CN108640218A - 一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用。其技术方案是：包括超声波处理、废弃钻井液离心、固液相分离三个步骤，超声波处理时间分别为15 min~60 min，超声波处理频率为18 kHz~25kHz；所述离心机离心时间为10min~60 min，离心机离心转速为2000 r/min~4000 r/min；废弃钻井液固液相分离的方法为对离心机离心后的废弃钻井液进行分离。本发明的有益效果是：本发明与常规的板框压滤、高速离心等钻井液固液分离方法相比，本发明提供的废弃钻井液固液分离处理方法，采用超声波处理、废弃钻井液离心、固液相分离，处理工艺简单，可操作性强，且处理成本较低，特别适用于石油与天然气勘探开发过程中废弃钻井液的无害化处理与资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井液固液分离处理方法，特别涉及一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用。
背景技术
钻井液是钻井工程的“血液”，其主要功能包括清洁井底、携带岩屑、冷却和润滑钻头钻柱、平衡地层压力、保持井壁稳定、悬浮岩屑与加重剂、有效传递水力功率、承受钻杆套管的部分重力、提供所钻地层资料以及水力辅助破岩等。但随着我国环保法律法规的不断完善及环保要求的不断提高，废弃钻井液已成为钻井工程的主要污染源之一，以目前国内16个主要油气田为例，每年钻井总井数约2余万口，单井的废弃钻井液接近300m3，钻井过程中产生的废弃钻井液数量巨大。
最初采用的废弃钻井液处理方法为直接填埋或回注地层等，这对土壤、地表和地下水极易造成严重的污染，对人类健康也会产生直接或间接的影响。我国于2015年1月1日起实施新环保法则要求废弃钻井液必须达到国家污水综合排放标准，这就要求必须在废弃钻井液固液分离的基础上，进行废弃钻井液的无害化处理或资源化利用。废弃钻井液是一种由粘土、钻井液处理剂（护胶剂、降滤失剂等）、加重材料及钻屑等组成的多相稳定胶状悬浮体，目前通常在废弃钻井液中加入破乳剂或絮凝剂等化学试剂，破坏废弃钻井液的胶体稳定性，才能够利用板框压滤、高速离心等方法实现废弃钻井液的有效固液分离。但加入破乳剂或絮凝剂等化学试剂，不但增加了废弃钻井液无害化处理成本，而且由于钻井液组分理化性能的改变，限制了重晶石、分离液相的资源化回收再利用。
发明专利“一种废弃泥浆处理装置及方法”（公开号为CN105570905A）公开了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。该发明满足了一次性处理达标排放的要求，无需再做二次处理，更容易满足环保要求。但是该方法仅对废弃泥浆进行煅烧处理，没有能够实现废弃泥浆中重晶石、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、无害化处理方法。
发明专利“一种钻井废弃泥浆无害化处理方法”（公开号为CN1944280A）公开了一种钻井废弃泥浆无害化处理方法，其具体步骤是向泥浆池中搅拌加入盐酸、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，然后在搅拌中加入漂白粉、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、硫酸铝、明矾、石膏粉或氧化镁中至少一种吸附剂吸附废弃泥浆中的水分，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。
发明专利“一种深井聚磺钻井液废弃泥浆及岩屑的处理装置”（公开号为CN107165594A）公开了一种处理装置，该处理装置由上料机、冷却换热干化炉、二燃室、三级旋风分离器、重晶石收集槽、布袋除尘器、脱硫塔、水膜除尘器、燃气储罐、燃烧室、供气风机、热空气喷嘴、热交换装置、防粘结装置、高温热解炉、收集槽、干化料进料装置、收集仓、气体分布器、进料装置连接构成。该装置一定程度上实现了深井聚磺钻井液废弃泥浆及钻屑的资源化、无害化处理，对部分钻井液中的重晶石进行了回收利用，但处理装置组成复杂，处理工艺繁杂、成本高。
上述几种废弃钻井液处理方法都存在着自身的局限性，如固液分离处理工艺复杂、成本高、存在环境隐患、无害化处理或资源化利用难度大等问题，其推广和应用受到了限制。另外，固液分离处理后的废弃钻井液中的价值成分也未进行资源化利用或仅实现部分利用，没有最大限度地实现废弃钻井液的无害化处理、资源化利用，难以满足石油钻井工业的清洁生产要求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，处理工艺简单，可操作性强，且处理成本较低，特别适用于石油与天然气勘探开发过程中废弃钻井液的无害化处理与资源化利用。
其技术方案是：包括超声波处理、废弃钻井液离心、固液相分离三个步骤，超声波处理是将废弃钻井液输送至超声波处理装置水槽中，将超声波处理震板等间距放入超声波处理装置水槽，对废弃钻井液进行超声波处理，超声波处理时间分别为15 min~60 min，超声波处理频率为18 kHz~25kHz；废弃钻井液离心是指将超声波处理后的废弃钻井液通入到离心机中，对超声波处理后的废弃钻井液进行离心，所述离心机离心时间为10min~60 min，离心机离心转速为2000 r/min~4000 r/min；固液相分离是指对离心机离心后的废弃钻井液进行分离。
优选的，取废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为2000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为30％。
优选的，取废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为2000 r/min，离心时间为20 min，分离固相百分数为33％，离心机转速为2000 r/min，离心时间为40 min，分离固相百分数为34％，离心机转速为2000 r/min，离心时间为60 min，分离固相百分数为37％。
优选的，取废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为3000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为43％，在离心机转速为4000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为45％。
优选的，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为18 kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为56％。
优选的，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为20kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为61％。
优选的，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为62％。
优选的，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为15 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为61％。
优选的，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为30 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为69％。
优选的，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为60 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为75％
本发明的有益效果是：本发明与常规的板框压滤、高速离心等钻井液固液分离方法相比，本发明提供的废弃钻井液固液分离处理方法，采用超声波处理、废弃钻井液离心、固液相分离，在不添加任何化学试剂前的提下，即可完成废弃钻井液的破胶脱稳、固液分离处理，尤其是降低了微纳米固相颗粒的含量，固相颗粒降低率≥30%。此外，利用该方法得到的废弃钻井液固相、液相的理化性能未发生改变，且没有引入二次污染物，有助于实现重晶石、液相的资源化回收再利用，本发明公开的废弃钻井液固液分离处理方法，处理工艺简单，可操作性强，且处理成本较低，特别适用于石油与天然气勘探开发过程中废弃钻井液的无害化处理与资源化利用。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明包括超声波处理、废弃钻井液离心、固液相分离三个步骤，超声波处理将废弃钻井液输送至超声波处理装置水槽中，将超声波处理震板等间距放入超声波处理装置水槽，对废弃钻井液进行超声波处理，超声波处理时间分别为15 min~60 min，超声波处理频率为18 kHz~25kHz；废弃钻井液离心方法是将超声波处理后的废弃钻井液通入到离心机中，对超声波处理后的废弃钻井液进行离心，所述离心机离心时间为10min~60 min，离心机离心转速为2000 r/min~4000 r/min；废弃钻井液固液相分离的方法为对离心机离心后的废弃钻井液进行分离。
废弃钻井液是指石油与天然气勘探开发过程中产生的各种废弃钻井液，考虑到超声波更好地发挥固液分离处理作用，优选情况下，所述钻井液为废弃水基钻井液。
所述水基钻井液是以水为连续介质并添加各种处理剂所组成的多相分散体系。所述水基钻井液可以为本领域技术人员所熟知的各种水基钻井液，例如所述水基钻井液可以为选自聚合物钻井液、聚磺钻井液、强抑制钻井液、阳离子钻井液、复合盐钻井液中的一种或多种。
根据破坏废弃钻井液胶体稳定性和降低废弃钻井液中的微纳米固相颗粒含量，优选参数下，所述超声波处理时间分别为15 min、30 min、60 min，所述超声波处理频率为18kHz、20 kHz、25kHz。其中，所述超声波处理时间可以为任意处理时间，根据超声波处理时间的经济成本及时间成本，优选地，所述超声波处理时间为15 min、30 min、60 min；根据破坏废弃钻井液胶体稳定性，优选情况下，所述超声波处理频率为18 kHz、20 kHz、25kHz。
废弃钻井液离心方法是将超声波处理后的废弃钻井液通入到离心机中，对超声波处理后的废弃钻井液进行离心，根据提高废弃钻井液的固液相分离效果，优选参数下，所述离心机离心时间为20 min、40 min、60 min，所述离心机离心转速为2000 r/min、3000 r/min、4000 r/min。其中，所述离心机离心时间可以为任意处理时间，根据离心效果，优选地，所述离心机离心时间为20 min、40 min、60 min；根据最大限度的分离废弃钻井液固液相，优选情况下，所述离心机离心转速为2000 r/min、3000 r/min、4000 r/min。
实施例1：未经超声波处理时废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，取一定量废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为2000 r/min，离心时间为10 min，采用电子天平对离心后的样本的固相质量进行测量，并计算分离出的固相质量占样本质量的百分数，分离固相百分数为30％，如表1。
实施例2：未经超声波处理时，不同离心机离心时间下废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，根据离心机处理实施例1的方法，不同的是，分别采用20min、40 min、60 min代替10 min，从而得到不同离心时间下废弃聚磺钻井液分理出的固相质量占样本质量的百分数，取一定量废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为2000 r/min，离心时间为20 min，分离固相百分数为33％，离心机转速为2000 r/min，离心时间为40min，分离固相百分数为34％，离心机转速为2000 r/min，离心时间为60 min，分离固相百分数为37％，如表1。
实施例3：未经超声波处理时，不同离心机离心转速下废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，根据离心机处理实施例1的方法，不同的是，分别采用20min、40 min、60 min代替10 min，从而得到不同离心时间下废弃聚磺钻井液分理出的固相质量占样本质量的百分数，取一定量废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为3000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为43％，在离心机转速为4000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为45％，如表1。
表1 废弃聚磺钻井液不同离心机参数的处理效果比较
实施例4：经过超声波处理后，不同超声波处理频率下，废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，采用电子天平对离心后的样本的固相质量进行测量，并计算分离出的固相质量占样本质量的百分数，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为18 kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为56％，如表2。
实施例5：经过超声波处理后，不同超声波处理频率下，废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为20kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为61％，如表2。
实施例6：经过超声波处理后，不同超声波处理频率下，废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为62％，如表2。
表2 废弃聚磺钻井液不同超声波频率处理后的效果比较
实施例7：经过超声波处理后，不同超声波处理时间下，废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，采用电子天平对离心后的样本的固相质量进行测量，并计算分离出的固相质量占样本质量的百分数，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为15 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为61％，如表3。
实施例8：经过超声波处理后，不同超声波处理时间下，废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，采用电子天平对离心后的样本的固相质量进行测量，并计算分离出的固相质量占样本质量的百分数，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为30 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为69％，如表3。
实施例9：经过超声波处理后，不同超声波处理时间下，废弃聚磺钻井液经过离心机处理可分离出的固相含量百分数，采用电子天平对离心后的样本的固相质量进行测量，并计算分离出的固相质量占样本质量的百分数，取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为60 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为75％，如表3。
表3 废弃聚磺钻井液不同超声波处理时间处理后的效果比较
本发明与常规的板框压滤、高速离心等钻井液固液分离方法相比，本发明提供的废弃钻井液固液分离处理方法，采用超声波处理、废弃钻井液离心、固液相分离，在不添加任何化学试剂前的提下，即可完成废弃钻井液的破胶脱稳、固液分离处理，尤其是降低了微纳米固相颗粒的含量，固相颗粒降低率≥30%。此外，利用该方法得到的废弃钻井液固相、液相的理化性能未发生改变，且没有引入二次污染物，有助于实现重晶石、液相的资源化回收再利用，本发明公开的废弃钻井液固液分离处理方法，处理工艺简单，可操作性强，且处理成本较低，特别适用于石油与天然气勘探开发过程中废弃钻井液的无害化处理与资源化利用。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：包括超声波处理、废弃钻井液离心、固液相分离三个步骤，超声波处理是将废弃钻井液输送至超声波处理装置水槽中，将超声波处理震板等间距放入超声波处理装置水槽，对废弃钻井液进行超声波处理，超声波处理时间分别为15 min~60 min，超声波处理频率为18 kHz~25kHz；废弃钻井液离心是将超声波处理后的废弃钻井液通入到离心机中，对超声波处理后的废弃钻井液进行离心，所述离心机离心时间为10min~60 min，离心机离心转速为2000 r/min~4000 r/min；固液相分离是指对离心机离心后的废弃钻井液进行分离。
2.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为2000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为30％。
3.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为2000 r/min，离心时间为20 min，分离固相百分数为33％，离心机转速为2000 r/min，离心时间为40 min，分离固相百分数为34％，离心机转速为2000 r/min，离心时间为60 min，分离固相百分数为37％。
4.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液于离心机中，在离心机转速为3000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为43％，在离心机转速为4000 r/min，离心时间为10 min，分离固相百分数为45％。
5.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为18 kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为56％。
6.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为20kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为61％。
7.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为30 min，将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为62％。
8.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为15 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为61％。
9.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为30 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为69％。
10.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液固液分离处理方法及应用，其特征是：取废弃聚磺钻井液输送于超声波处理装置液体储罐中，超声波处理频率为25kHz，超声波处理时间为60 min；将处理后的废弃聚磺钻井液转移到离心机中，在离心机转速2000 r/min下离心20 min，分离固相百分数为75％。
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