钻井液废弃物无害化处理的新技术研发

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用 高 效 破 胶 剂 SDP-1 与 AlCl3、Fe2 (SO4 )3、 MgCl2 等常用絮 凝 剂 进 行 破 胶 实 验,SDP-1 破 胶 效 果好,形成的絮体 大 而 致 密,分 离 出 的 水 色 度 较 低, 出水 率 较 高,是 一 种 很 好 的 破 胶 剂。 试 验 数 据 见 表 1。
79.4
70
1.40
1.7
洼 60-H103 井
88.3
42
1.65
1.9
冷 41-H10 井
110.4
55
1.25
1.9
1.3.4 不 同 固 化 剂 对 比 研 究 用高效固化剂 SDG 与 GH-1、XG、XSG 等 国 内
常用固化剂进行性能对 比 实 验。 实 验 表 明,SDG 加 量适中,浸出液 COD 含量低,总 Cr含量低,固 化 时 间短,固化效果优 良,综 合 效 果 优 于 同 类 产 品,达 到 国 内 领 先 水 平 。 实 验 数 据 见 表 3。
Li Xueqing1,2,Yang Jinrong2,Yin Zhiliang2 (1.Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,Sichuan,China) (2.CNPC Greatwall Drilling Engineering Company Limited,Beijing 100101,China)
石 油 与 天 然 气 化 工 第42卷 第4期 CHEMICAL ENGINEERING OF OIL & GAS
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钻井液废弃物无害化处理的新技术研发
李 学 庆1,2 杨 金 荣2 尹 志 亮2
(1.西 南 石 油 大 学 2.中 国 石 油 集 团 长 城 钻 探 工 程 有 限 公 司 )
关键词 钻井液 钻井液废弃物 无害化处理 环境保护 中图分类号:TE992 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2013.04.025
Research and development of a new harmless treatment technology for drilling fluid wastes
表 2 固 化 剂 处 理 效 果 数 据 表 Table 2 Treatment effect of solid agent
井号
浸出液 COD 值/ 色度 浸出液ρ(总 Cr)/ 固化强度/
(mg·L-1) (倍数) (mg·L-1)
MPa
南平1井
76.5
76
1.24
1.6
杜 古-105 井
2002《城镇污水处理 厂 污 染 物 排 放 标 准》要 求;通 过 机械除油技术、化学 除 油 技 术 及 微 生 物 处 理 等 技 术 集成,提出油基钻井 液 含 油 钻 屑 无 害 化 处 理 的 新 工 艺 技 术 ,达 到 油 、水 、钻 屑 等 物 质 有 效 分 离 的 目 的 ,实 现了油、水资源 的 回 收 再 使 用。 钻 屑 含 油 体 积 分 数 小于2%,低于 GB 4914-2008《海洋石油勘探开发 污 染 物 排 放 浓 度 限 值 》要 求 ,具 有 很 好 的 社 会 效 益 和
Abstract:The internal mechanisms of water-based drilling waste and oily drilling cuttings of oil-based drilling waste were researched.Firstly,efficient colloid breaker and efficient curing a- gent were developed,and new harmless technology of water-based drilling fluid waste has been formed.Secondly,new harmless treatment technology of oil-based drilling liquid with oil drill cuttings has been formed by physical,chemical and microbial technology.The two complete sets of technology have some advantages,such as simple operation,good treatment effect,small in- vestment,and good reliability,which bring good social benefits and economic benefits.
验方法为:①配 制 了 柴 油 油 包 水 钻 井 液,将 岩 屑 浸 泡16h;② 用 振 动 筛 把 岩 屑 分 离 出 来,进 入 甩 干 机 进行分离;③测试甩 出 来 的 岩 屑 的 含 油 量 和 含 水 量 (用油水分离装置测试),结果见 表 4。 实 验 显 示,经 过甩干机处理的含油岩屑油水含量大幅度降低。
Key words:drilling fluids,drilling fluid wastes,harmless treatment,environmental protec-
tion
随着世界范围内环境保护意识的日益增强和环 境保护法律法规的 日 益 严 格,钻 井 液 及 其 废 弃 物 对 环境的影响引起了 国 内 外 环 境 保 护 界、石 油 工 业 界 及公众的普遍关注。本文通过对钻井废弃物内在污 染机理的 分 析 研 究 和 通 过 对 破 胶 及 固 化 的 技 术 研 发,提出了水基钻井 液 及 其 废 弃 物 无 害 化 处 理 的 新 工艺技术,使得浸出液主要污染物达到 GB 18918-
1.2 钻 井 废 弃 物 无 害 化 处 理 技 术 的 思 路 钻井废弃物处理工艺技术不仅要考虑处理后对
环境的污染问题,也 要 考 虑 处 理 的 工 艺 技 术 及 费 用 问 题 ,针 对 水 基 钻 井 液 废 弃 物 ,通 过 高 效 破 胶 剂 的 研 发,对废弃钻井液中 带 负 电 的 微 粒 起 电 荷 中 和 作 用 和吸附架桥作用,使 体 系 中 的 微 粒 脱 稳、絮 凝,从 而 有助于沉 降 和 过 滤 脱 水[2-4];通 过 高 效 固 化 剂 的 研 发,可使废弃钻井 液 硬 化 凝 固,形 成 固 态 物 质,使 得 钻井废弃物的性能指标达到国家允许的排放标准, 图1是水基钻井液废弃物无害化处理工艺流程图。 针对油基钻井液含 油 钻 屑,通 过 甩 干 机 机 械 除 油 处 理工艺[5-6]、高效除油剂化学处理技术和石油 微 生 物 处理3种无害化处 理 技 术 有 机 结 合,实 现 了 一 整 套 新型油基钻井液含油钻屑无害化处理工艺技术的创 新和集成,最 终 使 钻 屑 含 油 体 积 分 数 降 低 到 2% 以 下,达到 GB 4914-2008 允许的排放要求。 图 2 是 油基钻井液钻屑无害化处理工艺技术的流程图。
作者简介:李学庆(1965-),在读博士研究生,1987年毕业于西南石油学院应用化学专业,长 期 从 事 钻 井 液 技 术 研 究 及 管 理工作。地址:(100101)北 京 市 朝 阳 区 安 立 路 101 号 名 人 大 厦 3405 号。E-mail:lixq.gwdc@cnpc.com.cn。 电 话:010- 59285278。
表 3 固 化 剂 性 能 对 比 数 据 表 Table 3 Data百度文库contrast of curing agent performance
浸出液
浸出液 固化 固化
固化剂
加量 φ/%
COD 值/ pH (mg·L-1)

色 (倍
表 1 破 胶 剂 絮 凝 效 果 数 据 表 Table 1 Flocculation effect of colloid breaker
破胶剂
破胶后絮体 情况
出水 出水 φ(出水)/
pH 值 色度

形成 的 絮 体 细 小
A1C13
且松散
8.5 40 20
Fe2(SO4)3 絮体较小且松散 8.2 130 28
1.3 水 基 钻 井 液 无 害 化 处 理 室 内 研 究 1.3.1 高 效 破 胶 剂 机 理 研 究
高效破胶 剂 SDP-1 是 一 种 含 有 阳 离 子 的 高 分 子 聚 合 物 ,主 要 作 用 机 理 为 :① 吸 附 作 用 - 高 分 子 聚 合物通过氢键、静电 引 力 及 嵌 入 3 种 相 互 作 用 方 式 参与吸附;②架桥作 用 - 高 分 子 聚 合 物 与 许 多 粘 土 微粒连接一起架桥形 成 絮 团;③ 电 中 和 作 用 - 阳 离 子型高分子聚合物与带负电的粘土粒子因电中和作 用而产生絮凝;④沉 淀 物 网 捕 机 理 - 钻 井 废 弃 物 中 的胶体粒子被沉降的絮体沉淀物网捕。 1.3.2 高 效 破 胶 剂 性 能 对 比
石 油 与 天 然 气 化 工 第42卷 第4期 CHEMICAL ENGINEERING OF OIL & GAS
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防止各种有 害 物 质 溢 出。SDG 根 据 不 同 的 水 基 钻 井液体系,其 加 量 范 围 为 11% ~25%。 将 SDG 加 入准备好的钻井 废 弃 物 中,适 当 搅 拌,静 止 固 化,大 约10天后测其固化 浸 出 液 的 各 项 指 标 和 固 化 体 抗 压 强 度 ,数 据 见 表 2 和 图 3。
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李学庆 等 钻井液废弃物无害化处理的新技术研发 2013
经济效益。
1 钻 井 废 弃 物 无 害 化 处 理 技 术 研 究
1.1 当 前 钻 井 废 弃 物 处 理 技 术 分 析 目 前 ,常 用 的 含 油 钻 屑 处 理 方 法 有 :钻 屑 回 注 技
术、固 化 处 理 法、焚 烧 法、生 物 处 理 法、离 心 分 离 法、 钻屑清洗技 术 等 。 [1] 这 些 技 术 普 遍 存 在 以 下 问 题: ①处理费用高。如 钻 屑 回 注 法、固 化 法 的 高 效 固 化 剂成本问题;② 产 生 其 他 污 染 或 存 在 潜 在 威 胁。 如 焚 烧 法 需 要 焚 烧 设 备 ,焚 烧 时 会 放 出 有 毒 有 害 物 质 , 产生二次污染。③除 油 率 低,距 “零 排 放 标 准”相 差 甚远。这些处理技术很难实现含油钻屑高效经济地 处 理 。`
较大 的 絮 体 但 仍
MgCl2
较松散
8.0 60 25
SDP-1 絮体较大且致密 7.6 20 40
1.3.3 高 效 固 化 剂 性 能 研 究 SDG 是由多 种 有 机 物 和 无 机 物 合 成 的 高 效 固
化 剂 ,通 过 絮 凝 、架 桥 、水 化 等 反 应 ,快 速 与 钻 井 废 弃 物 形 成 固 体 物 质 ,锁 住 钻 井 废 弃 物 的 粒 子 空 间 ,有 效
摘 要 首 先 对 水 基 钻 井 液 废 弃 物 ,油 基 钻 井 液 含 油 钻 屑 内 在 污 染 机 理 进 行 了 研 究 ,在 此 基 础 上,一是研发出水基钻井液废弃物用高效破胶剂、高效固化剂,形 成 了 水 基 钻 井 液 废 弃 物 无 害 化 处 理 的 新 型 工 艺 技 术 ;二 是 以 物 理 、化 学 及 微 生 物 等 技 术 集 成 形 成 了 油 基 钻 井 液 含 油 钻 屑 处 理 新 工 艺 新 技 术 。 这 两 套 工 艺 技 术 操 作 简 单 、处 理 效 果 好 、投 资 小 、可 靠 性 好 ,具 有 很 好 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益。
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