废弃钻井泥浆随钻无害化处理

摘要

在石油勘探开发过程中，不可避免的会产生大量废弃物，其中容积量最大的废弃物是钻井过程中产生的钻井废弃泥浆。大港油田地处沿海区域，由于地理环境特殊，该油田钻井深度大多在2000m以上，废弃泥浆量大，泥浆体系复杂多变，石油类物质含量极高，具有高度的稳定分散性;且作业分散，泥浆后续处理难度大。如果处理不当，势必污染当地的环境，造成难以估量的损失，而环境污染反过来会制约石油工业的发展。因此，寻求一种快速、无害化的废弃钻井泥浆处理工艺显得更加重要。
　　本文结合大港油田现场情况，综合分析废弃钻井泥浆中污染物的特性，对废弃钻井泥浆采用先胶体化处理，再利用胶体的化学聚沉原理进行破胶分离。并通过单因素法研究了处理剂类型、浓度及投加量对泥浆固液分离效果的影响。通过正交实验具体探讨了搅拌速率、反应温度、反应时间等工艺条件对泥浆固液分离效果的影响。以及不同机械设备条件下的最佳机械分离设备对泥浆固液分离效果的影响。实验结果表明:(1)处理淡水泥浆（固含量＜10.0％）的最佳工艺:搅拌速率保持在30～50r/min，反应温度维持在20～30℃，采用低聚合度的丙烯酰胺溶液将泥浆进行胶体化处理，PAC进行破胶，每处理100mL的淡水泥浆，需投加5g2％的丙烯酰胺水溶液，12.0g的PAC溶液，淡水泥浆中的悬浮物去除率至少为90％，COD值、pH值以及色度值均低于国家排放要求;(2)处理聚合物泥浆与硅基防塌泥浆时，均选择FI做凝聚剂对泥浆进行胶体化处理;H25做破胶剂进行胶体脱稳、破胶处理;CA-2做化学助凝剂对分离后滤液中的悬浮物进行二次絮凝。(3)处理聚合物泥浆与硅基防塌泥浆的最佳试剂配比:①聚合物泥浆时，FI∶H25∶CA-2=3∶4∶4，即FI为7.5g/100g废弃泥浆，泥饼的固含量达到87.6％;②硅基防塌泥浆时，FI∶H25∶CA-2=5∶4∶6，即FI为12.5g/100g废弃泥浆，泥饼的固含量达到72.5％。(3)聚合物泥浆与硅基防塌泥浆随钻无害化处理的最佳工艺条件:反应温度为15～25C，反应时间为5～10min，搅拌速率因泥浆种类的不同而做出相应调整（①聚合物泥浆时，搅拌速率为50～100r/min;②硅基防塌泥浆时，搅拌速率为150～200r/min）。(4)固-液两相的最佳机械过滤方式为板框过滤，且本实验的全部工艺操作时间不超过20min。(5)在现场应用中淡水泥浆、聚合物泥浆与硅基防塌泥浆不需要分类处理，均可按照聚合物泥浆的处理工艺进行。其试剂的用量为:FI、H25和CA-2分别为7.5％～13.0％、6％～9％和10.0％～15.0％，处理后泥饼的固含量高于60％，泥饼浸出液的COD、pH以及一些重金属离子的浓度都可以达到国家和地方固废弃排放的相关标准，满足企业生产要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 废弃钻井泥浆的概述

1．2 废弃钻井泥浆的组成及分类

1．2．1 组成

1．2．2 分类

1．3 废弃钻井泥浆的处理研究现状

1．3．1 国外废弃钻井泥浆的研究现状

1．3．2 国内废弃钻井泥浆的研究现状

1．3．3 常见的废弃钻井泥浆的处理技术

1．4 废弃钻井泥浆处理的技术难点及存在问题

1．5 课题的提出

1．5．1 课题的来源及意义

1．5．2 课题的研究目标、研究内容及实验方案

第二章 随钻无害化处理的实验方案及分析方法

2．1 实验材料及仪器设备

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验主要设备及仪器

2．3 实验及分析方法

2．3．1 泥浆基本性质的测定方法

2．3．2 泥饼浸出液的制备及分析方法

2．3．3 废弃钻井泥浆预处理

2．3．4 泥浆胶体化实验方法

2．3．5 胶体化泥浆性能的测定方法

2．3．6 破胶实验方法

2．3．7 化学助凝实验方法

2．3．8 泥饼微观形貌分析及固相颗粒宏观粒径分析

第三章 随钻无害化处理的实验研究

3．1 废弃钻井泥浆的成分及基本性质的分析

3．1．1 废弃钻井泥浆的成分分析

3．1．2 取样废泥或废液基本性质的分析

3．2 淡水泥浆随钻无害化处理

3．2．1 淡水泥浆处理机理

3．2．2 淡水泥浆处理剂的研究

3．2．3 工艺条件对淡水泥浆分离效果的影响

3．2．4 淡水泥浆处理工艺的应用

3．3 聚合物泥浆及硅基防塌泥浆随钻无害化处理

3．3．1 聚合物泥浆与硅基防塌泥浆处理机理

3．3．2 聚合物泥浆与硅基防塌泥浆预处理实验结果分析

3．3．3 聚合物泥浆与硅基防塌处理剂的研究

3．3．4 聚合物泥浆与硅基防塌处理工艺条件的研究

3．3．5 聚合物泥浆与硅基防塌处理工艺设备的研究

3．3．6 聚合物泥浆及硅基防塌泥浆工艺流程的确定

3．3．7 聚合物泥浆及硅基泥浆的泥饼形貌分析

3．4 混合泥浆现场应用

3．4．1 废弃钻井泥浆随钻无害化处理技术现场中试

3．5 取得的主要成果与国内同类成果比较

3．6 经济与环境效益分析

第四章 结论与建议

4．1 结论

4．2 建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢