CN115286177A

CN115286177A - 一种水基钻井泥浆资源化处置系统和方法

Info

Publication number: CN115286177A
Application number: CN202210885221.6A
Authority: CN
Inventors: 邵国彪; 宿辉; 王凯; 张丹; 李凤娟; 李小龙; 刘庆月; 崔浩
Original assignee: China Offshore Environmental Service Tianjin Co Ltd
Current assignee: China Offshore Environmental Service Tianjin Co Ltd
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2022-11-04

Abstract

本发明公开了一种水基钻井泥浆资源化处置系统和方法。所述方法包括以下步骤：对水基泥浆进行筛分，将筛分后的泥浆与破胶剂进行混合，充分搅拌并利用超声波耦合功能破坏水基泥浆胶体稳定结构，破胶后的泥浆进行固液分离；调节固液分离得到的液相的pH并加入催化氧化剂，再通过曝气使催化氧化剂、多功能金属填料与废液进行充分反应；将催化氧化后的废液与药剂进行充分混合后再进行沉淀处理；沉淀上清液过滤后进行生化处理，经生化处理后的废液再进行过滤处理；过滤出水进行DTRO膜处理，膜处理出水达到外排标准，浓水进行蒸发结晶处理，蒸发出水达到外排标准，结晶盐进行资源化处置。本发明能够对水基泥浆进行无害化、资源化处理。

Description

一种水基钻井泥浆资源化处置系统和方法

技术领域

本发明涉及钻井泥浆处置技术领域，特别涉及一种水基钻井泥浆资源化处置系统和方法。

背景技术

在石油天然气勘探开发过程中,不可避免地会产生大量废弃钻井液。为了满足钻井技术的需要，钻井液中常常添加各种化学处理剂，因此废弃钻井液中影响和危害环境的成分非常复杂,如果处理不当会对环境造成污染。水基泥浆属于固体废物，不属于危险废物。在《国家危险废物》中对于石油和天然气开采行业，只有以废矿油为连续相配置的钻井泥浆，最后产生的废弃钻井泥浆、油泥油脚、含油污泥才属于危险废物，废物类别HW08，废物代码分别为071-001(或002)-08、072-001-08。在2016年版的《国家危险废物名录》中，没有提及以水基为连续相配置钻井泥浆的废物问题，即水基泥浆没有列入该名录，因此不属于危险废物范畴。废弃泥浆中危害环境的主要成分是烃类、盐类、各类聚合物、重晶石中的杂质和沥青等，COD高、矿化度高、色度高、悬浮物含量高、污染负荷大。随着环保要求日益严格，废弃钻井液处理技术也越来越受到重视。

现有的处理方法主要有钻井泥浆填埋处理技术、固化处理技术、钻井泥浆土壤修复技术。虽然近年国内陆上油气区加大力度对钻井作业产生的废弃物进行治理，但仍然处理不彻底，且目前国内外对废弃液的治理方案有较大的差异，无论是技术方案，还是设备配套、环保投资都存在较大的区别。因此，开发一种水基泥浆资源化处置工艺势在必行。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种水基钻井泥浆资源化处置系统和方法，该处理方法适应性强、处理成本低、工艺操作简单。

第一方面，本申请提供一种水基钻井泥浆资源化处置系统，是采用以下技术方案得以实现的。

一种水基钻井泥浆资源化处置系统，包括依次连接的振动筛、破胶罐、压滤机、高级氧化池、管道混合器、混凝池、沉淀池、第一过滤器系统、生化池、第二过滤系统、DTRO膜处理装置和蒸发结晶装置。

进一步的，所述振动筛选用高频筛分装置。

进一步的，所述破胶罐中的搅拌装置为多级桨式搅拌器，桨叶呈45°倾斜状，桨叶长短相间隔分布。

进一步的，所述压滤机采用板框压滤机，滤布采用丙纶材质，压紧压力为14-16Mpa。

进一步的，沉淀池中心设有中心筒，中心筒中设有旋流装置。

进一步的，所述第一过滤器系统包括粗过滤器和砂滤过滤器。

进一步的，所述生化池包括串联设置的兼性厌氧池、厌氧池、好氧池。

进一步的，第二过滤系统包括双滤料过滤器和超滤过滤器，双滤料过滤器的进水压力为0.2MPA-0.4MPA。

第二方面，本申请提供一种水基钻井泥浆资源化处置方法，是采用以下技术方案得以实现的。

一种水基钻井泥浆资源化处置方法，包括以下步骤：

S1.对水基泥浆进行筛分，去除水基泥浆中大块固体杂质，筛分后的泥浆进行破胶处理；

S2.将筛分后的泥浆与破胶剂进行混合，充分搅拌并利用超声波耦合功能破坏水基泥浆胶体稳定结构，反应30-40min，破胶后的泥浆进行固液分离；

S3.固液分离得到的液相进行高级氧化处理；分离后的固相含水率小于40％，制备免烧砖；

S4.将固液分离得到的液相调节pH至5-6，并加入催化氧化剂，再通过曝气使催化氧化剂、多功能金属填料与废液进行充分反应，反应时间10-12h，催化氧化后的废液进行混凝沉淀处理；

S5.将步骤S4得到的废液与药剂进行充分混合后再进行沉淀处理，沉淀停留时间3-5h；

S6.沉淀上清液过滤后进行生化处理，废液在兼氧、厌氧和好氧菌的作用下降低有毒有害物质含量，降低废液的COD，经生化处理后的废液进行过滤处理；

S7.过滤出水进行DTRO膜处理，膜处理出水达到外排标准，浓水进行蒸发结晶处理(MVR处理)；

S8.膜系统浓水进行蒸发结晶处理，蒸发出水达到外排标准，结晶盐进行资源化处置。

进一步的，步骤S2中，破胶剂为聚合硫酸铁，添加量为2％-3％；超声波的频率为30000Hz-50000Hz。

进一步的，步骤S4中，催化氧化剂主要成分为H₂0₂，加入量为0.1％-0.15％。

进一步的，步骤S4中，多功能金属填料的加入量为0.5‰。

进一步的，步骤S4中，曝气量为5m³-8m³/min。

进一步的，步骤S5中，所述药剂包括聚合硫酸铁(添加量为1.5‰)、液碱(调节PH8-9)和pam(添加量0.02‰)。

进一步的，步骤S6中，兼氧菌处理废水条件为：停留时间大于等于12h，0.2＜溶解氧＜0.5mg/L；厌氧菌处理废水条件为：停留时间15h以上，溶解氧＜0.2mg/L；好氧菌处理废水条件为：2＜溶解氧＜5mg/L。

进一步的，步骤S6中，将硝化液进行回流，硝化液回流比100～300％；控制污泥沉降比40％-50％。

进一步的，步骤S7中，DTRO膜进水硬度≤500ppm，-200＜氧化还原电位＜150。

进一步的，步骤S8中，蒸发结晶处理的进水硬度≤500ppm。

本申请具有以下有益效果。

1、本发明水基钻井泥浆资源化处置方法可以与免烧砖制备结合，达到水基泥浆无害化、资源化处置；

2、本发明水基钻井泥浆资源化处置方法破坏了水基泥浆的稳定结构，固液分离后，达到减量化处置效果，降低处置成本。

附图说明

图1是本发明系统内设备的连接示意图；

图2是本发明的工艺流程示意图。

其中，1.振动筛；2.破胶罐；3.压滤机；4.第一高级氧化池；5.第二高级氧化池；6.管道混凝器；7.混凝池；8.沉淀池；9.粗过滤器；10.砂滤过滤器；11.兼性厌氧池；12.厌氧池；13.好氧池；14.双滤过滤器；15.超滤过滤器；16.RO膜；17.预热器；18.压缩机；19.蒸发器；20.二次蒸发器；21.蒸发结晶装置。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本专利申请进行进一步的说明。

本申请的多功能金属填料购自上海弟兄环保科技有限公司。

如图1所示，一种水基钻井泥浆资源化处置系统，包括振动筛1，振动筛1的出料口与破胶罐2的进料口连接，破胶罐2的出料口与压滤机3的进料口相连；压滤机3的出液口与高级氧化池连接，所述高级氧化池包括第一高级氧化池4和第二高级氧化池5；所述第二高级氧化池5的出液口通过管道与混凝池7连接，混凝池7与沉淀池8连接，所述管道上设有管道混凝器6；沉淀池8的出液口通过第一过滤器系统与生化系统连接，所述第一过滤器系统包括粗过滤器9和砂滤过滤器10，生化系统包括串联设置的兼性厌氧池11、厌氧池12、好氧池13；所述好氧池13的出液口通过第二过滤系统与RO膜16连接，所述第二过滤系统包括双滤过滤器14和超滤过滤器15；RO膜16与蒸发结晶装置21连接，所述蒸发结晶装置21包括预热器17、压缩机18、蒸发器19和二次蒸发器20。

如图2所示，一种水基钻井泥浆资源化处置方法，包括如下步骤：

①水基泥浆经离心泵送至筛分系统；

②筛分系统采用单层高频振动筛(功率：2*0.75KW；筛网孔径：80目)，启动振动筛后将水基泥浆泵送至筛分系统，经筛分系统将水基泥浆中大块固体杂质进行有效去除，筛分后的泥浆进入破胶系统；

③启动破胶系统搅拌装置后打开进料泵开始进料，待破胶系统进料完成后关闭进料泵，启动加药装置(破胶剂添加量2％)并且启动超声波耦合装置(调节频率30000Hz)，通过加药装置将药剂和水基泥浆进行混合，通过搅拌装置进行充分搅拌使药剂和水基泥浆充分反应(30min)，利用超声波耦合功能加快破坏水基泥浆胶体稳定结构的速度，促进泥水分离，破胶后的泥浆进入固液分离系统；

④经破胶后的水基泥浆进入固液分离系统进行固液分离，固液分离采用板框压滤机(滤布采用丙纶材质，压紧压力为15Mpa)，分离后的液相进入水处理系统，分离后的固相含水率小于40％，用于制备免烧砖；

⑤固液分离后的液相进入高级氧化系统，高级氧化采用多金属催化氧化工艺，所述多金属催化氧化系统内设置了多功能金属填料、加药装置和曝气装置，通过加药装置调节废液pH为5，添加催化氧化剂0.15％并将油田废液与氧化药剂进行混合，通过曝气(5m³/min)装置使催化氧化药剂、多功能金属填料(添加量0.5‰)与废液进行充分反应，反应时间12h，在多功能金属填料的作用降低了废液的氧化势能，提高了还原势能，实现了利用空气对废液的氧化降解，催化氧化后的油田废液泵送至混凝系统；

⑥混凝系统包括管式混合器、絮凝池和沉淀池(絮凝池和沉淀池底部定期排泥)，废液与药剂经混凝系统进行充分混合后自流至沉淀系统，沉淀系统包括三级沉淀，每级沉淀进水都经沉淀池中心筒进入，中心筒中设有旋流装置，沉淀停留时间3h；

⑦沉淀上清液经第一过滤系统后进入生化处理系统；第一过滤系统包括粗滤芯过滤和砂滤两级过滤，过滤系统定期进行反冲洗；

⑧生化系统包括兼氧、厌氧和好氧等处置单元，废液在生化系统中各种菌种的作用下达到降低有毒有害物质的目的，降低废液的COD。兼氧工艺内置搅拌器，保证污泥连续流动，防止污泥淤积，导致菌苗的死亡，停留时间大于等于12h，0.2＜溶解氧＜0.5mg/L；厌氧工艺通过搅拌器保证污泥连续流动，防止污泥淤积，停留时间15h以上，溶解氧＜0.2mg/L。好氧工艺设置曝气装置，停留时间30h，2＜溶解氧＜5mg/L；设置硝化液回流泵，硝化液回流比300％；控制污泥沉降比50％，经生化处理后进入第二过滤系统；

⑨废液经第二过滤系统后降低水中悬浮物，满足下一处理单元进水要求；第二过滤系统采用双滤料过滤器，进水压力为0.3Mpa，定期进行反冲洗；

⑩过滤出水进入DTRO膜系统，膜进水硬度≤500ppm，-200＜氧化还原电位＜150，膜系统出水达到外排标准，浓水进入MVR处理系统；

膜系统浓水进入MVR处理系统，MVR进水硬度≤500ppm，蒸发出水达到外排标准，结晶盐进行资源化处置。

性能检测

采用上述方法处理水基泥浆，水基泥浆经固液分离后，固相含水率36％-40％，液相各处理单元检测数据见下表：

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水基钻井泥浆资源化处置系统，其特征在于：包括依次连接的振动筛、破胶罐、压滤机、高级氧化池、管道混合器、混凝池、沉淀池、第一过滤器系统、生化池、第二过滤系统、DTRO膜处理装置和蒸发结晶装置。

2.根据权利要求1所述的一种水基钻井泥浆资源化处置系统，其特征在于：所述第一过滤器系统包括粗过滤器和砂滤过滤器。

3.根据权利要求1所述的一种水基钻井泥浆资源化处置系统，其特征在于：所述生化池包括串联设置的兼性厌氧池、厌氧池、好氧池。

4.根据权利要求1所述的一种水基钻井泥浆资源化处置系统，其特征在于：所述第二过滤系统包括双滤过滤器和超滤过滤器。

5.一种水基钻井泥浆资源化处置方法，其特征在于：包括以下步骤：

S7.过滤出水进行DTRO膜处理，膜处理出水达到外排标准，浓水进行蒸发结晶处理；

6.根据权利要求5所述的一种水基钻井泥浆资源化处置方法，其特征在于：步骤S2中，破胶剂的添加量为2％-3％；超声波的频率为30000Hz-50000Hz。

7.根据权利要求5所述的一种水基钻井泥浆资源化处置方法，其特征在于：步骤S4中，催化氧化剂的加入量为0.1％-0.15％。

8.根据权利要求5所述的一种水基钻井泥浆资源化处置方法，其特征在于：步骤S6中，兼氧菌处理废水条件为：停留时间大于等于12h，0.2＜溶解氧＜0.5mg/L；厌氧菌处理废水条件为：停留时间15h以上，溶解氧＜0.2mg/L；好氧菌处理废水条件为：停留时间24h以上，2＜溶解氧＜5mg/L。

9.根据权利要求5所述的一种水基钻井泥浆资源化处置方法，其特征在于：步骤S7中，DTRO膜进水硬度≤500ppm，-200＜氧化还原电位＜150。

10.根据权利要求5所述的一种水基钻井泥浆资源化处置方法，其特征在于：步骤S8中，蒸发结晶处理的进水硬度≤500ppm。