CN1821129A - 油区废泥浆高效固化处理剂及其固化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境保护技术领域内的油区钻井废泥浆的治理。本发明的技术方案包括两大部分：1.油区废泥浆高效固化处理剂：一部分由占废泥浆重量的百分比含量的离子沉淀剂1－3％、破胶剂1－2％、吸附剂2－8％组成；另一部分由占沉降固体重量的百分比含量的硫铝酸盐硬化剂5－20％、疏松剂2－4％、石膏粉2－8％组成。2.使用油区废泥浆高效固化处理剂的处理工艺：首先将废泥浆与混合好的离子沉淀剂、破胶剂按比例搅拌并混合均匀，静停1－3小时后在废水中加入吸附剂后进行搅拌，然后将分离后的沉降固体与已混合好的硫铝酸盐硬化剂、疏松剂、石膏粉按比例搅拌并混合均匀，静停3－7天后，直到合格。本发明具有水稳定性能好，固化物符合种植土要求，原料易购、使用方便、固化效果好。

Description

油区废泥浆高效固化处理剂及其固化处理工艺

一、技术领域

本发明涉及环境保护技术领域内的油区钻井废泥浆综合治理。

二、背景技术

现代石油勘探开发百余年来，钻井废泥浆也存在了一个多世纪。以胜利油田为例，近些年油田每年约需打各类生产井、探井、检查井1000口左右，每口井产生的废泥浆约在100m³以上，全年约产生1.0×10⁵m³以上的钻井废泥浆。由于废泥浆存在的分散性及隐蔽性，其污染防治与综合治理没有引起人们的足够重视，对废泥浆综合治理与再利用技术的研究起步较晚。

钻井废泥浆分水基泥浆和油基泥浆两大类，油田钻井泥浆主要由膨润土、盐水、粘土、海泡石、重晶石粉及部分多种化学处理剂组成，含水率一般在35％～90％之间，呈碱性，固相颗粒粒度很小，外观呈粘稠流体状，具有颗粒细小、级配差、粘度大、含水率高且不易脱水等特点，是一种典型的粘稠状胶体。

钻井废弃泥浆是油田钻井过程产生的副产物，就地存放于泥浆池中，传统的处理方式是就地掩埋，其主要污染物是废弃物中含有的各种有机或无机类化学助剂，主要是其中的重金属、COD、Oil、表面活性剂等有害物质，其浓度较高，如果不加处理直接排放必然对生态环境造成不良影响。

近年来，人们对钻井废泥浆的环境污染有了深刻认识。钻井废泥浆与污油、污水一样，是油田生产的三大公害之一，主要表现有三：

1、钻井废泥浆自然状态难以降解，造成周边地区土壤板结，土地盐碱化，植被被大量破坏等；

2、钻井废泥浆长期累积渗透到地表以下水层或随雨水外溢流入江河小溪，污染水源，危害人的身体健康及水生物生长等；

3、钻井废泥浆堆积在井场周围，占用大量耕地或草地，使占用的土地失去使用价值，成为新的污染源。

因此，对钻井废泥浆的综合治理已经成为当前亟待解决的问题，对油区废泥浆的“无毒、无害、低成本、可工业化再利用”应是彻底处理废泥浆的主要目标。

三、发明内容

本发明的目的就是研究一种油区废泥浆高效固化处理剂及其固化处理工艺，以解决油区废泥浆对环境的污染问题。

本发明的技术方案包括两大部分，即：

1.油区废泥浆高效固化处理剂：由两部分组成，一部分由占废泥浆重量的百分比含量的离子沉淀剂1-3％、破胶剂1-2％、吸附剂2-8％组成；另一部分由占沉降固体重量的百分比含量的硫铝酸盐硬化剂5-20％、疏松剂2-4％、石膏粉2-8％组成。所述的离子沉淀剂、破胶剂、吸附剂分别是指含钙的磷酸盐或过磷酸盐离子沉淀剂、丙烯酸酯聚合物破胶剂、海泡石和生石灰粉吸附剂；所述的硬化剂、疏松剂分别是指硫铝酸盐水泥硬化剂、钾明矾疏松剂。

2.使用油区废泥浆高效固化处理剂的处理工艺：

(1)先测定油区待处理的废泥浆的体积和固化物含量以确定油区高效固化处理剂的用量；

(2)固化剂前期准备：现场施工所用固化剂可按比例用双锥螺旋混料机混合，一部分由离子沉淀剂、破胶剂按比例混合均匀、存放，吸附剂单独存放；另一部分由硫铝酸盐硬化剂，疏松剂，石膏粉按比例混合均匀、存放；

(3)在施工现场，首先将废泥浆与混合好的离子沉淀剂、破胶剂按比例搅拌并混合均匀，静停1-3小时后将表面水及水中溶有的有害物质抽出，在废水中加入吸附剂后进行搅拌，对水中的有害物质进行吸附处理，静停1-3小时后，检验，排放；然后将分离后的沉降固体与已混合好的硫铝酸盐硬化剂、疏松剂、石膏粉按比例搅拌并混合均匀，静停3-7天后，经检验合格进行场地平整，否则再加固化处理剂予以调整，直到合格。

本发明与已有相关油区废泥浆处理技术相比具有以下优点：

1、该固化剂为灰白色粉末状固体，可大量吸收反应超过自身重量1倍以上的水分，并放出大量的热量，加速固化材料的反应以及固化材料与钻井废泥浆之间的化学反应，固化7天后强度大于0.5MPa。

2、可固化各种高含水、高有机质、含多种有害物质的钻井废泥浆或污泥，并可在较低的温度下正常凝结硬化，具有凝结硬化时间短，水稳定性能好，溶出物少以及强度高的特性。

3、可用于固化各种钻井废泥浆防止有害物质的渗出，固化后可作为填土材料，进行再利用以建造土地。对固化后固化物种植特性进行试验分析，其孔隙率为35％左右，pH值为8左右，完全符合种植土要求，固化后经种植试验，植物生长良好。

4、一般的钻井废弃泥浆固化剂中多数采用普通硅酸盐水泥，尽管成本低，但处理后的泥浆pH值在11以上，土壤碱性强，难以实现土壤复耕。本技术采用特种快硬胶结材料，废弃泥浆固化处理后pH值在7-9之间，可保证土壤复耕。

5、一般的钻井废弃泥浆固化剂中多数采用粉煤灰，粉煤灰是一种水硬性胶结材料尽管成本低，但处理后随着其缓慢水化，强度逐渐提高，最初一年可实现土壤复耕，随着时间延续，土壤板结严重，难以实现土壤复耕。本技术不采用粉煤灰作为胶结材料，可保证实现土壤连续复耕。

6、本技术采用先进的混料设备，可保证钻井废弃泥浆固化剂的均匀性；采用先进的生产施工工艺，可保证施工质量的稳定性。

7、该油区废泥浆高效固化处理剂具有原料易购、价格低廉、使用方便、固化效果好。

四、附图说明：无。

五、具体实施方式：

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：本发明的油区废泥浆高效固化处理剂主要由两部分组成：

一部分由含钙的磷酸盐或过磷酸盐离子沉淀剂、丙烯酸酯聚合物破胶剂、海泡石和生石灰粉吸附剂组成，其配比(指占废泥浆重量的百分比含量)分别为：离子沉淀剂(1-3％)，破胶剂(1-2％)，吸附剂(2-8％)，主要作用是将废泥浆中的大量水和部分有害物质分离出来，并对液体中的有害物质进行处理，使处理后的水达到GB5084-92农田灌溉标准。

另一部分由硫铝酸盐水泥硬化剂、钾明矾疏松剂、石膏粉组成，其配比(指占沉降固体重量的百分比含量)为：硬化剂(5-20％)、疏松剂(2-4％)、石膏粉(2-8％)，主要作用是对分离后的沉降固体固化处理，使其达到GB5085.3-1996《工业固体废物有害特性试验与监测分析方法》的要求。

将本发明的油区废泥浆高效固化处理剂每部分用双锥螺旋混料机混合搅拌均匀后，待处理油区废泥浆时用散装水泥运输车分别运至施工现场。本发明的油区废泥浆高效固化处理工艺为先测定油区待处理的废泥浆的体积和固化物含量以确定油区高效固化处理剂的用量，待固化处理后，取样化验监测，看结果是否达到有关国家标准，达标准后可平整场地，否则再加固化处理剂予以调整，直到合格。

首先，将废泥浆与离子沉淀剂、破胶剂按比例用挖掘机搅拌并混合均匀，静停1-3小时后抽取表面水及水中溶有的有害物质，用吸附剂对水中的有害物质进行处理，检验后可排放。

其次，将分离后的沉降固体与硫铝酸盐硬化剂，疏松剂，石膏粉按比例用挖掘机搅拌并混合均匀，静停3-7天后，经检验合格进行场地平整。

基于废泥浆污染环境的方式是以运移扩散和化学迁移为特征，本发明研制的废泥浆高效固化处理剂中：破胶剂可破坏废泥浆的絮凝结构，释放废泥浆中大量的游离水，减少废泥浆含水量，便于废泥浆的快速固化处理；吸附剂具有很大的比表面积，可吸附有机物和金属离子，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；离子沉淀剂是一种含磷酸盐的无机物，沉淀重金属离子，降低其活性，同时赋予固化物一定的肥效。

本发明研制的废泥浆高效固化处理剂使用范围大，可直接加至废泥浆中充分搅拌混合均匀后，在短期内形成具有抗水性能、封闭作用和吸附作用的稳定固化物。

对废泥浆的高效固化历程是通过硫铝酸盐硬化剂、石膏粉等对废泥浆的水化和交联作用，以凝聚、圈闭等方式，使废泥浆在较短时间内失去流动性而固化。在逐渐变为难溶固态水合物的过程中巩固和加强体系固态性质，形成不可逆转的常态固体——具有抗水蚀性、圈闭性和吸附性等，从而达到限制污染物流动和抑制其组分迁移扩散的目的，避免对环境的影响和危害。加入的硬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。疏松剂可调节固化物的孔隙率以保证土壤的种植性。

在施工现场：首先，将废泥浆与在工厂混合好的离子沉淀剂、破胶剂按比例用挖掘机搅拌并混合均匀，静停1-3小时后用潜水泵将表面水及水中溶有的有害物质抽至泥浆池一角，边加入吸附剂边用挖掘机进行搅拌，对水中的有害物质进行吸附处理，静停1-3小时后，检验，可用潜水泵排放。其次，将分离后的沉降固体与在工厂混合好的硫铝酸盐硬化剂，疏松剂，石膏粉按比例用挖掘机搅拌并混合均匀，静停3-7天后，经检验合格进行场地平整。

固化处理后，应取样监测，看结果是否达到有关标准，达标准后方可平整场地，否则再加固化处理剂予以调整，直到合格。

工程实例：废弃钻井液比重1.28g/cm³，配置钻井液时加入了FA-367，XY-27，PAC-142，SMP，FC-427及原油等化学添加剂，外观棕黑色。用离子沉淀剂(2％)，破胶剂(1.2％)，吸附剂(3.5％)，硫铝酸盐硬化剂(12％)，疏松剂(3％)，石膏粉(6％)(按占废泥浆重量的百分比含量)组成的固化剂配方对该废弃钻井液进行固化处理，固化7天后其性质见表1。

                         表1废弃钻井液固化处理监测指标

监测项目	分析方法	固化前监测结果(mg/l)	固化后监测结果(mg/l)	标准限值(mg/l)
					pH	玻璃电级法GB/T6920-1986	9.8	8.10	6-9
化学需氧量	重铬酸盐法GB/T11914-1989	1422	100.0	≤150
					油类	红外分光光度法GB/T16488-1996	190	0.870	≤10
色度	铂钴比色法GB/T11903-1989	25000	70	≤80
					挥发酚	蒸馏后4-氨基安替比林分光光度法GB/T7490-1987	0.1L	0.1L	≤0.5
六价铬	二苯碳酰二肼分光光度法GB/T7467-1987	2.22	0.006	≤0.5
					说明：1、风干样品；2、浸出液制备为风干样品：蒸馏水比例为1∶10(W/W)；3、标准执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中表1中第一类污染物最高允许排放浓度以及表4中的二级标准；4、pH无量纲；色度单位(度)；5、监测结果如小于最低检出浓度时，填最低检出浓度再加L。

Claims (3)

1.一种油区废泥浆高效固化处理剂，其特征是：由两部分组成，一部分由占废泥浆重量的百分比含量的离子沉淀剂1-3％、破胶剂1-2％、吸附剂2-8％组成；另一部分由占沉降固体重量的百分比含量的硫铝酸盐硬化剂5-20％、疏松剂2-4％、石膏粉2-8％组成。

2.根据权利要求1所述的油区废泥浆高效固化处理剂，其特征是：所述的离子沉淀剂、破胶剂、吸附剂分别是指含钙的磷酸盐或过磷酸盐离子沉淀剂、丙烯酸酯聚合物破胶剂、海泡石和生石灰粉吸附剂；所述的硬化剂、疏松剂分别是指硫铝酸盐水泥硬化剂、钾明矾疏松剂。

3.根据权利要求1或2所述的油区废泥浆高效固化处理剂的处理工艺，其特征是：

(1)先测定油区待处理的废泥浆的体积和固化物含量以确定油区高效固化处理剂的用量；

(2)固化剂前期准备：现场施工所用固化剂可按比例用双锥螺旋混料机混合，一部分由离子沉淀剂、破胶剂按比例混合均匀、存放，吸附剂单独存放；另一部分由硫铝酸盐硬化剂，疏松剂，石膏粉按比例混合均匀、存放；

(3)在施工现场，首先将废泥浆与混合好的离子沉淀剂、破胶剂按比例搅拌并混合均匀，静停1-3小时后将表面水及水中溶有的有害物质抽出，在废水中加入吸附剂后进行搅拌，对水中的有害物质进行吸附处理，静停1-3小时后，检验，排放；然后将分离后的沉降固体与已混合好的硫铝酸盐硬化剂、疏松剂、石膏粉按比例搅拌并混合均匀，静停3-7天后，经检验合格进行场地平整，否则再加固化处理剂予以调整，直到合格。