CN111018288A - 一种钻井废弃泥浆集中处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井废弃泥浆集中处理方法，步骤包括：收集钻井废弃泥浆，向钻井废弃泥浆中加水搅拌使其流态化、均质化；向流态化、均质化泥浆中加入氧化剂进行氧化；向氧化后泥浆中加入重金属稳化剂，使泥浆中重金属离子形成稳定络合物；向氧化后泥浆中加入絮凝剂进行絮凝，然后进行固液分离；向固液分离后的废水中加入氧化剂进行氧化；最后，向氧化后的废水中加入除硬试剂，使体系中溶入的Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子沉淀。通过本发明方法对钻井废弃泥浆进行上述处理，将经过固液分离后所得固相用于井场恢复、铺路、制砖等，液相可循环使用或用于场站降尘。

Description

一种钻井废弃泥浆集中处理方法

技术领域

本发明属于石油天然气废弃物处理领域，具体涉及一种钻井废弃泥浆集中处理方法。

背景技术

钻井泥浆在钻井的过程中具有悬浮岩屑、平衡地层压力、传递水动力、破碎岩石、冷却钻具等功能，被公认为油田钻井的血液。

随着钻井的进行，井深不断增加，对钻井泥浆的性能要求也会增加，故需要向泥浆中加入各种药品以达到钻井需求，一般含有重金属、油类、碱和其他化合物。泥浆循环过程中，需要不断的排除废渣和废浆，钻井完成后泥浆全部排出，成为废浆。由于石油钻井野外作业的特性，施工现场所有的废弃物几乎全部排放积存至废泥浆存储坑内，最终形成了一种由黏土、加重材料、各种化学处理剂以及伴生的污水、油水、钻屑等组成的多相稳态胶体悬浮性的混合物。

由于钻井废弃泥浆的流动性极好，导致钻井废弃泥浆的污染具有污染面积大、区域广的特点；泥浆过高的pH值、高浓度的可溶性盐及石油类影响土壤的结构，危害植物生长；泥浆中的重金属离子不易被动植物降解，最终通过食物链富集在人体内，危害人类的身体健康和安全；泥浆COD、BOD和含油率高，进入水体后，会影响水生生物的正常生长。

随着人们环保意识的增强，人们对钻井废弃泥浆的危害日益关注，目前处理钻井废弃泥浆的工艺主要有化学固化法、MTC转化技术、土地耕作法、干燥焚烧处理、生物处理、坑内填埋或回注法。

化学固化法是将废弃泥浆注入大坑中，加入固化剂，充分搅拌，待固化后，用天然土壤填埋，此方法本质上无法除去泥浆中的有害物质，经过雨水或地下水的冲刷，会造成二次污染，且处理周期长，易受到地理、气候等条件的影响，处理效果难以控制。

MTC转化技术是指在废弃泥浆中加入添加剂，使废弃泥浆转变为水泥浆的工艺手段，此方法技术要求极高，目前只有极少数国家可以应用。

土地耕作法是在钻井泥浆失去上层清水之后分撒在耕地上，利用土壤中的微生物和绿色植物分解和吸收泥浆中的有害物质，利用风化作用使钻井废弃泥浆内部的污染物失去污染能力。此处理技术对土壤性能，微生物性能以及植被生长都有较高的要求，并且处理过程要求极高，否则极易造成大面积的污染。

干燥焚烧处理为对钻井废弃泥浆进行干燥并焚烧的手段。这种方法只适用于含油率较大的废弃泥浆，且处理成本高，燃烧过程中产生废气、粉尘会对环境造成二次污染。

生物降解技术是利用一种或几种微生物进行生物降解钻井液中污染物的技术。该技术存在成本较高、工艺条件难以控制等问题。

坑内填埋或回注都未对泥浆中的有害物质进行处理，易对环境或地层造成污染。

中国专利(CN105110586B)公开了一种钻井废弃泥浆的生物处理方法，其对于泥浆中的重金属未处理，固液分离后的固体仍然需要加入固化剂进行固化，固化法中，重金属元素可溶态并未改变。随着时间的推移，重金属离子可以随固化体渗出液逸出，污染土壤和地下水，环境污染风险依然较高。

中国专利(CN1156345)公开了一种油田含盐钻井废弃泥浆的处理方法，包括絮凝剂絮凝、水洗和脱水、反渗透等步骤，破胶以后的泥浆需要水洗3-6次，消耗水量巨大，产生大量污水。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种钻井废弃泥浆集中处理方法，可解决钻井废弃泥浆的污染问题。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，步骤包括：

(1)收集钻井废弃泥浆，向钻井废弃泥浆中加水搅拌使其流态化、均质化；

(2)向流态化、均质化的泥浆中加入氧化剂进行氧化；

(3)向氧化后的泥浆中加入重金属稳化剂，使泥浆中重金属离子形成稳定络合物；

(4)向泥浆中加入絮凝剂进行絮凝，然后进行固液分离；

(5)向固液分离后的废水中加入氧化剂进行氧化；

(6)向氧化后的废水中加入除硬试剂，使体系中溶入的金属离子沉淀，使金属离子沉淀后的废水经过过滤装置，使其固液分离。

过滤后废水经过超滤深度处理后系统内回用或场地降尘、场地绿化。

进一步地，收集的钻井废弃泥浆需要用水泥地基或防渗膜与地面隔离，可防止废弃泥浆产生二次污染。

进一步地，使用带搅拌的罐体暂存流态化、均质化的泥浆；使泥浆流态化、均质化可方便后续处理，增加处理效率。

进一步地，氧化剂包括氯酸盐，高氯酸盐，高锰酸盐，重铬酸盐，Na₂O₂，K₂O₂，MgO₂，CaO₂，BaO₂，H₂O₂，MnO₂、FeCl₃，硝酸盐，次氯酸钠中的一种或多种。氧化剂水溶液的浓度为30％-50％，加入量为流态化泥浆体积的0.1％-0.5％，可分次加入多种氧化剂共同氧化，其中H₂O₂与次氯酸钠复合使用效果最佳。

进一步地，重金属稳化剂包括EDTA，EDTMPS，HPMA，PAA，TMT，聚羟基丙烯酸，马来酸丙烯酸共聚物以及聚丙烯酰胺等中的一种或多种，其水溶液浓度为0.02％-0.10％，加入量为流态化泥浆体积的1％-10％，使用TMT对泥浆进行处理效果最佳。

进一步地，絮凝剂包括有机絮凝剂、无机絮凝剂。无机絮凝剂包括硫酸亚铁、氯化亚铁、明矾、聚合氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化钙等中的一种或多种；有机絮凝剂主要为高分子絮凝剂，主要包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯等中的一种或多种，无机絮凝剂水溶液浓度为10％-20％，有机絮凝剂水溶液的浓度为0.1％-0.5％，加入量均为流态化泥浆体积的5％-20％，可同时加入无机絮凝剂与有机絮凝剂配合使用，无机絮凝剂聚合氯化铝与有机絮凝剂聚丙烯酰胺复合使用效果最佳。絮凝剂可使泥浆中固相颗粒变大，增加固液分离速度，提升生产效率，减少固相含水率至40％以下。

进一步地，采用真空带滤机、离心机、板框压滤机或螺旋压滤机进行固液分离。

进一步地，除硬试剂包括烧碱，苏打，小苏打等，待加入药剂不产生沉淀后可认为Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子已经去除完全。

通过本发明方法对钻井废弃泥浆进行上述处理，将经过固液分离后所得固相用于井场恢复、铺路、制砖等，液相可循环使用或用于场站降尘。此工艺适合多种形态泥浆废弃物，可处理随钻流出泥浆，也可处理历史遗留的固态泥浆，经过氧化后，泥饼的COD值降低至50-130mg/L，利用水处理工艺可使废水循环利用，可彻底处理钻井废弃泥浆的污染。该工艺适合多种形态泥浆废弃物，可处理随钻流出泥浆，也可处理历史遗留的固态泥浆，利用水处理工艺可使废水循环利用，可彻底处理钻井废弃泥浆的污染。

附图说明

图1是实施例的一种钻井废弃泥浆集中处理方法流程图。

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。

实施例1

1)收集钻井废弃泥浆，对泥浆进行COD检测。

2)加水搅拌使其流态化、均质化。

3)利用带搅拌的罐体存储流态化的泥浆。

4)向流态化的泥浆中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

5)向氧化后的泥浆中加入浓度为0.02％，体积为流态化泥浆体积的10％的重金属稳化剂TMT，使泥浆中的重金属离子形成稳定的化合物。

6)向氧化后的泥浆中加入浓度为10％的无机絮凝剂硫酸亚铁，加入量为泥浆体积的20％。

7)采用板框式压滤机进行固液分离。

8)固液分离后向液相中加入除硬试剂小苏打去除Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子。

9)向液相中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

10)氧化后的废水经过固液分离装置进行固液分离。

11)对固液分离后废水进行超滤深度处理。

实施例2

1)收集钻井废弃泥浆，对泥浆进行COD检测。

2)加水搅拌使其流态化、均质化。

3)利用带搅拌的罐体存储流态化的泥浆。

4)向流态化的泥浆中加入水溶液浓度为50％，体积为流态化泥浆体积的0.1％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

5)向氧化后的泥浆中加入浓度为0.02％，体积为流态化泥浆体积的10％的重金属稳化剂TMT，使泥浆中的重金属离子形成稳定的化合物。

6)向氧化后的泥浆中加入浓度为10％的无机絮凝剂硫酸亚铁，加入量为泥浆体积的20％。

7)采用板框式压滤机进行固液分离。

8)固液分离后向液相中加入除硬试剂小苏打去除Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子。

9)向液相中加入水溶液浓度为50％，体积为流态化泥浆体积的0.1％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

10)氧化后的废水经过固液分离装置进行固液分离。

11)对固液分离后废水进行超滤深度处理。

实施例3

1)收集钻井废弃泥浆，对泥浆进行COD检测。

2)加水搅拌使其流态化、均质化。

3)利用带搅拌的罐体存储流态化的泥浆。

4)向流态化的泥浆中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

5)向氧化后的泥浆中加入浓度为0.10％，体积为流态化泥浆体积的1％的重金属稳化剂TMT，使泥浆中的重金属离子形成稳定的化合物。

6)向氧化后的泥浆中加入浓度为10％的无机絮凝剂硫酸亚铁，加入量为泥浆体积的20％。

7)采用板框式压滤机进行固液分离。

8)固液分离后向液相中加入除硬试剂小苏打去除Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子。

9)向液相中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

10)氧化后的废水经过固液分离装置进行固液分离。

11)对固液分离后废水进行超滤深度处理。

实施例4

1)收集钻井废弃泥浆，对泥浆进行COD检测。

2)加水搅拌使其流态化、均质化。

3)利用带搅拌的罐体存储流态化的泥浆。

4)向流态化的泥浆中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

5)向氧化后的泥浆中加入浓度为0.02％，体积为流态化泥浆体积的10％的重金属稳化剂TMT，使泥浆中的重金属离子形成稳定的化合物。

6)向氧化后的泥浆中加入浓度为20％的无机絮凝剂硫酸亚铁，加入量为泥浆体积的5％。

7)采用板框式压滤机进行固液分离。

8)固液分离后向液相中加入除硬试剂小苏打去除Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子。

9)向液相中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

10)氧化后的废水经过固液分离装置进行固液分离。

11)对固液分离后废水进行超滤深度处理。

实施例5

1)收集钻井废弃泥浆，对泥浆进行COD检测。

2)加水搅拌使其流态化、均质化。

3)利用带搅拌的罐体存储流态化的泥浆。

4)向流态化的泥浆中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

5)向氧化后的泥浆中加入浓度为0.02％，体积为流态化泥浆体积的10％的重金属稳化剂TMT，使泥浆中的重金属离子形成稳定的化合物。

6)向氧化后的泥浆中加入浓度为10％的有机絮凝剂聚丙烯酸钠，加入量为泥浆体积的20％。

7)采用板框式压滤机进行固液分离。

8)固液分离后向液相中加入除硬试剂小苏打去除Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子。

9)向液相中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

10)氧化后的废水经过固液分离装置进行固液分离。

11)对固液分离后废水进行超滤深度处理。

实施例6

1)收集钻井废弃泥浆，对泥浆进行COD检测。

2)加水搅拌使其流态化、均质化。

3)利用带搅拌的罐体存储流态化的泥浆。

4)向流态化的泥浆中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

5)向氧化后的泥浆中加入浓度为0.02％，体积为流态化泥浆体积的10％的重金属稳化剂TMT，使泥浆中的重金属离子形成稳定的化合物。

6)向氧化后的泥浆中加入浓度为20％的有机絮凝剂聚丙烯酸钠，加入量为泥浆体积的5％。

7)采用板框式压滤机进行固液分离。

8)固液分离后向液相中加入除硬试剂小苏打去除Fe²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子。

9)向液相中加入水溶液浓度为30％，体积为流态化泥浆体积的0.5％的氧化剂H₂O₂进行氧化。

10)氧化后的废水经过固液分离装置进行固液分离。

11)对固液分离后废水进行超滤深度处理。

分别仿照实施例1和实施例4，只是将絮凝剂替换为有机絮凝剂聚丙烯酸钠。

对上述实施例得到的固相产物进行如下检测(检测参数及所依据的方法或标准)：

PH值的测定固体废物腐蚀性测定玻璃电极法(GB/T 15555.12-1995)

化学需氧量测定水质化学需氧量的测定重铬酸盐法(HJ 828—2017代替GB11914-89)

含油率测定关于进一步加强和规范油气田勘探开采废弃物污染防治工作的通知(新环发〔2016〕360号)附件

含水率测定土壤干物质和水分的测定(HJ 613-2011)

镉、铅、锌测定固体废物铅、锌和镉的测定火焰原子吸收分光光度法(HJ 786-2016)

铜、镍测定固体废物镍和铜的测定火焰原子吸收分光光度法(HJ 751-2015)

砷测定固体废物汞、砷、硒、铋、锑的测定原子荧光法(HJ 702-2014)

六价铬测定固体废物六价铬的测定消解法/火焰原子吸收分光光度法(HJ 687-2014)

表1和表2列出了上述各项参数的检测结果：

表1

表2

由上表可以看出，应用本发明所述方法处理后的废弃泥浆所得到的固相产物均符合《油气田含油污泥及钻井固体废物处理处置技术规范》(DB65/T3999-2017)、《油气田钻井固体废物综合利用污染控制要求》(DB 65/T3997-2017)所提出的要求。

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)

1.一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，包括以下步骤：

(1)收集钻井废弃泥浆，向泥浆中加水搅拌使其流态化、均质化；

(2)向流态化泥浆中加入氧化剂进行氧化；

(3)向氧化后的泥浆中加入重金属稳化剂，使泥浆中重金属离子形成稳定络合物；

(4)向泥浆中加入絮凝剂进行絮凝，然后进行固液分离；

(5)向固液分离后的废水中加入氧化剂进行氧化；

(6)向氧化后的废水中加入除硬试剂，使废水中溶入的金属离子沉淀，然后进行固液分离。

2.如权利要求1所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述氧化剂包括硝酸盐，氯酸盐，高氯酸盐，高锰酸盐，重铬酸盐，次氯酸钠，Na₂O₂，K₂O₂，MgO₂，CaO₂，BaO₂，H₂O₂，MnO₂，FeCl₃中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述氧化剂的水溶液浓度为30％-50％，加入量为流态化泥浆体积的0.1％-0.5％。

4.如权利要求2或3所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述氧化剂为H₂O₂与次氯酸钠共同氧化。

5.如权利要求1所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述重金属稳化剂包括EDTA，EDTMPS，HPMA，PAA，TMT，聚羟基丙烯酸，马来酸丙烯酸共聚物以及聚丙烯酰胺中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述重金属稳化剂的水溶液浓度为0.02％-0.10％，加入量为流态化泥浆体积的1％-10％。

7.如权利要求5或6所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述重金属稳化剂为TMT。

8.如权利要求1所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述絮凝剂包括无机絮凝剂：硫酸亚铁、氯化亚铁、明矾、聚合氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化钙中的一种或多种，有机絮凝剂：聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯中的一种或多种。

9.如权利要求8所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述无机絮凝剂的水溶液浓度为10％-20％，有机絮凝剂的水溶液浓度为0.1％-0.5％，加入量均为流态化泥浆体积的5％-20％。

10.如权利要求8或9所述的一种钻井废弃泥浆的集中处理方法，其特征在于，所述絮凝剂为无机絮凝剂聚合氯化铝与有机絮凝剂聚丙烯酰胺复合使用。

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