CN111520090A - 一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法及应用。本发明提供了一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法,包括:将天然气钻井浅层废弃物与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,得到固体废物;所述天然气钻井浅层废弃物包括第一次开钻和第二次开钻上部得到的钻井泥浆;所述改良剂为硫酸钙、硫酸铁或硫酸亚铁。本发明提供的处理方法对天然气钻井废弃物进行分类,将天然气钻井浅层废弃物,即第一次开钻(一开)和第二次开钻(二开)上部的泥浆与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,将破胶处理与固体废物的回收一体化,方法简单,成本低,压滤后得到的固体废物无需进一步处理,能够直接作为路基填料。
Description
技术领域
本发明涉及天然气钻井废弃物回收技术领域,特别涉及一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法及应用。
背景技术
随着时代的发展和人类的进步,人们对化石能源的消耗日益加大,化石能源的主要组成部分是石油和天然气。石油和天然气的获取方式主要是通过钻井,但是石油天然气勘探钻井过程会产生大量的钻井废弃物,包括钻井岩屑和废弃钻井液等,成为石油天然气工业的主要污染源之一。由于工程需求,天然气钻井液中加入了化学添加剂,混合了水、膨润土等物质,造成石油烃、色度、pH等指标较高。近两年,钻井队对水基钻井液及复合基钻井液的使用量越来越大,随之而来环境污染问题也越来越受到重视。为了保护钻井生产周边的环境,需要对废弃物进行处理,降低废弃物对环境的影响。
对于天然气开采过程,包括第一次开钻(一开)井段、第二次开钻(二开)上部井段、第二次开钻(二开)下部和第三次开钻(三开)井段,三个井段使用的钻井液体系不同。一开采用的是普通膨润土钻井液,即采用清水加入膨润土粉水化分散而成,二开上部井段,使用的是清水聚合物钻井液体系,加入的添加剂种类较少,主要为聚丙烯酰胺类的聚合物,二开下部和三开阶段使用的是聚磺\钾基聚磺钻井液体系。
目前天然气开采行业内,气田钻井三个阶段产生的废弃物一般由泥浆不落地作业队进行随钻收集,然后在废弃物集中处理厂统一混合存放,然后经破胶处理和压滤,所得的固体废物均为一般工业固体废物第Ⅱ类,后期资源化利用难度和处理量大,处理成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法及应用。本发明提供的处理方法对天然气钻井浅层废弃物进行处理,将破胶处理与固体废物的回收一体化,方法简单,成本低,压滤后得到的固体废物无需进一步处理,能够直接作为路基填料。
本发明提供了一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法,包括:将天然气钻井浅层废弃物与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,得到固体废物;
所述天然气钻井浅层废弃物包括第一次开钻和第二次开钻上部得到的钻井废弃物;
所述改良剂为硫酸钙、硫酸铁或硫酸亚铁。
优选的,所述第二次开钻上部为天然气钻井的650~2750m部分。
优选的,所述硫酸钙与天然气钻井浅层废弃物的质量比为5~9%。
优选的,所述硫酸铁与天然气钻井浅层废弃物的质量比为0.125~1%。
优选的,所述硫酸亚铁与天然气钻井浅层废弃物的质量比为0.3~0.6%。
优选的,当所述改良剂为硫酸钙时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比为1.5~2.0%。
优选的,所述当所述改良剂为硫酸铁时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比为1.5~2.0%。
优选的,所述当所述改良剂为硫酸亚铁时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比为1.0~1.4%。
本发明还提供了上述技术方案所述处理方法得到的固体废物直接作为路基填料的应用。
本发明提供了一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法,包括:将天然气钻井浅层废弃物与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,得到固体废物;所述天然气钻井浅层废弃物包括第一次开钻和第二次开钻上部得到的钻井泥浆;所述改良剂为硫酸钙、硫酸铁或硫酸亚铁。本发明提供的处理方法对天然气钻井废弃物进行分类,将天然气钻井浅层废弃物,即第一次开钻(一开)和第二次开钻(二开)上部的泥浆与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,将破胶处理与固体废物的回收一体化,方法简单,成本低,压滤后得到的固体废物无需进一步处理,能够直接作为路基填料。实施例的实验结果表明,本发明提供的处理方法得到的固体废物的建筑性能,包括液塑限、CBR、击实、颗粒分析都满足JTGF10-2006(公路路基施工规范)关于一般路基施工的一般规定中的要求,可直接作为路基填料。
附图说明
图1为本发明实施例中改良剂A的添加量与pH值关系图;
图2为本发明实施例中改良剂B的添加量与pH值关系图;
图3为本发明实施例中改良剂C的添加量与pH值关系图。
具体实施方式
本发明提供了一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法,包括:将天然气钻井浅层废弃物与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,得到固体废物;
所述天然气钻井浅层废弃物包括第一次开钻和第二次开钻上部得到的钻井泥浆;
所述改良剂为硫酸钙、硫酸铁或硫酸亚铁。
本发明将天然气钻井浅层废弃物与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,得到固体废物。在本发明中,所述天然气钻井浅层废弃物包括第一次开钻(一开)和第二次开钻(二开)上部得到的钻井泥浆。本发明通过对一开、二开井段产生的钻井废弃物的污染特性分析,确定各项污染指标中,仅pH值达到9.0以上,超出了一般工业固体废物一类的限值要求,将此类废弃物进行区分处理。
在本发明中,所述第二次开钻上部优选为天然气钻井的650~2750m部分。在本发明中,所述第一次开钻和第二次开钻上部的钻井液体系中加入了较多的NaOH、Na2CO3,在后端的泥浆不落地、压滤环节为促进破胶和脱板,加入一定量的CaO和水泥,由此导致钻井废弃物浸出液中的pH值超出了6~9的标准范围,使得钻井废弃物具有不良理化的特点。
在本发明中,所述天然气钻井浅层废弃物的含水率为60%以上。在本发明中,所述天然气钻井浅层废弃物中的水能够溶解改良剂,有利于改良剂充分发挥作用。
在本发明中,所述改良剂为硫酸钙、硫酸铁或硫酸亚铁。在本发明中,所述硫酸钙与天然气钻井浅层废弃物的质量比优选为5~9%,更优选为6~8%,最优选为7%。在本发明中,当所述改良剂为硫酸钙时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比优选为1.5~2.0%,更优选为1.6~1.9%,最优选为1.8%。在本发明中,所述硫酸钙水解能够中和天然气钻井浅层废弃物中的碱,使固体废物的pH值在标准回用范围内。
在本发明中,所述硫酸铁与天然气钻井浅层废弃物的质量比优选为0.125~1%,更优选为0.25~0.75%,最优选为0.5%。在本发明中,所述当所述改良剂为硫酸铁时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比优选为1.5~2.0%,更优选为1.5~1.8%,最优选为1.6%。在本发明中,所述硫酸铁是活性较强的复合含铁材料,在水中发生水解生成铁氢氧化物的同时释H+,能够中和天然气钻井浅层废弃物中的碱,使固体废物的pH值在标准回用范围内。
在本发明中,所述硫酸亚铁与天然气钻井浅层废弃物的质量比优选为0.3~0.6%,更优选为0.4~0.5%。在本发明中,所述当所述改良剂为硫酸亚铁时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比优选为1.0~1.4%,更优选为1.0~1.2%,最优选为1.1%。在本发明中,所述硫酸亚铁是活性较强的复合含铁材料,在水中发生水解生成铁氢氧化物的同时释H+,能够中和天然气钻井浅层废弃物中的碱,使固体废物的pH值在标准回用范围内;此外,所述硫酸亚铁价格低,成本低,并且具有一定的破胶作用和水处理催化作用,与破胶剂一同使用,能够降低破胶剂的用量,进一步降低成本。
本发明对所述破胶剂的种类没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的用于钻井泥浆破胶处理的破胶剂即可。在本发明中,所述破胶剂优选包括聚合氯化铝、次氯酸钠和双氧水中的一种或多种。
本发明对所述天然气钻井浅层废弃物与破胶剂和改良剂的混合的操作没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的混合物料的技术方案即可。
本发明对所述破胶处理和压滤的操作和设备没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的破胶处理和压滤的技术方案和装置即可。
本发明提供的处理方法对天然气钻井废弃物进行分类,将天然气钻井浅层废弃物,即第一次开钻(一开)和第二次开钻(二开)上部的泥浆与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,将破胶处理与固体废物的回收一体化,方法简单,成本低,压滤后得到的固体废物无需进一步处理,能够直接作为路基填料。
本发明还提供了上述技术方案所述处理方法得到的固体废物直接作为路基填料的应用。
本发明对所述固体废物作为路基填料的应用的方法没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的路基填料的应用的技术方案即可。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的天然气钻井浅层废弃物的处理方法进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1-1
将5kg钻井泥浆与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,得到固体废物。
所述钻井泥浆为天然气钻井一开及二开上部井段产生的废弃物。
所述破胶剂为聚合氯化铝,用量为钻井泥浆的1.8%;
所述改良剂为硫酸钙,记为改良剂A,用量为钻井泥浆质量的5%。
实施例1-2
采用与实施例1-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的7%。
实施例1-3
采用与实施例1-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的9%。
对比例1-1
采用与实施例1-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的1%。
对比例1-2
采用与实施例1-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的3%。
实施例2-1
采用与实施例1-1相同的处理方法,不同的是将改良剂替换为硫酸铁,记为改良剂B,改良剂的用量为钻井泥浆的0.125%。
实施例2-2
采用与实施例2-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的0.25%。
实施例2-3
采用与实施例2-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的0.5%。
实施例2-4
采用与实施例2-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的1%。
对比例2-1
采用与实施例2-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的0.0625%。
对比例2-1
采用与实施例2-1相同的处理方法,不同的是将改良剂用量为钻井泥浆质量的2%。
实施例3-1
采用与实施例1-1相同的处理方法,不同的是将改良剂替换为硫酸亚铁,记为改良剂C,改良剂的用量为钻井泥浆的0.3%,破胶剂的用量为钻井泥浆的1.1%。
实施例3-2
采用与实施例3-1相同的处理方法,不同的是改良剂的用量为钻井泥浆的0.4%。
实施例3-3
采用与实施例3-1相同的处理方法,不同的是改良剂的用量为钻井泥浆的0.5%。
实施例3-4
采用与实施例3-1相同的处理方法,不同的是改良剂的用量为钻井泥浆的0.6%。
对比例3-1
采用与实施例3-1相同的处理方法,不同的是改良剂的用量为钻井泥浆的0.1%。
对比例3-2
采用与实施例3-1相同的处理方法,不同的是改良剂的用量为钻井泥浆的0.2%。
将上述实施例和对比例得到的固体废物分别取两个平行样品,按照GB5086方法浸出得到浸出液,检测改良后固体废物浸出液的pH值,得到不同改良剂的处理结果分别如表1~3和图1~3所示。
表1改良剂A处理结果
改良剂A加入比例 | 1% | 3% | 5% | 7% | 9% |
钻井固废浸出液本底值 | 12.14 | 12.14 | 12.14 | 12.14 | 12.14 |
pH值 | 11.01 | 10.12 | 8.90 | 7.95 | 6.11 |
表2改良剂B添加实验
改良剂B加入比例 | 0.0625% | 0.125% | 0.25% | 0.5% | 1% | 2% |
钻井固废浸出液本底值 | 12.14 | 12.14 | 12.14 | 12.14 | 12.14 | 12.14 |
浸出液pH | 10.05 | 8.92 | 8.13 | 6.75 | 6.01 | 5.12 |
表3改良剂C添加实验
改良剂C加入比例 | 0.2% | 0.3% | 0.4% | 0.5% | 0.6% |
钻井固废浸出液本底值 | 12.14 | 12.14 | 12.14 | 12.14 | 12.14 |
浸出液pH值 | 9.62 | 8.78 | 8.05 | 7.22 | 6.13 |
从表1和图1可以看出,加入5%的改良剂A即可将固废浸出液的pH值降到9以下,效果非常明显。随着改良剂A加入量的增大,pH值呈现显著的降低,按照污水综排的标准,pH在6-9范围内就可以满足要求。因此本着成本最低原则,改良剂A的最佳添加量分别为5%。
从表2和图2可以看出,随着改良剂B的加入,溶液中的pH值逐渐降低,在加入量为0.125%时,pH值可以降到9以内。
从表3和图3可以看出,随着改良剂C的加入,溶液中的pH值也逐渐降低,在加入量为0.3%时,pH值可以降到9.0以内。
由以上结果可以看出,三种改良剂的加入均有效降低了钻井固废的pH值,均满足7~9的范围要求,改良剂C由于具有破胶作用,能够使破胶剂的使用量降低0.7%。
改良剂A、改良剂B、改良剂C的成本分析情况(处理吨固废药剂成本核算)如表4所示。
表4改良剂成本分析
添加原料种类 | 价格(元/t) | 吨添加量(t) | 吨钻井固废处理成本(元) |
改良剂A | 500 | 0.05 | 25 |
改良剂B | 30000 | 0.001 | 30 |
改良剂C | 1000 | 0.002 | 2 |
从表4可以看出,改良剂A的价格为25元,改良剂B价格为30元,改良剂C的价格为2元,相比较,改良剂C的价格是最低的。另外,改良剂C也具有一定的破胶作用和水处理催化作用能够降低破胶剂用量。
对上述实施例得到的固体废物进行检测,包括液塑限、CBR、击实、颗粒分析等指标进行检测,其结果为:
1、颗粒分析为粉土质砂(SM),此类岩屑作为路基填料,使用性能评定为优,施工性评定为优;
2、所有添加化学改良剂的样本,其液塑限指标均符合JTG F10-2006(公路路基施工规范)关于一般路基施工的一般规定;
3、掺配不同化学改良剂的CBR值,都远大于JTG F10-2006(公路路基施工规范)关于一般路基施工的一般规定中的要求(CBR大于3),添加物依次为A、B、C时,CBR值呈缓慢增大趋势;
4、掺配不同化学改良剂的最大干密度、最佳含水量值,都满足JTGF10-2006(公路路基施工规范)关于一般路基施工的一般规定中的要求。所以对于使用化学调节剂A改良后的一开及二开上部钻井废弃物的建材性能均满足路基土的要求。
从以上实施例可以看出,本发明提供的天然气钻井浅层废弃物的处理方法对天然气钻井废弃物进行分类,将天然气钻井浅层废弃物,即第一次开钻(一开)和第二次开钻(二开)上部的泥浆与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,将破胶处理与固体废物的回收一体化,方法简单,成本低,压滤后得到的固体废物无需进一步处理,能够直接作为路基填料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种天然气钻井浅层废弃物的处理方法,包括:将天然气钻井浅层废弃物与破胶剂和改良剂混合,依次进行破胶处理和压滤,得到固体废物;
所述天然气钻井浅层废弃物包括第一次开钻和第二次开钻上部得到的钻井泥浆;
所述改良剂为硫酸钙、硫酸铁或硫酸亚铁。
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述第二次开钻上部为天然气钻井的650~2750m部分。
3.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述硫酸钙与天然气钻井浅层废弃物的质量比为5~9%。
4.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述硫酸铁与天然气钻井浅层废弃物的质量比为0.125~1%。
5.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述硫酸亚铁与天然气钻井浅层废弃物的质量比为0.3~0.6%。
6.根据权利要求1或3所述的处理方法,其特征在于,当所述改良剂为硫酸钙时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比为1.5~2.0%。
7.根据权利要求1或4所述的处理方法,其特征在于,所述当所述改良剂为硫酸铁时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比为1.5~2.0%。
8.根据权利要求1或5所述的处理方法,其特征在于,所述当所述改良剂为硫酸亚铁时,所述破胶剂与天然气钻井浅层废弃物的质量比为1.0~1.4%。
9.权利要求1~8任意一项所述处理方法得到的固体废物直接作为路基填料的应用。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200811 |
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