放。本发明能快速、高效、便捷的实现深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑的资源化、无害化处理，同时实现了热能的回收再利用和重晶石资源的回收利用。
Description
技术领域
本发明属于油气田废弃泥浆处理技术领域，具体涉及一种深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的资源化、无害化处理方法。
背景技术
在深井钻井过程中，由于地层温度高，为了实现钻井作业的高效、安全，普遍采用添加了重晶石、磺化酚醛树脂、磺化单宁、沥青粉等添加剂的聚磺防塌高温钻井液体系。该体系保证了钻井过程的安全快速钻进，但由于所含的添加剂种类多、加量高、组成复杂，因此作业结束后形成的废弃泥浆岩屑异常稳定、污染成分复杂、处理难度大，采用常规的固化法、化学洗法、生物法处理难以实现固废物浸出液的色度和CODCr达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的2级标准。
为了实现深井聚磺钻井液废弃泥浆的资源化、无害化处理，科技工作者在上世纪90年代就开始采用破胶/固化复合处理技术、干化煅烧处理等。
CN 200610022008公开了一种钻井废弃泥浆无害化处理方法，在泥浆池中搅拌加入盐酸或硫酸或草酸中至少一种工业酸中和废弃泥浆中的氢氧化钠和碳酸钠，再加入漂白粉或双氧水或次氯酸钠中至少一种氧化剂除去或降低废弃泥浆中的有机物含量；最后边搅拌边加入多聚硅酸钠或硫酸铝或明矾或石膏粉或氧化镁，破坏废弃泥浆的乳液平衡。该发明采用化学处理的方法在一定程度上解决了废弃泥浆处理费用高、环境污染的问题，但CODCr和色度难以稳定达标。
CN 102295401 B公开的深井聚磺钻井液废弃泥浆的无害化处理方法包含：(1)复合固化：向深井聚磺钻井液废弃泥浆中加入复合固化剂，搅拌均匀进行固化处理；(2)氧化：在经步骤(1)固化处理后的固废物中加入氧化剂进行搅拌；(3)调整：在经步骤(2)氧化处理的固废物中加入调整剂将固废物的pH调整为中性。经该工艺处理后，固废物浸出液各项指标可达到《污水综合排放标准》GB8978-1996的1级技术标准要求，但不能实现泥浆中如重晶石等资源的回收利用。
CN 105570905 A涉及一种废弃泥浆处理装置及方法，该废弃泥浆处理装置包括泥浆存储罐、废浆喷化单元、一级煅烧炉、二级煅烧炉、布袋式除尘器、洗涤净化塔、煤粉机等。该发明能满足一次性处理达标排放的要求，使环保变得更容易，无需再做二次处理。但该方法仅为废泥浆的煅烧处理，没有能够实现废泥浆中如重晶石、热等资源的回收利用，也没有能够提出含沥青粉等高黏度、遇热易凝固的深井聚磺钻井液废弃泥浆的资源化、无害化处理。
CN 105674298 A公开了一种钻井废弃泥浆干化煅烧处理系统，包括回转式干化煅烧装置、回转驱动机构和回转支撑机构，回转式干化煅烧装置穿过回转驱动机构和回转支撑机构，回转式干化煅烧装置的干化端设有原料送料系统和干化供热装置，回转式干化煅烧装置的煅烧端设有煤粉燃烧器和螺旋输送机，回转式干化煅烧装置倾斜设置，干化端高于煅烧端，干化供热装置的出气口与回转式干化煅烧装置的热风进口连接，煤粉燃烧器的燃烧端伸入煅烧端内，回转式干化煅烧装置的中部连接有除尘净化系统。该发明能快速、高效、便捷的实现钻井废弃泥浆的处理，可解决钻井废弃泥浆的污染问题。但该发明没有能够实现废泥浆中如重晶石、热等资源的回收利用，也没有能够提出含磺化酚醛树脂、沥青粉、重晶石等高黏度、遇热易凝固的深井聚磺钻井液废弃泥浆的资源化、无害化处理。
CN 105888614A公开了一种油气田钻井废弃泥浆处理装置，包括窑体头部、窑体中段和窑体尾部，窑体中段与窑体头部和窑体尾部均转动连接，窑体中段下方设有回转驱动机构，窑体头部前部设有煤粉下料管、物料下料管、煤粉进风管和物料进风管，煤粉下料管上端安装有煤粉料斗，物料下料管上端安装有物料料斗，煤粉进风管进风口连接有煤粉鼓风机，物料进风管的进风口连接有物料鼓风机，窑体头部设有点火口；窑体尾部底部设有出料口，窑体尾部上部设有排气口，排气口上连接有气体净化系统。该发明实现了钻井废弃物无害化处理，处置混合物符合国家土壤质量的三级标准，各组件高度集成，装置占地面积小，可集中连续进行，处理效率高，但没有涉及尾气处理系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能快速、高效、便捷的实现资源化、无害化处理含磺化酚醛树脂、沥青粉、重晶石等高黏度、遇热易凝固的深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑经上料机从上部进入冷却换热干化炉内，与经冷却换热干化炉下部的气体分布器均匀分布后的高热气体逆向接触，将废弃泥浆及钻屑预热至200℃以上，对其进行干化处理，所述的高热气体来自高温热解炉，并经二次燃烧器燃烧处理，其温度为850～1100℃；经干化处理后的废弃泥浆及钻屑落入位于冷却换热干化炉底部的收集仓中，然后在干化料进料装置作用下从炉尾进入高温热解炉内，与从高温热解炉的炉头进入的高热空气逆向接触，将废弃泥浆及钻屑加热至600～800℃，其进行氧化热解处理，所述的高热空气的温度为650～850℃；热解后的残渣落入热渣收集装置内，与来自供气风机的空气进行热交换后输送至收集点达标外排，热交换后的空气经燃烧室加热后经热空气喷嘴进入高温热解炉内，对废弃泥浆及钻屑进一步进行氧化热解处理，热解后的重晶石粉从高温热解炉的炉尾落入收集槽中回收；从冷却换热干化炉顶部排出的废气依次经三级旋风分离器、布袋除尘器、二级喷淋塔、水膜除尘器处理后达标外排，重晶石粉落入三级旋风分离器下方的重晶石收集槽中回收。
上述处理方法中，干化处理后的废弃泥浆及岩屑的含水率为40％以下。
上述处理方法中，所述高温热解炉以1～5转/分钟的转速旋转，在其旋转过程中，高温热解炉内的破碎装置、防粘结装置将进入的废弃泥浆及钻屑进一步破碎后，与从高温热解炉的炉头进入的高热空气逆向接触。
上述的深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑含磺化酚醛树脂、沥青粉、重晶石，其含水率达85％以上。
本发明将含磺化酚醛树脂、沥青粉、重晶石等高黏度、遇热易凝固的深井聚磺废弃泥浆及岩屑，由高热尾气在冷却换热干化炉换热初步干化至含水率低于40％后，利用高热空气将其加热至600～800℃后进行高温热解。高热空气由空气经热解产生的热渣换热后进一步加热生成，换热冷却后的热渣可集中收集。重晶石可通过重晶石收集槽及三级旋风分离器回收；冷却至250℃以下的高热尾气经除尘、洗涤等处理后可达标排放。
本发明的有益效果如下：
1、本发明将深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑与来自高温热解炉并经二次燃烧器燃烧处理的废气在冷却换热干化炉接触、急冷，解决了热解废气的处理难题，实现了深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑在高温热解处理前的初步干化、尾气的快速降温及较大程度的热能回收再利用，同时可消除二噁英及有机废气等对大气的污染。
2、本发明将热渣收集装置内的热渣与空气进行热交换，回收了高温热解处理后残渣中的热能，减少了热污染。
3、本发明的高温热解炉内采用搅拌装置和防粘结装置的组合方式，消除了深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑遇热后急剧硬化、粘结的难题，使处理装置能够长周期平稳运行。
4、本发明利用冷却换热干化炉底部的气体分布器，实现了深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑与从二次燃烧器出来高热气体的充分接触，强化了物料与热气体之间的传热功效。
5、本发明经过三级旋风除尘、布袋除尘、二级喷淋、水膜除尘处理，实现了废气的达标处理。
6、本发明从根源解决废弃泥浆中资源重复利用和减量化、无害化、一次性处理达标排放的要求，使难处理的高粘高污染的深井聚磺废泥浆及钻屑无害化处理更容易，同时实现了深井聚磺废泥浆及钻屑的高温热解处理与重晶石资源的回收利用，处理后的残渣可作为油田井场建设中的路基材料，回收的重晶石可再利用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中：1、上料机；2、冷却换热干化炉；3、二次燃烧器；4、三级旋风分离器；5、重晶石收集槽；6、布袋除尘器；7、脱硫塔；8、水膜除尘器；9、燃气储罐；10、燃烧室；11、供气风机；12、热空气喷嘴；13、热渣收集装置；14、防粘结装置；15、高温热解炉；16、收集槽；17、破碎装置；18、干化料进料装置；19、收集仓；20、气体分布器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
如图1所示，将含磺化酚醛树脂、沥青粉、重晶石且含水率达85％以上的深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑用上料机1从冷却换热干化炉2的上部输送入冷却换热干化炉2内，开启冷却换热干化炉2内的搅拌装置。来自高温热解炉15并经二次燃烧器3燃烧处理后温度为850～1100℃的高热气体经冷却换热干化炉2下部的气体分布器20均匀分布后，进入冷却换热干化炉2内。进入的冷却换热干化炉2内的废弃泥浆及钻屑与进入冷却换热干化炉2内的高热气体逆向充分接触，将废弃泥浆及钻屑预热至200℃以上，对其进行干化处理，使废弃泥浆及钻屑的含水率降低至40％以下后，废弃泥浆及钻屑下落入位于冷却换热干化炉2底部的收集仓19中。干化过程中产生的温度低于250℃的废气从冷却换热干化炉2顶部排出，经三级旋风分离器4、布袋除尘器6、脱硫塔7及水膜除尘器8处理后外排，重晶石粉落入三级旋风分离器4下方的重晶石收集槽5中回收。
将收集仓19中干化处理后温度为180℃以上的废弃泥浆及钻屑在干化料进料装置18的作用下从高温热解炉15的炉尾输送到高温热解炉15内，启动高温热解炉15使其以5转/分钟的转速旋转。在高温热解炉15旋转的过程中，高温热解炉15内的破碎装置17和防粘结装置14将进入高温热解炉15的废弃泥浆及钻屑进一步破碎，同时消除了废弃泥浆及钻屑遇热后急剧硬化、粘结的难题，使处理装置能够长周期平稳运行。破碎后的废弃泥浆及钻屑与从高温热解炉15炉头内的热空气喷嘴12进入的温度为650～850℃的高热空气逆向接触，将废弃泥浆及钻屑加热至600～800℃，对其中的有机物进行高温氧化热解处理。热解后的残渣落入热渣收集装置13内，残渣下落过程中与来自供气风机11的空气进行热交换，热交换后的残渣输送至收集点达标外排，热交换后的空气经燃烧室10加热至150℃以上后再通过安装在高温热解炉15炉头的热空气喷嘴12进入高温热解炉15内，对废弃泥浆及钻屑进行氧化热解处理，以实现热量的循环利用，减少能量消耗。废弃泥浆及钻屑热解后生成的有机废气从高温热解炉15的炉尾排出，经二次燃烧器3燃烧处理后温度升高至850～1100℃，通过气体分布器20均匀分布后再进入到冷却换热干化炉2中对废弃泥浆及钻屑进行干化处理，使产生的热量循环利用，较大程度的热能回收，同时可消除二噁英及有机废气等对大气的污染。废弃泥浆及钻屑经高温热解炉15氧化热解后，重晶石粉从高温热解炉15的炉尾落入收集槽16中回收。
发明人依照上述方法，对塔里木某油气田深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑进行了高温热解处理，对产生的废气、废渣进行了检测，检测结果见表1和表2。
表1废气检测结果
表2废渣及水浸出后的检测结果
通过上述表1和表2的检测结果可以看出，深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑采用本发明方法处理后残渣及废气均达到相关控制标准。
Claims (4)
1.一种深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的处理方法，其特征在于：深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑经上料机（1）从上部进入冷却换热干化炉（2）内，与经冷却换热干化炉（2）下部的气体分布器（20）均匀分布后的高热气体逆向接触，将废弃泥浆及岩屑预热至200℃以上，对其进行干化处理，所述的高热气体来自高温热解炉（15），并经二次燃烧器（3）燃烧处理，其温度为850～1100℃；经干化处理后的废弃泥浆及岩屑落入位于冷却换热干化炉（2）底部的收集仓（19）中，然后在干化料进料装置（18）作用下从炉尾进入高温热解炉（15）内，与从高温热解炉（15）的炉头进入的高热空气逆向接触，将废弃泥浆及岩屑加热至600～800℃，对废弃泥浆及岩屑进行氧化热解处理，所述的高热空气的温度为650～850℃；热解后的残渣落入热渣收集装置（14）内，与来自供气风机（11）的空气进行热交换后输送至收集点达标外排，热交换后的空气经燃烧室（10）加热后经热空气喷嘴（12）进入高温热解炉（15）内，对废弃泥浆及岩屑进一步进行氧化热解处理，热解后的重晶石粉从高温热解炉（15）的炉尾落入收集槽（16）中回收；从冷却换热干化炉（2）顶部排出的废气依次经三级旋风分离器（4）、布袋除尘器（6）、二级喷淋塔（7）、水膜除尘器（8）处理后达标外排，重晶石粉落入三级旋风分离器（4）下方的重晶石收集槽（5）中回收。
2.根据权利要求1所述的深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的处理方法，其特征是：所述干化处理后的废弃泥浆及岩屑的含水率为40%以下。
3.根据权利要求1所述的深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的处理方法，其特征是：所述高温热解炉（15）以1～5转/分钟的转速旋转，在其旋转过程中，高温热解炉（15）内的破碎装置（17）、防粘结装置（14）将进入的废弃泥浆及岩屑进一步破碎后，与从高温热解炉（15）的炉头进入的高热空气逆向接触。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的处理方法，其特征是：所述的深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑含磺化酚醛树脂、沥青粉、重晶石，其含水率达85%以上。
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