CN110078322B - 油气田废弃钻井泥浆的处理方法 - Google Patents

油气田废弃钻井泥浆的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其包括如下步骤：将废弃钻井泥浆进行稀释后，加入化学破乳剂进行脱稳；加入吸附剂进行吸附后，加入絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉淀；进行固液分离，液相部分调节pH值后达标排放或循环利用，固相部分加入固化剂进行无害化处理后回收再利用。本发明相比于单纯采用化学破乳和絮凝的方法，由于在中间步骤加入硅藻精土进行吸附处理，能够使得分离出液相中COD值进一步地降低；2、本发明采用的药剂用量少，成本低廉，并且对环境不会造成二次污染。

Description

油气田废弃钻井泥浆的处理方法
技术领域
本发明涉及一种油气田废弃钻井泥浆的处理方法，属于环境工程及材料技术领域。
背景技术
油气田钻井是为了寻找和证实含油气的构造，探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量，取得油田的地质资料和开发数据，将油气开采到地面上来。钻井根据钻井目的与任务不同，可分为探井和开发井，而在钻井过程中，钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液按组成成分可以分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。钻井泥浆是广泛使用的钻井液，它能起到平衡地层压力、携带悬浮钻屑、清洗井底、井壁稳定、页岩抑制性能、冷却钻头、润滑钻具及传递动力等作用。
在钻完井过程中随着钻井泥浆的不断循环恶化，会产生大量的废弃钻井泥浆，它是一种含粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑、重金属的多相稳态胶体悬浮体系。在石油与天然气勘探开发过程中产生的大量废弃钻井泥浆，其中的污染物成分对环境的危害很大，如果不对其加以处理，使其任意排放，或者管理、处理不当，长期堆积经雨水淋滤深入地下，将对周边的土壤、植被、地表水和地下水造成严重污染，给人类的生产生活带来潜在的危害，而且环境污染反过来也会制约石油工业的发展。
废弃钻井泥浆根据钻井施工中所用的钻井泥浆的不同可以分为废弃水基泥浆、废弃油基泥浆和废弃合成基泥浆。国内外对于废弃钻井泥浆的处理方法通常有：直接排放法、循环使用法、固液分离法、固化法、MTC技术、土地耕作法、回注法、填埋法、回收利用法、化学破乳法、声化破乳法、生物修复处理法、热蒸馏法、溶剂萃取法、超临界流体萃取法、焚烧法等。以上这些方法往往有着许多不足之处，如处理时间长、成本高、效果差等。因此迫切需要开发一种新的方法来解决这一问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种油气田废弃钻井泥浆的处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其包括如下步骤：
将废弃钻井泥浆进行稀释后，加入化学破乳剂进行脱稳；
加入吸附剂进行吸附后，加入絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉淀；
进行固液分离，液相部分调节pH值后达标排放或循环利用，固相部分加入固化剂进行无害化处理后回收再利用。
作为优选方案，所述稀释的方法具体为：在废弃钻井泥浆中加入两倍体积的水进行稀释。
作为优选方案，所述化学破乳剂为质量分数为10％的硫酸铝水溶液，加入量为稀释后的废弃钻井泥浆体积的9％。
作为优选方案，所述脱稳的温度为25℃，
作为优选方案，所述吸附剂为硅藻精土；所述硅藻精土的硅藻粒径为5～22μm，硅藻形状为圆筛形或直链形，非晶体SiO2含量为79％，比表面积为21m2/g，含水率经干燥后小于5.5％，灼烧失量小于4％，紧堆密度为0.3～0.5g/cm3；所述硅藻精土的加入量为每升废弃钻井泥浆中加入12g。
作为优选方案，所述吸附的温度为25℃。
作为优选方案，所述的絮凝剂为聚合氯化铝，加入量为稀释后废弃钻井泥浆的质量的1％；所述助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为稀释后废弃钻井泥浆的质量的0.5‰。
作为优选方案，絮凝沉淀的温度为25℃。
作为优选方案，所述固液分离的方法为离心分离，离心转速为8000rpm。
作为优选方案，所述液相部分的pH值调节为6～9。
硅藻精土(如图1所示)具有体积轻、孔隙度高、比表面积大、吸附性强、坚固、隔音、隔热、耐酸、化学性质稳定和热传导性低等一系列优良特性。经过提纯的硅藻精土相比于原土吸附性能更强，应用范围也更广，可以作为生活污水、工业废水等废弃液的污水处理剂。所以将硅藻精土作为一种吸附剂，并联用化学处理的方法，开发一种无害化的废弃钻井泥浆不落地处理的技术来解决废弃钻井泥浆的污染问题。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明相比于单纯采用化学破乳和絮凝的方法，由于在中间步骤加入硅藻精土进行吸附处理，能够使得分离出液相中COD值进一步地降低；
2、本发明采用的药剂用量少，成本低廉，并且对环境不会造成二次污染；
3、本发明采用物理化学复合处理的方法，使处理后的液相中COD值和所测重金属含量达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的排放要求；
4、本发明采用的方法，使得固液分离的固相物质加入固化剂进行无害化处理后可以回用制砖或者作为集料进行道路面层的施工；
5、本发明在使得在处理废弃钻井泥浆使得其中污染物降低的同时，减少了废弃钻井泥浆的体积，实现了减量化的要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明所选用的硅藻精土扫描电镜图像；
图2为本发明处理废弃钻井泥浆的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种某油气田的废弃钻井泥浆的处理方法，如图2所示，具体步骤如下：
(1)对废弃钻井泥浆加水稀释进行预处理：取废弃钻井泥浆20mL置于烧杯中，测定泥浆的pH值为7.91，加入自来水40mL稀释至60mL，并搅拌均匀，测定稀释后泥浆的质量为77.5g。
(2)向预处理完成后的泥浆中加入化学破乳剂对泥浆进行脱稳：配制10％的硫酸铝溶液，取9％(占稀释后泥浆体积的百分比)的硫酸铝溶液5.4mL加入泥浆中，将烧杯置于DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中，保持试验温度为25℃，调节转速旋钮至30刻度处搅拌5min，后调节转速旋钮至20刻度处搅拌10min，搅拌完成后静置30min，完成破乳。
(3)向脱稳后的泥浆中加入吸附剂对污染物进行吸附：按12g/L的硅藻精土的掺量加入硅藻精土720mg，将烧杯置于DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中，保持试验温度为25℃，调节转速旋钮至25刻度处搅拌1h，搅拌完成后从搅拌器中取出，置于室温下静置1h，完成吸附。
(4)在吸附完成后的泥浆中加入絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉淀：按稀释后泥浆质量的1％和0.5‰分别加入PAC(聚合氯化铝)和CPAM(阳离子型聚丙烯酰胺)，根据之前测得的稀释后泥浆的质量，可以确定加入的PAC为775mg，加入CPAM38.8mg，将烧杯置于DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中，保持试验温度为25℃，调节转速旋钮至30刻度处搅拌5min，后调节转速旋钮至20刻度处搅拌10min，搅拌完成后静置30min，完成絮凝。
(5)将絮凝完成后的泥浆进行固液分离：将处理完成后的泥浆分别装入两个50mL的离心管中，放入HermLe Z383K高速冷冻离心机中进行离心，离心机转速为8000r/min，离心时间10min。固液分离完成后将固相和液相用不同的容器分装。
(6)固液分离后的液相pH为5.32，加入NaOH溶液数滴，调节pH至7.58后可直接达标排放或循环利用，固相加入固化剂进行无害化处理后回用制砖或者作为集料进行道路面层的施工。
处理效果：
处理前该废弃钻井泥浆液相的COD值和所测重金属的含量均远远超过排放标准的要求值，经过该方法处理后分离出液相的COD值和所测重金属含量达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的排放要求。
处理前的废弃钻井泥浆液相中的污染物含量及经过该方法处理后分离出的液相的水质见表1。
表1处理前后废弃钻井泥浆中的污染物指标
Figure BDA0001557880960000041
注：重金属含量单位为mg/L，pH单位为1。
对比例1
本对比例涉及一种某油气田的废弃钻井泥浆的处理方法，与实施例相比，未加入硅藻精土，具体步骤如下：
(1)对废弃钻井泥浆加水稀释进行预处理：取废弃钻井泥浆20mL置于烧杯中，测定泥浆的pH值为7.91，加入自来水40mL稀释至60mL，并搅拌均匀，测定稀释后泥浆的质量为77.5g。
(2)向预处理完成后的泥浆中加入化学破乳剂对泥浆进行脱稳：配制10％的硫酸铝溶液，取9％(占稀释后泥浆体积的百分比)的硫酸铝溶液5.4mL加入泥浆中，将烧杯置于DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中，保持试验温度为25℃，调节转速旋钮至30刻度处搅拌5min，后调节转速旋钮至20刻度处搅拌10min，搅拌完成后静置30min，完成破乳。
(3)在破乳完成后的泥浆中加入絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉淀：按稀释后泥浆质量的1％和0.5‰分别加入PAC(聚合氯化铝)和CPAM(阳离子型聚丙烯酰胺)，根据之前测得的稀释后泥浆的质量，可以确定加入的PAC为775mg，加入CPAM38.8mg，将烧杯置于DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中，保持试验温度为25℃，调节转速旋钮至30刻度处搅拌5min，后调节转速旋钮至20刻度处搅拌10min，搅拌完成后静置30min，完成絮凝。
(4)将絮凝完成后的泥浆进行固液分离：将处理完成后的泥浆分别装入两个50mL的离心管中，放入HermLe Z383K高速冷冻离心机中进行离心，离心机转速为8000r/min，离心时间10min。固液分离完成后将固相和液相用不同的容器分装。
(5)固液分离后的液相pH为3.91，加入NaOH溶液数滴，调节pH至7.71后可直接达标排放或循环利用，固相加入固化剂进行无害化处理后回用制砖或者作为集料进行道路面层的施工。
处理效果：
处理前的废弃钻井泥浆液相中的污染物含量及经过该方法处理后分离出的液相的水质见表2。
表2处理前后废弃钻井泥浆中的污染物指标
Figure BDA0001557880960000051
注：重金属含量单位为mg/L，pH单位为1。
从对比例看出，与未加相比，加入硅藻精土的处理方法进一步降低了COD和所测重金属的含量。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
将废弃钻井泥浆进行稀释后，加入化学破乳剂进行脱稳；
加入吸附剂进行吸附后，加入絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉淀；其中，所述吸附剂为硅藻精土；所述硅藻精土的硅藻粒径为5～22μm，硅藻形状为圆筛形或直链形，非晶体SiO2含量大于79％，比表面积大于20m2/g，含水率经干燥后小于5.5％，灼烧失量小于4％，紧堆密度为0.3～0.5g/cm3；所述硅藻精土的加入量为每升废弃钻井泥浆中加入7～17g；
进行固液分离，液相部分调节pH值后达标排放或循环利用，固相部分加入固化剂进行无害化处理后回收再利用；
所述的絮凝剂为聚合氯化铝，加入量为稀释后废弃钻井泥浆的质量的0.5～1.5％；所述助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，加入量为稀释后废弃钻井泥浆的质量的0.25～0.75‰。
2.如权利要求1所述的油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，所述稀释的方法具体为：在废弃钻井泥浆中加入1～3倍体积的水进行稀释。
3.如权利要求1所述的油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，所述化学破乳剂为质量分数为7％～13％的硫酸铝水溶液，加入量为稀释后的废弃钻井泥浆体积的4～14％。
4.如权利要求1所述的油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，所述脱稳的温度为10～40℃。
5.如权利要求1所述的油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，所述吸附的温度为10～40℃。
6.如权利要求1所述的油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，絮凝沉淀的温度为10～40℃。
7.如权利要求1所述的油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，所述固液分离的方法为离心分离，离心转速为7000～10000rpm。
8.如权利要求1所述的油气田废弃钻井泥浆的处理方法，其特征在于，所述液相部分的pH值调节为6～9。
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