CN109721219A - 一种钻井废弃油基泥浆的处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钻井废弃油基泥浆的处理方法及系统，方法步骤包括：对钻井废弃油基泥浆进行预处理，以去除泥浆以外的杂物；向预处理后的泥浆中加入烧碱溶液和表面活性剂溶液，析出泥浆中的原油，实现调制造浆；该烧碱溶液和表面活性剂溶液浓度均为3％‑5％，相对于泥浆的体积分数分别为3％‑5％和0.2％‑0.6％；将调制好的泥浆进行气浮除油；向气浮除油后的泥浆中加入PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液，以进行絮凝沉降；该PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液浓度分别为10％‑20％和0.1％‑0.2％，相对于泥浆的体积分数均为1％‑2％；将絮凝后的泥浆进行固液分离；将固液分离后的液体进行油水分离，最终回收浮油。

Description

一种钻井废弃油基泥浆的处理方法及系统

技术领域

本发明属于油气田开采领域的钻井废弃油基泥浆环保治理领域，涉及一种钻井废弃油基泥浆的处理方法及系统，具体涉及一种通过化学洗涤技术对钻井废弃油基泥浆进行无害化处理的方法及系统。

背景技术

随着我国钻井深度、难度的不断增加，以柴油、原油等为连续相的油基泥浆应用越来越广泛，但随之而来产生的钻井废弃油基泥浆也越来越多。目前在我国钻井废弃泥浆的存量大，同时每年也有较大新增量。这些污染的直接排放会造成污染物扩散，引起大面积土壤、地下水和大气污染，将进一步对动植物的生命健康造成威胁。

目前针对钻井废弃油泥浆的处理方法主要有焚烧法、生物处理法、溶剂萃取法等。焚烧法处理钻井废弃油基泥浆不可避免产生大量的空气污染，处理过程中产生二次污染，处理更加复杂；生物处理法的处理效果多受到时间与自然的限制，处理周期长且受自然环境变化影响大，环境适用性较差；溶剂萃取法能对钻井废弃油基泥浆进行较好处理，同时还可实现原油、柴油等资源的回收再利用，但是对原油、柴油的清除效果不够彻底。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种钻井废弃油基泥浆的处理方法及系统，以实现原油、柴油及土壤的资源化回收利用。化学处理过程不产生二次污染，处理周期短，污染物去除彻底，同时可以实现原油、柴油等资源的回收再利用，有较好的环境、社会和经济效益。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种钻井废弃油基泥浆的处理方法，其步骤包括：

对钻井废弃油基泥浆进行预处理，以去除泥浆以外的杂物；

向预处理后的泥浆中加入烧碱溶液和表面活性剂溶液，析出泥浆中的原油，实现调制造浆；该烧碱溶液和表面活性剂溶液浓度均为3％-5％，相对于泥浆的体积分数分别为3％-5％和 0.2％-0.6％；

将调制好的泥浆进行气浮除油；

向气浮除油后的泥浆中加入PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液，以进行絮凝沉降；该PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液浓度分别为10％-20％和0.1％-0.2％，相对于泥浆的体积分数均为1％-2％；

将絮凝后的泥浆进行固液分离；

将固液分离后的液体进行油水分离，最终回收浮油。

进一步地，所述预处理包括将钻井废弃油基泥浆过振动筛，去除的杂物包括人造垃圾物、树枝树根、杂草、石块。

进一步地，钻井废弃油基泥浆在进行调制造浆之前，进行计量并通过永磁体除去钻井废弃油基泥浆中的铁质杂质。

进一步地，表面活性剂选用特制的9PS表面活性剂，其分子式为RO(CH₂CH₂O)_n-SO₃Na，相比目前市场常见表面活性剂，9PS表面活性剂在常温下洗油效率较高。

进一步地，加入烧碱溶液和表面活性剂溶液后，设置搅拌器转速20-30r/min，搅拌10-20min。

进一步地，气浮除油的方法为将调制好的泥浆泵输至汽浮装置中，以压缩空气作为气源进行汽浮20-30min，回收浮至泥浆表面的浮油。

进一步地，絮凝沉降的方法为将气浮除油后的泥浆泵输至絮凝沉降罐，与加入的PAC絮凝剂和PAM混凝剂溶液搅拌5-10min。

进一步地，絮凝沉降罐上方配备有振动筛，气浮除油后的泥浆在进入絮凝沉降罐之前先过振动筛，进一步除去其中的颗粒物。

进一步地，将絮凝后的泥浆通过高压泵泵输至板框机进行固液分离，压板时间为20-30min，分离后固相含水率控制在小于30％的范围内。

进一步地，通过油水分离器进行油水分离，分离后的油进入储油罐，分离后的水进入水处理装置，处理后进入储水罐循环使用。

一种钻井废弃油基泥浆的处理系统，包括：

预处理模块，用于对钻井废弃油基泥浆进行预处理，包括振动筛；

调制造浆模块，用于对预处理后的泥浆进行调制造浆，包括调质造浆罐和卧式逆向双搅拌器；

气浮除油模块，用于对调制好的泥浆进行气浮除油，包括除油器、高压空气压缩机、储油罐以及设置于除油器底部的高压喷头和顶部的自动化链条式刮油器；

絮凝沉降模块，用于对气浮除油后的泥浆进行絮凝沉降，包括絮凝装置和搅拌器；

固液分离模块，用于对絮凝后的泥浆进行固液分离；包括固液分离装置、

油水分离模块，用于对固液分离后的液体进行油水分离，包括油水分离器。

进一步地，还包括计量进料模块，用于对预处理后的泥浆进行计量，包括物料斗、位于物料斗底部的螺旋推进器和位于物料斗出口下方的计量皮带秤。

进一步地，还包括水处理装置，用于处理油水分离后的水，包括铁碳微电解-多能催化氧化装置、除油除泥过滤器、石英砂-活性炭-纤维棉三级过滤装置、反渗透装置；该铁碳微电解-多能催化氧化装置耦合多种不同波长与功率的物理电磁波，并匹配以组合式催化剂系统，实现对废水中有机污染物进行裂解和催化氧化裂解双重作用；该石英砂-活性炭-纤维棉三级过滤装置采用5-10μm的微孔滤膜。

本发明的有益效果如下：

本发明方法通过控制加入的烧碱和9PS表面活性剂的溶液浓度和加入的体积分数，能够最大化析出泥浆中的原油，通过控制加入的PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液，能够使絮凝沉降更为彻底。经过本发明方法的预处理、调制造浆、气浮除油、絮凝沉降、固液分离以及油水分离等一系列工艺处理，还原土中矿物油含量低于3000mg/Kg干污泥，苯并(a)芘低于3mg/kg，可用作农业用土或铺路或制砖。本发明为连续式作业生产，可大大提高设备使用率。本发明的能耗低，天然气耗量2～5m³/吨，电耗15～20KW·h/吨。本发明处理钻井废弃油基泥浆成本为250～300元/吨，该成本低于市场上高温氧化和回转窑热解等技术的处理成本，可产生较大的经济效益。本发明的方法适用于从式井、水平钻井等钻井过程中产生的钻井废弃油基泥浆，处理后固相含油率小于0.3％，含水率小于30％，能够减少环境污染，带来很大的环境效益。

附图说明

图1是实施例的一种钻井废弃油基泥浆的处理方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

本实施例提供一种钻井废弃油基泥浆的处理方法及系统，针对的是油田油气开发过程中产生的大量钻井废弃油基泥浆，该油田将该类废弃油基泥浆集中拉运至固废液处理站安全储存，该站内钻井废弃油基泥浆存量多达20万方，同时每年增量约3～4万方，本发明的处理过程如附图1所示。主要包括：

(1)预处理

将从废弃油基泥浆储存池中获取的废弃油基泥浆通过预处理模块进行预处理，包括利用振动筛筛拣，使大块的人造垃圾物、树枝树根、杂草、石块等杂物去除，该振动筛可选自常见的直线振动筛、滚筒振动筛，本实施例选用筛网孔径3cm的直线振动筛；

(2)物料计量进料

将预处理后的废弃油基泥浆通过计量进料模块进行计量，具体为采用装载机倒入计量进料模块的物料斗，物料斗底部为螺旋输送器，螺旋输送器将物料均匀地输送至料斗出口；在料斗进口处悬挂永磁体，以去除泥浆中的铁质杂质；料斗出口下方为计重皮带秤，连续计量，确保均匀进料，从而降低或避免处理后后产品的质量的波动；物料的进料量决定处理后固相产品的质量指标，从而便于根据物料理化参数调整工艺，本实施例的进料量为4t/h。

(3)调质造浆

计量过的泥浆进入调制造浆模块进行调质造浆处理，具体是进入调质造浆罐后，加入一定量的化学清洗剂，如加入烧碱溶液和9PS表面活性剂(RO(CH₂CH₂O)_n-SO₃Na)溶液，溶液浓度均处于3％-5％范围内即可，相对于泥浆的体积分数分别控制在3％-5％和0.2％-0.6％范围内即可；搅拌20min，本实施例采用的搅拌方式为卧式逆向双搅拌器，使泥浆中的原油充分析出。

(4)气浮除油

将调质后的泥浆输送至气浮除油模块中进行气浮除油处理，具体地送至除油器中气浮30min，气浮时间可根据除油效果决定，气浮气源可选择蒸汽、压缩空气，本实施例选择压缩空气，再经过自动化链条刮板器的刮板刮除浮油至静置仓，溢流回收浮油，除油后的泥浆收集至储油罐中。

(5)絮凝沉降

将储油罐中的泥浆搅拌均匀后泵输至絮凝沉降模块中进行絮凝沉降处理，具体是送至絮凝装置中，加入PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液，搅拌絮凝，该PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液浓度分别处于10％-20％和0.1％-0.2％内即可，相对于泥浆的体积分数均控制在 1％-2％范围内即可。

(6)固液分离

将絮凝后的泥浆输送至固液分离模块中进行固液分离，该气浮除油模块设有高压空气压缩机，可将空气压缩至0.9MPa，除油器底部设有高压喷头，顶部设有自动化链条式刮油器。具体是将絮凝后的泥浆输送至固液分离装置，固液分离装置可选择离心机或板框压滤机，本实施例选择板框压滤机，分离后废水进入油水分离器中，固液分离后的固体堆放晾晒干燥。

(7)油水分离

固液分离后的油水混合物进入油水分离模块中进行油水分离，具体是送至油水分离器中，通过加热、气浮进行油水分离，回收浮油。油水分离器通过加热方式进行油水分离，热源为天然气，油水分离器底部设有排油口和排水口，排水口位置略低于排油口。

(8)水处理

除油后的水通过水处理设备，本实施例的水处理设备包括铁碳微电解-多能催化氧化装置 (耦合多种不同波长与功率的物理电磁波，并匹配以组合式催化剂系统，实现对废水中有机污染物进行裂解和催化氧化裂解双重作用)、除油除泥过滤器、石英砂-活性炭-纤维棉三级过滤装置(采用5-10μm的微孔滤膜)、反渗透装置，处理后进入水储罐循环利用。

本实施例中钻井废弃油基泥浆经过上述处理的结果如下：

1)对固液分离后固相进行采样(样品量：2000g，采样时间：2018.01.15，监测步骤：取适量固相样品经四氯化碳萃取，以4cm比色皿JDS-105U型红外分光测油仪进行测定，分析时间2017.04.02)，监测获得的监测报告显示，处理后固相实现了无害化处置，含油率实测值为0.202％，符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)中含油率＜0.3％；处理后固相统一拉运进行铺垫井场道路，对固相实现了资源化利用。

2)每处理100吨钻井废弃油基泥浆，回收原油15吨，回收油中含固水(BS&W<1％)，处理后废液循环利用，回收油全部交由甲方，实现资源回收利用，每吨原油按2000元计算，年处理20000吨钻井废弃油基泥浆，回收原油3000吨，产生经济效益600万。

3)处理过程中未出现二次污染，处理后烟气实现达标排放符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。

由上述可以说明，本发明提供的钻井废弃油基泥浆的处理方法及系统通过对钻井废弃油基泥浆的化学处理，能够实现较大的环境、经济及社会效益。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种钻井废弃油基泥浆的处理方法，其步骤包括：

对钻井废弃油基泥浆进行预处理，以去除泥浆以外的杂物；

向预处理后的泥浆中加入烧碱溶液和表面活性剂溶液，析出泥浆中的原油，实现调制造浆；该烧碱溶液和9PS表面活性剂溶液浓度均为3％-5％，相对于泥浆的体积分数分别为3％-5％和0.2％-0.6％；

将调制好的泥浆进行气浮除油；

向气浮除油后的泥浆中加入PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液，以进行絮凝沉降；该PAC絮凝剂溶液和PAM混凝剂溶液浓度分别为10％-20％和0.1％-0.2％，相对于泥浆的体积分数均为1％-2％；

将絮凝后的泥浆进行固液分离；

将固液分离后的液体进行油水分离，最终回收浮油。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括将钻井废弃油基泥浆过振动筛，去除的杂物包括人造垃圾物、树枝树根、杂草、石块；钻井废弃油基泥浆在进行调制造浆之前，进行计量并通过永磁体除去钻井废弃油基泥浆中的铁质杂质。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂选用9PS表面活性剂，其分子式为RO(CH₂CH₂O)n-SO₃Na。

4.权利要求1所述的方法，其特征在于，加入烧碱和表面活性剂溶液后，设置搅拌器转速20-30r/min，搅拌10-20min。

5.权利要求1所述的方法，其特征在于，气浮除油的方法为将调制好的泥浆泵输至汽浮装置中，以压缩空气作为气源进行汽浮20-30min，回收浮至泥浆表面的浮油。

6.权利要求1所述的方法，其特征在于，絮凝沉降的方法为将气浮除油后的泥浆泵输至絮凝沉降罐，与加入的PAC絮凝剂和PAM混凝剂溶液搅拌5-10min；其中，絮凝沉降罐上方配备有振动筛，气浮除油后的泥浆在进入絮凝沉降罐之前先过振动筛，进一步除去其中的颗粒物。

7.权利要求1所述的方法，其特征在于，将絮凝后的泥浆通过高压泵泵输至板框机进行固液分离，压板时间为20-30min，分离后固相含水率控制在小于30％的范围内。

8.权利要求1所述的方法，其特征在于，通过油水分离器进行油水分离，分离后的油进入储油罐，分离后的水进入水处理装置，处理后进入储水罐循环使用。

9.一种钻井废弃油基泥浆的处理系统，包括：

预处理模块，用于对钻井废弃油基泥浆进行预处理，包括振动筛；

调制造浆模块，用于对预处理后的泥浆进行调制造浆，包括调质造浆罐和卧式逆向双搅拌器；

气浮除油模块，用于对调制好的泥浆进行气浮除油，包括除油器、高压空气压缩机、储油罐以及设置于除油器底部的高压喷头和顶部的自动化链条式刮油器；

絮凝沉降模块，用于对气浮除油后的泥浆进行絮凝沉降，包括絮凝装置和搅拌器；

固液分离模块，用于对絮凝后的泥浆进行固液分离；包括固液分离装置、

油水分离模块，用于对固液分离后的液体进行油水分离，包括油水分离器。

10.权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括计量进料模块，用于对预处理后的泥浆进行计量，包括物料斗、位于物料斗底部的螺旋推进器和位于物料斗出口下方的计量皮带秤；

还包括水处理装置，用于处理油水分离后的水，包括铁碳微电解-多能催化氧化装置、除油除泥过滤器、石英砂-活性炭-纤维棉三级过滤装置、反渗透装置；该铁碳微电解-多能催化氧化装置耦合多种不同波长与功率的物理电磁波，并匹配以组合式催化剂系统，实现对废水中有机污染物进行裂解和催化氧化裂解双重作用；该石英砂-活性炭-纤维棉三级过滤装置采用5-10μm的微孔滤膜。