CN110656902A - 钻井液废弃物处理工艺及钻井液废弃物处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻井液废弃物处理工艺及钻井液废弃物处理装置，涉及钻井液废弃物处理技术领域，本发明提供的钻井液废弃物处理工艺，包括：对钻井液废弃物进行无害化处理；将所述钻井液废弃物固液分离；将固液分离得到的固相物进行脱水处理。本发明提供的钻井液废弃物处理工艺缓解了现有技术中钻井液废弃物难以处理的技术问题，能够消除废弃物中的有害物，并分别处理固体废物和液体废物。
Description
技术领域
本发明涉及钻井液废弃物处理技术领域，尤其是涉及一种钻井液废弃物处理工艺及钻井液废弃物处理装置。
背景技术
在石油勘探开发及后期调整中，井场往往会留下储存于土坑池内的大量的钻井废水、废弃钻井泥浆和钻井岩屑。由于坑池的渗漏、溢出、淹没等都可能引起地下水和地表水的污染。此外，固相废物与液相废物混杂，还将导致污染物难以经处理后再利用，固体废物中掺杂的液体有害物将在掩埋处理时污染土壤，由此可见钻井液废弃物无害化处理的难度极大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻井液废弃物处理工艺及钻井液废弃物处理装置，以缓解现有技术中钻井液废弃物难以处理的技术问题。
第一方面，本发明提供的钻井液废弃物处理工艺，包括：对钻井液废弃物进行无害化处理；将所述钻井液废弃物固液分离；将固液分离得到的固相物进行脱水处理。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述无害化处理的步骤包括：将所述钻井液废弃物的pH值调整为7～9；将所述钻井液废弃物中的重金属离子从高价态还原至低价态。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述无害化处理的步骤包括：使用含有亚铁离子的硫酸盐沉淀剂与所述钻井液废弃物混合，以使所述钻井液废弃物中的重金属离子析出。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述钻井液废弃物处理工艺还包括：净化处理所述固液分离得到的液相物，和/或，净化处理所述脱水处理得到的液相物。
第二方面，本发明提供的钻井液废弃物处理装置，包括：
搅拌反应器件，所述搅拌反应器件用于使钻井液废弃物与药剂混合，以实现无害化处理；
连通所述搅拌反应器件的固液分离器件，所述固液分离器件用于将无害化处理后的所述钻井液废弃物固液分离；
以及，连通所述固液分离器件的脱水器件，所述脱水器件用于将固液分离得到的固相物进行脱水处理。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述固液分离器件包括：沉降罐、沉淀件和刮泥件；所述沉淀件连接在所述沉降罐内，以供沉降的所述固相物附着；所述刮泥件设置在所述沉淀件上方，且所述刮泥件用于刮除所述沉淀件表面附着的所述固相物。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述钻井液废弃物处理装置还包括第一液体处理罐，所述第一液体处理罐用于除臭、氧化破胶和净化；所述第一液体处理罐连通所述固液分离器件的第一液相出口，和/或，所述第一液体处理罐连通所述脱水器件的第二液相出口。
结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述钻井液废弃物处理装置还包括加药器件；所述第一液体处理罐具有进液口和出液口，自所述进液口至所述出液口之间依次设有第一处理区、第二处理区和第三处理区，所述第一处理区、所述第二处理区和所述第三处理区分别连通所述加药器件；所述加药器件用于向所述第一处理区加入第一药剂，向所述第二处理区加入第二药剂，以及向所述第三处理区加入第三药剂。
结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述加药器件与所述搅拌反应器件连通，且所述加药器件还用于向所述搅拌反应器件加入药剂。
结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述钻井液废弃物处理装置还包括第二液体处理罐，所述第一液体处理罐的出液口与所述第二液体处理罐流体连通；所述第二液体处理罐用于除油、除悬浮物或杀菌。
本发明实施例带来了以下有益效果：采用对钻井液废弃物进行无害化处理，将所述钻井液废弃物固液分离，以及将固液分离得到的固相物进行脱水处理的方式，通过无害化处理消除废弃物中的有害物，再通过固液分离以及将固相物进一步脱水处理，从而可以分别处理固体废物和液体废物，便于废物处理后再利用，且可以减少固体废物中的液体含量，降低固体废物传播污染的风险。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的钻井液废弃物处理装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的钻井液废弃物处理装置的固液分离器件的示意图；
图3为本发明实施例提供的钻井液废弃物处理装置的搅拌反应器件的示意图。
图标：100-搅拌反应器件；110-搅拌反应容器；111-第三进口；112-第三液相出口；113-第二固相出口；114-第四处理区；115-第五处理区；116-第六处理区；120-搅拌组件；121-搅拌轴；122-桨叶；123-驱动器件；200-固液分离器件；210-沉降罐；211-第一进口；212-第一液相出口；213-第一固相出口；220-沉淀件；230-刮泥件；300-脱水器件；310-第一压滤器件；320-第二压滤器件；400-第一液体处理罐；500-加药器件；600-第二液体处理罐；700-钻井平台；800-泥浆沉积罐。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的钻井液废弃物处理工艺，包括：对钻井液废弃物进行无害化处理；将钻井液废弃物固液分离；将固液分离得到的固相物进行脱水处理。
具体地，无害化处理包括药剂混合搅拌和重金属还原，通过加入药剂搅拌，从而是钻井液废弃物中的重金属发生还原反应，进而使高价状态的重金属离子还原至低价状态，从而可以降低钻井液废弃物的毒性。通过沉降的方式可以使钻井液废弃物固特分离，将沉降后的固相物排出，并进行脱水处理。沉降得到的固相物含水率大于90％，通过压滤处理进行脱水可以是固相物的含水率低于60％，获得的固相物已在前期去除了有害物，符合制砖的要求，可以将固相故运输至砖厂做进一步加工利用。由于固相物中含水率较低，因此固相物再利用过程中的运输成本得到降低。经固液分离和脱水处理均可得到液相物，从而能够充分获取钻井液废弃物中的液体，进而可以分充分回收处理水分，避免污染物外泄。
需要说明的是，获取钻井液废弃物后先进行无害化处理，从而可以避免后续处理中人员受有害物影响，有利于提高钻井液废弃物处理的作业安全性。
在本发明实施例中，无害化处理的步骤包括：将钻井液废弃物的pH值调整为7～9；将钻井液废弃物中的重金属离子从高价态还原至低价态。
具体的，采用pH调节剂和氧化剂对钻井液废弃物进行处理，例如：采用CaO、Ca(ClO)2等物质将钻井液废弃物的pH值调整到7～9，为下一步的还原反应做准备，同时混合药剂时会产生大量的热，通过升温进一步提高了药剂溶解的速度。
进一步的，无害化处理的步骤包括：使用含有亚铁离子的硫酸盐沉淀剂与钻井液废弃物混合，以使钻井液废弃物中的重金属离子析出。在碱性条件下，通过含有亚铁离子的硫酸盐与钻井液废弃物混合，从而可以使重金属离子沉淀，降低重金属离子活性。例如：高价的金属离子还原为低价离子，毒性降低，形成络合物并从水中析出，反应式包括：
Fe2++H2O→Fe(OH)2→Fe(OH)3；
其中，Fe(OH)2状态不稳定，经氧化形成具有胶凝破乳作用的Fe(OH)3，PbSO4属于无毒沉淀物。
进一步的，钻井液废弃物处理工艺还包括：净化处理固液分离得到的液相物，和/或，净化处理脱水处理得到的液相物。
具体的，净化处理固液分离得到的液相物或者净化处理脱水处理得到的液相物，从而均可以将液相物通过净化获得较为洁净的水，以便将水回收再利用。为充分回收水分，可将固液分离得到的液相物和脱水处理得到的液相物均进行净化处理，从而充分净化钻井液废弃物中的水分。
实施例二
如图1所示，本发明实施例提供的钻井液废弃物处理装置，包括：
搅拌反应器件100，搅拌反应器件100用于使钻井液废弃物与药剂混合，以实现无害化处理；
连通搅拌反应器件100的固液分离器件200，固液分离器件200用于将无害化处理后的钻井液废弃物固液分离；
以及，连通固液分离器件200的脱水器件300，脱水器件300用于将固液分离得到的固相物进行脱水处理。
具体地，钻井平台700中的钻井液废弃物经泥浆沉积罐800沉积收集，采用泥浆泵将泥浆沉积罐800底部的泥浆输送至搅拌反应器件100中，通过向搅拌反应器件100中加入药剂，从而可以降低钻井液废弃物的毒性，进而实现无害化处理。经无害化处理的钻井液废弃物通过沉积实现固液分离，固液分离后的固相物含水率通常大于90％，为进一步减轻固相物重量，以便运输和再次利用，通过脱水器件300通过压滤或离心等方式进一步去除固相物中的水分，进而能够使固相物的含水率降低至60％以下。
如图1和图2所示，在本发明实施例中，固液分离器件200包括：沉降罐210、沉淀件220和刮泥件230；沉淀件220连接在沉降罐210内，以供沉降的固相物附着；刮泥件230设置在沉淀件220上方，且刮泥件230用于刮除沉淀件220表面附着的固相物。
具体的，沉淀件220采用斜管或斜板，沉淀件220的延伸方向与水平面夹角小于90度，且沉淀件220位于沉降罐210内，钻井液废弃物自沉降罐210的第一进口211流入，悬浮物沉降在沉淀件220上，水分经第一液相出口212排出。刮泥件230包括刮板和驱动刮板的驱动件，通过刮板刮磨沉淀件220，从而可以使沉降在沉淀件220上的固体下落至沉降罐210的底部，沉降罐210的底部设置有浓缩沉积罐，沉积的固相物经沉降罐210底部的第一固相出口213排出。
进一步的，脱水器件300包括：第一压滤器件310和第二压滤器件320，第一压滤器件310与第二压滤器件320连通，且经第一压滤器件310和第二压滤器件320压滤产生的水分可分别输送至水处理设备中。经二级压滤形成的固相物含水率较低，可以再次利用进行制砖。
进一步的，钻井液废弃物处理装置还包括第一液体处理罐400，第一液体处理罐400用于除臭、氧化破胶和净化；第一液体处理罐400连通固液分离器件200的第一液相出口212，和/或，第一液体处理罐400连通脱水器件300的第二液相出口。其中，固液分离器件200中的液体经第一液相出口212排出，脱水器件300中的液体经第二液相出口排出。固液分离器件200的第一液相出口212或脱水器件300的第二液相出口分别连通第一液体处理罐400，或者，第一液相出口212和第二液相出口均与第一液体处理罐400连通，通过第一液体处理罐400可以对液相物进行除臭、氧化破胶和净化处理。
具体的，钻井液废弃物处理装置还包括加药器件500；第一液体处理罐400具有第二进口和出液口，自进液口至出液口之间依次设有第一处理区、第二处理区和第三处理区，第一处理区、第二处理区和第三处理区分别连通加药器件500；加药器件500用于向第一处理区加入第一药剂，向第二处理区加入第二药剂，以及向第三处理区加入第三药剂。其中，第一药剂采用除臭剂，例如：吸附性除臭剂、掩蔽除臭剂或微生物型除臭剂。第二药剂为氧化剂，能将可溶性阴离子有机污染物变成不溶物，降低其毒性，并调节废弃物的pH值，同时与阳离子沉淀剂协同其破乳作用，第二药剂可采用KMnO4或H2O2。第三药剂包括固化剂，通过化学反应可形成立体构架的无机聚合物包裹和固定污染物，使其在外力作用下不能游离出来，降低其迁移能力，以提高清洁化处理效果，第三药剂可采用聚铝、聚铁及聚合硅酸类物质。
进一步的，加药器件500与搅拌反应器件100连通，且加药器件500还用于向搅拌反应器件100加入药剂。其中，加药器件500包括：储药罐和药剂泵，药剂泵与储药罐流体连通，通过药剂泵可将储药罐中的药剂输送至搅拌反应器件100和第一液体处理罐400中。
如图2和图3所示，搅拌反应器件100包括：搅拌反应容器110和搅拌组件120，搅拌反应容器110具有第三进口111和第三液相出口112，自第三进口111至第三液相出口112之间依次设有第四处理区114、第五处理区115和第六处理区116，各处理区内分别设有搅拌组件120。搅拌组件120包括：搅拌轴121、桨叶122和驱动器件123。驱动器件123采用减速电动机，用于驱动搅拌轴121，搅拌轴121连接桨叶122，从而可以驱动桨叶122绕搅拌轴121的轴线旋转，进入搅拌反应器件100内部物质。加药器件500用于将第四药剂输送至第四处理区114内，并将第五药剂输送至第五处理区115内，第四药剂包括CaO和Ca(ClO)2，第五药剂包括含亚铁离子的硫酸盐的无机物，从而可以先将钻井液废弃物调节至碱性状态，再通过亚铁离子还原钻井液废弃物中的高价金属离子。第四处理区114、第五处理区115和第六处理区116的底部分别设有第二固相出口113，第二固相出口113连通第一进口211。
具体的，搅拌轴121的长度尺寸为搅拌反应容器110内腔高度尺寸的2/3，多个桨叶122沿搅拌轴121的轴向间隔设置，并连接搅拌轴121，且任意相邻的两个桨叶122间距0.8m～1.2m，沿搅拌轴121的径向桨叶122的尺寸为第四处理区114宽度尺寸的1/3，且第四处理区114、第五处理区115和第六处理区116的尺寸相同。钻井液废弃物在第四处理区114内混合氧化剂，并在第五处理区115内混合含亚铁离子的硫酸盐的无机物，第六处理区116预留备用。
如图1所示，钻井液废弃物处理装置还包括第二液体处理罐600，第一液体处理罐400的出液口与第二液体处理罐600流体连通；第二液体处理罐600用于除油、除悬浮物或杀菌。第二液体处理罐600中的填料可根据水质选择，当水中的含油比较大时，可选择具备疏水亲油的核桃壳滤料；当水中悬浮物较多时，可选择石英砂、纤维球滤料；当水中的细菌、重金属离子较多时，可选择具有杀菌、吸附重金属的活性滤料。第二液体处理罐600过滤产生的固相物可输送至脱水器件300进行压滤处理。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种钻井液废弃物处理工艺，其特征在于，包括：
对钻井液废弃物进行无害化处理；
将所述钻井液废弃物固液分离；
将固液分离得到的固相物进行脱水处理。
2.根据权利要求1所述的钻井液废弃物处理工艺，其特征在于，所述无害化处理的步骤包括：
将所述钻井液废弃物的pH值调整为7～9；
将所述钻井液废弃物中的重金属离子从高价态还原至低价态。
3.根据权利要求1所述的钻井液废弃物处理工艺，其特征在于，所述无害化处理的步骤包括：
使用含有亚铁离子的硫酸盐沉淀剂与所述钻井液废弃物混合，以使所述钻井液废弃物中的重金属离子析出。
4.根据权利要求1所述的钻井液废弃物处理工艺，其特征在于，所述钻井液废弃物处理工艺还包括：
净化处理所述固液分离得到的液相物，和/或，净化处理所述脱水处理得到的液相物。
5.一种钻井液废弃物处理装置，其特征在于，所述钻井液废弃物处理装置包括：
搅拌反应器件(100)，所述搅拌反应器件(100)用于使钻井液废弃物与药剂混合，以实现无害化处理；
连通所述搅拌反应器件(100)的固液分离器件(200)，所述固液分离器件(200)用于将无害化处理后的所述钻井液废弃物固液分离；
以及，连通所述固液分离器件(200)的脱水器件(300)，所述脱水器件(300)用于将固液分离得到的固相物进行脱水处理。
6.根据权利要求5所述的钻井液废弃物处理装置，其特征在于，所述固液分离器件(200)包括：沉降罐(210)、沉淀件(220)和刮泥件(230)；
所述沉淀件(220)连接在所述沉降罐(210)内，以供沉降的所述固相物附着；
所述刮泥件(230)设置在所述沉淀件(220)上方，且所述刮泥件(230)用于刮除所述沉淀件(220)表面附着的所述固相物。
7.根据权利要求5所述的钻井液废弃物处理装置，其特征在于，所述钻井液废弃物处理装置还包括第一液体处理罐(400)，所述第一液体处理罐(400)用于除臭、氧化破胶和净化；
所述第一液体处理罐(400)连通所述固液分离器件(200)的第一液相出口(212)，和/或，所述第一液体处理罐(400)连通所述脱水器件(300)的第二液相出口。
8.根据权利要求7所述的钻井液废弃物处理装置，其特征在于，所述钻井液废弃物处理装置还包括加药器件(500)；
所述第一液体处理罐(400)具有进液口和出液口，自所述进液口至所述出液口之间依次设有第一处理区、第二处理区和第三处理区，所述第一处理区、所述第二处理区和所述第三处理区分别连通所述加药器件(500)；
所述加药器件(500)用于向所述第一处理区加入第一药剂，向所述第二处理区加入第二药剂，以及向所述第三处理区加入第三药剂。
9.根据权利要求8所述的钻井液废弃物处理装置，其特征在于，所述加药器件(500)与所述搅拌反应器件(100)连通，且所述加药器件(500)还用于向所述搅拌反应器件(100)加入药剂。
10.根据权利要求7所述的钻井液废弃物处理装置，其特征在于，所述钻井液废弃物处理装置还包括第二液体处理罐(600)，所述第一液体处理罐(400)的出液口与所述第二液体处理罐(600)流体连通；
所述第二液体处理罐(600)用于除油、除悬浮物或杀菌。
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