一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种含油废弃水基钻井泥浆无害化处理工艺，包括预处理、气浮、混凝、脱水步骤。将含油水基钻井废弃泥浆用1～2倍体积的水稀释，充分搅拌后，混合液通过砂浆泵输送至气浮分离罐，进行油、水、泥三相分离，上层流化状态的石油类物质通过溢流方式流出气浮分离罐，进入石油类储备箱；向下层水泥砂混合液加酸调剂pH，并加入氧化剂，由砂浆泵泵入絮凝罐，混凝处理后，由砂浆泵泵入带式压滤机进行泥水分离，分离后泥饼的水分质量分数为40～55％，石油类物质质量分数小于1％。固液分离后的废水和泥饼浸出液指标均低于《国家污水综合排放标准》GB8978‑1996二级标准限值，废水回用井队配浆，泥饼用于修筑井场和制砖。

A harmless treatment process for waste oil-bearing water-based drilling mud

【技术实现步骤摘要】
一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺
本专利技术属于钻井泥浆处理
，具体涉及一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺。
技术介绍
钻井泥浆是石油天然气钻井过程中能满足钻井工作所需的各种循环流体，主要起到携带、悬浮钻屑，稳定井壁，平衡地层压力，冷却、润滑钻头钻具的作用。它是一种含有粘土、加重材料、各类化学处理剂、污水及钻屑的多相稳定胶体体系，其中含有大量的无机盐、高分子量的有机化合物、某些重金属离子(如汞、砷、镉、铬、铅等)。这些污染物有的来自钻井液化学添加剂，有的是从地层中携带而来。若不加处理长期存储或掩埋，这些有害物质会对土壤、地表水、地下水造成污染，直接或间接影响人类生态环境。钻井后期随着钻井的深度增加，为了稳定井壁、平衡地层压力、润滑钻头往往会向钻井液中加入大量的石油类物质如：柴油、原油、矿物油等。随着钻井的进行石油类物质和钻屑一起被携带到地面，形成水包油泥浆体系，同时石油类物质会与泥浆中的高分子护胶剂、膨润土发生乳化作用，使得大多数固相粒子的直径分布在10～20μm之间，形成高度稳定的多组分胶体分散体系。现有的方法对废弃泥浆进行处理时，由于大量石油类物质的存在会使处理效果变差，设备效率降低，处理后后的废弃泥浆中石油类物质严重超标，同时造成极大地环境隐患。人类长期处于石油类物质污染的环境中，可引起急性或慢性伤害。某些有害物质进入农田后，被农作物吸收，通过食物链在动植物体内逐级富集，最终导致人类多种疾病的发生，威胁着人们的健康。国内外处理钻井废弃泥浆的方法一般有：就地排放法、回注法、回填法、MTC转化技术、破乳法、固化法、固液分离法、土地耕作法等。就地排放法主要用于常规水基钻井泥浆，这是最传统的处理方式。常规钻井泥浆的化学添加剂比较简单，毒性较小，污染程度较低，在环境中易自然净化。通常将废钻井泥浆进行自然沉降和适当的化学絮凝处理后，就地直接排放。回注地层法是将废钻井泥浆通过井眼注入地层中或保留在井眼环空中。为了防止地下水和油层被污染，关键是选择合适的安全地层(注入层通常是压裂梯度较低，地层渗透性差的地层，而且上下盖层必须致密、强度高)。这种方法处理费用约为28至35美元每立方米，成本较高，且仍有可能污染地下水和油层，在美国和加拿大的应用受到严格限制。回填处理法是将泥浆沉淀池里沉降分离的废钻井泥浆上部的水澄清(必要时加入絮凝剂)，达到规定指标后，就地排放。剩下的污泥，待其自然干燥到一定程度，在其上面加土填埋。废弃钻井泥浆顶部保持1～1.5m厚的土层，再恢复地貌。该方法适用于含盐量少的水基钻井液。特点是处理费用低，对泥浆大土池周围的地下水污染的可能性小，其浸出液浓度控制在可接受的限制范围以内。MTC转化技术是利用废弃钻井泥浆较好的降滤失性和悬浮性。通过加入高炉水淬矿渣和其它外加剂，将废弃钻井液转化为固井液，从而变废为宝，既消除了废弃钻井泥浆外排所造成的污染，又赋予废弃钻井泥浆新的用途。国外五十年代开始研究MTC技术，九十年代初随着良好的分散剂和有机促凝剂的开发和应用，形成了以Wilson为代表的波特兰水泥转化技术和以Cowan为代表的矿渣转化技术，使MTC技术具有工业应用价值。破乳方法主要有化学破乳、膜破乳、电场破乳等。现在应用较多的是化学法破乳，即向乳化钻井废水中投加破乳剂，通过化学作用，辅以其他分离方式，达到乳化液脱稳、破乳，实现油水分离的目的。而国内外采取的化学破乳方法主要有盐析法、酸碱法、凝聚法和混合法。这些方法虽然能达到一定的处理效果，但由于加入了化学添加剂，提高了成本，而且会给环境也带来了新的影响。废弃钻井泥浆固化处理技术是近些年发展起来的一种钻井液无害化处理技术。其原理是向废弃钻井泥浆中加入具有固结性能的固化剂，使其转化成类似混凝土似的固化体，固结其内的有害成分，如重金属离子、有机物、油类等，可显著减小对土壤的渗滤，从而减少对环境的影响和危害。目前，主要采取水泥作为固化的胶结材料，但成本很高，不适合对大量废弃钻井泥浆实施。固液分离原理是在废弃钻井泥浆中加入一定的混凝剂，在固液分离设备中实现固液分离，分离出的水达标后排放，污泥直接填埋处理。这种处理方法比较简单，所需的设备不多，在钻井施工现场应用较广。其缺点是絮凝剂和凝聚剂用量较大，且絮凝效果有待提高；固液分离装置昂贵，操作复杂，在山区、丘陵地区搬运不方便。土地耕作法是通过去除泥浆上部的水层，将泥浆池内的废渣(污泥和钻屑)直接喷洒土壤表面以下约10cm视其中的有害成分的含量而定)，再用土壤耕作机将其与土壤混合。利用土壤吸附、降解和固定废弃钻井泥浆中的有害金属离子和有机、无机处理剂，从而达到无害化处理废弃钻井泥浆的目的。另外，国外对钻井泥浆处理剂和各种钻井泥浆体系开展了生物降解实验和生物毒性评价实验研究，评价钻井泥浆体系可能对环境造成的污染损害。钻井废弃泥浆的处理在国内外研究较多，但含油钻井废弃泥浆处理鲜有报道，仍是一个未攻克的难题，主要是因为其特殊的泥浆体系及其复杂的组成。针对含油废弃泥浆，要求我国各大油田和科学工作者们尽快提出行之有效的解决方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺，解决了现有技术中对钻井废弃泥浆处理效果差的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺，具体按照以下步骤实施：步骤1，将含油钻井废弃泥浆经固控设备进入螺旋输送机，经螺旋输送机进入砂石分离洗涤搅拌装置，之后通过砂浆泵输送至泥浆储备罐，用1～2倍体积的水稀释，使混合液呈流化状态；步骤2，将经步骤1后得到的混合液通过砂浆泵输送至气浮分离罐中进行油、水、泥三相分离，将气浮分离罐上层石油类物质自流进入储油箱，得到下层水泥砂混合液；步骤3，将经步骤2后得到的水泥砂混合液的pH采用质量分数为30％的H2SO4调节至5.5～6.5，之后加入质量分数为0.2～0.7％的双氧水，充分搅拌，备用；步骤4，将经步骤3后得到的水泥砂混合液通过砂浆泵输送至泥浆絮凝罐中进行混凝处理，首先加入破胶剂，快速搅拌，水力停留时间为5～10min，之后再加入絮凝剂，中速搅拌，水力停留时间为10～15min，最后加入凝聚剂，同时加入重金属捕捉剂HJTS-13，慢速搅拌，水力停留时间为20～30min；步骤5，经步骤4后，将水泥砂混合液通过砂浆泵输送至带式压滤机进行泥水分离，分离出的水进入污水罐中沉淀，上清液通过溢流槽进入清水罐，底部污泥通过砂浆泵输送至带式压滤机，进行脱水处理，得到泥饼。本专利技术的特点还在于，步骤1中，搅拌时间为30min～50min。步骤2中，水力停留时间为15～25min，气浮分离罐内混合液的温度为10℃～35℃。步骤4中，破胶剂为Al2(SO4)3，Al2(SO4)3的浓度为10％～20％，搅拌速度为350r/min～450r/min；破胶剂的质量为水泥砂混合液质量的1.0％～2.5％。步骤4中，絮凝剂为聚合氯化铝，聚合氯化铝的浓度10％～15％，拌速度控制为200r/min～270r/min，絮凝剂的质量为水泥砂混合液质量的0.5～1.5％。步骤4中，凝聚剂为阳离子聚丙烯酰胺，分子量为300万～500万，阳离子聚丙烯酰胺的浓度为1‰～3‰，凝聚剂的质量为水泥砂混合液质量的0.3‰～0.7‰。步骤4中，HJT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，将含油钻井废弃泥浆经固控设备进入螺旋输送机，经螺旋输送机进入砂石分离洗涤搅拌装置，之后通过砂浆泵输送至泥浆储备罐，用1～2倍体积的水稀释，使混合液呈流化状态；步骤2，将经步骤1后得到的混合液通过砂浆泵输送至气浮分离罐中进行油、水、泥三相分离，将气浮分离罐上层石油类物质自流进入储油箱，得到下层水泥砂混合液；步骤3，将经步骤2后得到的水泥砂混合液的pH采用质量分数为30％的H2SO4调节至5.5～6.5，之后加入质量分数为0.2～0.7％的双氧水，充分搅拌，备用；步骤4，将经步骤3后得到的水泥砂混合液通过砂浆泵输送至泥浆絮凝罐中进行混凝处理，首先加入破胶剂，快速搅拌，水力停留时间为5～10min，之后再加入絮凝剂，中速搅拌，水力停留时间为10～15min，最后加入凝聚剂，同时加入重金属捕捉剂HJTS‑13，慢速搅拌，水力停留时间为20～30min；步骤5，经步骤4后，将水泥砂混合液通过砂浆泵输送至带式压滤机进行泥水分离，分离出的水进入污水罐中沉淀，上清液通过溢流槽进入清水罐，底部污泥通过砂浆泵输送至带式压滤机，进行脱水处理，得到泥饼。...

【技术特征摘要】
1.一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，将含油钻井废弃泥浆经固控设备进入螺旋输送机，经螺旋输送机进入砂石分离洗涤搅拌装置，之后通过砂浆泵输送至泥浆储备罐，用1～2倍体积的水稀释，使混合液呈流化状态；步骤2，将经步骤1后得到的混合液通过砂浆泵输送至气浮分离罐中进行油、水、泥三相分离，将气浮分离罐上层石油类物质自流进入储油箱，得到下层水泥砂混合液；步骤3，将经步骤2后得到的水泥砂混合液的pH采用质量分数为30％的H2SO4调节至5.5～6.5，之后加入质量分数为0.2～0.7％的双氧水，充分搅拌，备用；步骤4，将经步骤3后得到的水泥砂混合液通过砂浆泵输送至泥浆絮凝罐中进行混凝处理，首先加入破胶剂，快速搅拌，水力停留时间为5～10min，之后再加入絮凝剂，中速搅拌，水力停留时间为10～15min，最后加入凝聚剂，同时加入重金属捕捉剂HJTS-13，慢速搅拌，水力停留时间为20～30min；步骤5，经步骤4后，将水泥砂混合液通过砂浆泵输送至带式压滤机进行泥水分离，分离出的水进入污水罐中沉淀，上清液通过溢流槽进入清水罐，底部污泥通过砂浆泵输送至带式压滤机，进行脱水处理，得到泥饼。2.根据权利要求1所述的一种含油水基钻井废弃泥浆无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤1中，搅拌时间为30min～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，郭金鑫，郗伟，
申请(专利权)人：陕西国防工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61