石油钻井废弃物不落地随钻处理探讨

2 工艺流程说明
本方案是可以对从井口返出的钻井废弃物在落地之前进行随钻处理，也可以将废 弃泥浆池中的废弃泥浆稀释后再进行分类处理利用，实现钻井环保装置撬装化。从钻 井废弃物中分离出的岩屑被清洗干净后可作为混凝土骨料加以利用；清洗岩屑产生的 泥浆水经加药、脱稳、絮凝、固液分离后形成泥饼，可与粘土或页岩按比例掺和用来 烧砖；分离出的滤液水经过脱稳、絮凝、气浮、氧化和吸附过滤等预处理工艺，去除 主要污染物，可用于油田回注、回灌安全地层或达标排放；污水经污水处理系统处理 后，可以达标排放。
图 4 辽河油田废弃物处理现场 ——辽河油田钻井废弃物处理一体化装置的研制与试验
目前辽河油田积极开展了废弃钻井液无害化处理的试验研究工作。应用孔板压滤 机、卧式螺旋离心机进行了废弃物处理一体化装置的研制与试验，初步取得了较好效 果。但由于目前还处于室内试验阶段，还有待现场应用及推广。 技术思路：①固液分离（用加药罐和搅拌混装置）
挤压设备进行随钻废弃物处理试验。 ——技术施工要求：① 废泥浆的固体量每天达 200 方以上；② 固形物的含水量 50-60% 以下，排出的固体为松散状，以便成型压砖用；③ 钻后处理水达标排放；④剩余固体 固化在现场。 ——处理程序是：
1）采用化学方法固液分离 2）再用螺杆泵浆（污泥、钻屑等固形物）到振动筛，筛选出大部分的岩屑 3）剩余的污泥再次加药化学处理 4）将处理后的污泥送入德国琥珀螺旋挤压设备进行强化固液分离 5）固形物成型或搬运。 —— 处理效果：进入螺旋挤压设备处理的固形物，能降低含水量，固形物能堆积成山， 取得了减少固液混合物中含水量的效果 —— 认识： 1）机械法进行固液分离必须配合有效的化学药剂才能提高固液分离效果。 2）该螺旋挤压设备处理量不能完全满足工程要求，建议生产国产化设备加大功率， 尽可能符合现场施工的要求，降低成本。
①该系统的主要设备包括螺杆传输机、特制高效搅拌固化机、板框式压滤机或 螺旋挤压装置。
②分离后的固体废弃物与固化剂、促凝剂、破胶剂、吸附剂、调整剂钻屑等充 分混合搅拌，经`过固化机固化成型。经该系统处理后的固化体硬化时间短，强度适当， 稳定性好，浸出液无色透明，可以达到 GB8978-1996 污水综合排放一级标准。固化体 可以通过成型设备形成一定形状，便于运输和再利用。
②利用孔板挤压装置减少废弃液中的含水量 ③固化成形 存在的问题：目前国内研制的孔板压滤机在脱水效果上有一定优势，但自动化程度不 高，需人力辅助清理固形物，有待进一步提高。
图 5 辽河油田废弃物处理固化效果图
2、胜利油田废弃物处理装置应用情况 胜利油田老 168 井固液分离项目，主要是用化学絮凝法，配合运用德国琥珀螺旋
——普光油气田随钻废弃物处理系统构成：
1）随钻废弃物收集系统 ①随钻废弃物收集系统是采用螺杆收集传送装置收集固控设备运转时的落出
物，实现不落地回收处理；并且及时使用污水泵收集井场排水系统排出的污物（含油 含泥污水等），随钻进行处理。该系统的主要配备有双向螺杆传输机、单向螺杆传输 机、污水泵。
②配备主要设备：双向螺杆传输机、单向螺杆传输机、螺旋挤压传送装置、废 泥浆缓冲储备罐 2）随钻固液分离系统
泥浆池（罐）的废弃泥浆
浮渣进泥浆 罐再处理
来自钻井振动 筛的岩屑
泥
岩
浆
屑
分
泥浆水
污水
清
离
洗
和
利
固
用 加药 液 加药
分
离
污
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
氧
水 污水
脱
化 排至污水处理
后
稳
强
气
制
浮 氧化剂 过
滤
洗净的岩屑 做建筑骨料
3 主要设备选型
泥饼与粘土 掺和制砖
序
规格型
设备名称
数量 单位 技术参数
备注
号
号
1 螺旋式输送装置
2
台
2 振动筛洗沙器
钻井废弃物不落地随钻处理的工艺过程是： 1、钻井废弃物岩屑分离清洗、泥浆脱稳、固液分离和泥饼利用。 由钻井振动筛排出的含有岩屑的废弃物通过一套螺旋式输送装置送入由三个单元 组成的岩屑分离清洗装置的第一单元 ——振动筛洗沙器上。首先用钻井污水喷淋 在振动前行且粘附着泥浆的岩屑上，使岩屑所粘附的大部分泥浆脱落。离开振动筛洗 沙器的岩屑落入第二单元的一个螺旋砂水分离清洗器中，岩屑在这里随螺旋推进装置 上升中又受到含有破稳剂、混凝剂等药品的预处理水的喷淋，使其所粘附的剩余有害 物质得到清除，洗后污水进入其下方的污水箱中；由第二单元的砂水分离清洗器排出 的岩屑落入第三单元的砂水分离清洗器中，岩屑在这里随螺旋推进装置上升中又得到 少量清水的喷淋，使其所粘附的盐类和有害物质进一步得到清除。在第三单元喷淋中 清水用量很少，循环使用能做到节约用水。在振动筛清洗器和每个螺旋砂水分离清洗 器的下方都有污水箱，用于盛装清洗岩屑所产生的污水，便于用泵来循环清洗。 2、经清洗后岩屑浸出液的污染物指标达到国家标准的要求，可作为建筑材料或用 来硬化井场地面。 将岩屑清洗后所产生的泥浆水从污水箱中泵入泥浆脱稳和固液分离装置中。在这 里，经过加药、搅拌后脱稳的泥浆水又被泵入压滤机中，进行固液分离，分离出的固 相被压成泥饼；压滤机脱出的滤液污水进入污水处理装置中处理。 泥浆池里现有的钻井废弃物也可泵入泥浆脱稳和固液分离装置中，开始进行处理， 以解决在当前的排放方式下固液分离的难题。
③特制高效搅拌固化机、螺旋挤压传送装置、固化混拌中转池。
6.2 本项目技术方案比选
6.2.1 技术方案一：
油气田钻井废弃物是钻井污水、钻井泥浆和岩屑的混合物，是一种相当稳定的胶 态悬浮体系，含有粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等，危害环 境的主要化学成分有烃类、盐类、各类聚合物、重金属离子、重晶石中的杂物和沥青 等改性物，这些污染物具有高色度、高石油类、高 COD、高悬浮物、高矿化度等特性， 是石油勘探开发过程中产生的主要污染物。油气田每钻完一口井，都要在原地留下一 个废弃泥浆池。一个油田有成天上万口井，就有成天上万个废弃泥浆池，每个泥浆池 中的钻井废弃物少则几百万方，多则几天方。这些废弃物若在井场堆放或掩埋，一旦 被水浸泡、河流冲刷，就会对周围的土壤、水源、农田和空气造成十分严重的污染。 对钻井废弃物进行不落地随钻处理和综合利用是根治钻井废弃物污染的必由之路。
(1)采用无轴螺旋工艺，与物料接触面积小，摩擦力小，无堵塞； (2)螺旋叶片采用高厚度 16Mn 铸钢焊接，经久耐用； (3)螺旋输送机的支撑采用整休压制 u 形槽结构，强度高，带有可拆卸上盖板，便 于观察物料输送情况； (4)螺旋输送机的 U 形槽和无轴螺旋之间采用可以快速拆卸的耐磨衬套，使用寿命 长，维修操作方便； (5)匀采用摆线针轮减速机，噪声小、传动平稳、使用寿命长。 ——主要技术参数：
1 工艺流程
本方案的目的是提供固液分离、分类处理、综合利用的用于油气田钻井废弃物不 落地随钻处理工艺，他克服了其他技术存在的落地后单一性处理的缺点，本方案是为 钻井最终消灭泥浆池污染和减少占地为目的，他可以对从井口返出的钻井废弃物在落 地之前进行随钻处理，也可以将废弃泥浆池中废弃泥浆稀释后再进行分类处理，实现 无害化综合利用。
型 号： WLS300-8/7 主体直径： 300mm
输 送 量： 输送距离： 电机功率：
20m3/h 8/7m 7.5kw。
2)岩屑甩干机
——设备组成(岩屑甩干机) 该设备主要由进料漏斗、锥形盖.锥形体、导片、筛布架、筛布、转动体、马达、
转动胶带和支架等组成. ——工作原理和结构特点：
通过螺旋输送机输送过来的含油湿岩屑经过进料口进入甩干机的进料漏斗到达锥 形盖，通过锥形体和导片的加速，含油温岩屑到达旋转体的部，依靠重力和离心力的 作用，岩屑沿锥形休的旋转体向下运动，随若锥形体截面的不断增大，最终岩屑在旋 转体的底部获得最大的离心力，这时密度较轻的钻井液沿旋转休的切向通过排液管到 达钻井液收集罐，分离出来的岩屑依靠重力从甩干机的底部排出，再通过下级螺旋输 送机的推进作用到达集中收集口。
钻 井
废 固体废弃物 固液分离系统 弃 四级固控 物
淤泥 固形物成型
平
收
台
集 系
分离后的污水
污水处理系统
统
（化学药剂）
井场污水
达 标 排 放 回收后作清洁用水
图 3 随钻废弃物处理工艺流程图
6.1.1 钻井废弃物随钻处理工艺技术路线：
废弃物收集→废弃物固液分离→污水处理→固形物固化处理 ① 初步分离使用四级固控设备对钻井完井废弃物进行分离，以便于提高钻井完井 废弃物的处理效率 ② 通过板框式压滤机、滤带式压滤机、离心机等分离装置对已经过初步分离的固 体钻井废弃物进行进一步固液分离 ③ 搅拌固化 使用高效搅拌固化机对钻井完井废弃物进行固化处理，同时使废弃 物与处理药剂充分混合 ④ 固形物成型转运通过成型装置再次挤压成型，使钻井废弃物固化成型，便于转 移运输进行下步处理。钻井完井废弃物在进行固化处理时，可以通过密闭螺杆传输器
①固液分离系统采用化学方法与物理方法相结合，化学方法是针对不同的钻井 液体系加入相应的破胶剂、絮凝剂、混凝剂、等化学药剂，促使固液分离。物理方法 是通过螺杆挤压装置的挤压、滤带传输器或螺旋挤压装置压滤等物理作用，将水和含 泥污水中的絮凝物分离，使得固体废弃物含较少水份，起到强化固液分离的效果。
②设备主要有四级固控设备，泥浆专用板框式压滤机 3）随钻废弃物固化系统
整体工艺能做到从钻井废弃物中分离出的岩屑被清洗干净后可作为混凝土骨料加 以利用；清洗岩屑产生的泥浆水经加药、脱稳、絮凝、固液分离后形成泥饼，可与粘 土或页岩粉按比例掺和用来烧砖；分离出的滤液水经过脱稳、絮凝、气浮、氧化和吸 附过滤等预处理工艺，去除主要污染物，可用于油田回注、回灌安全地层或达标排放； 污水经过超滤、反渗透脱盐等方法的深度处理后，可以达到农田灌溉水质标准。
进行转移或滤带式传输装置，以避免再次污染。在进行固化处理时，还需要加入相应 的固化剂，以降低含水量达到最佳的固化处理效果。 6.1.2 国内废弃物处理技术的应用情况 1、辽河油田废弃物处理装置应用情况