一种钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法及系统

摘要

本发明提供了一种钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法及系统，涉及石油天然气废弃物处理技术领域，解决了钻井废弃泥浆处理效果不理想，导致污染环境的技术问题。该钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法及系统包括以下步骤：第一步，收集泥浆；第二步，固液分离；第三步，分离出来的磺化体系固相排出物中加水使其流态化、均质化；第四步，破胶絮凝；第五步，固液分离；第六步，液相经过铁碳微电解+芬顿氧化水处理装置进行处理。本发明用于提供一种能够有效处理钻井废弃泥浆的钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气废弃物处理技术领域，尤其是涉及一种钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法及系统。

背景技术

钻井泥浆在钻井的过程中具有悬浮岩屑、平衡地层压力、传递水动力、破碎岩石、冷却钻具等功能，被公认为油田钻井的血液。

随着钻井的进行，井深不断增加，对钻井泥浆的性能要求也会增加，故需要向泥浆中加入各种药品以达到钻井需求，一般含有重金属、油类、碱和其他化合物。泥浆循环过程中，需要不断的排除废渣和废浆，钻井完成后泥浆全部排出，成为废浆。由于石油钻井野外作业的特性，施工现场所有的废弃物几乎全部排放积存至废泥浆存储坑内，最终形成了一种由黏土、加重材料、各种化学处理剂以及伴生的污水、油水、钻屑等组成的多相稳态胶体悬浮性的混合物。

由于钻井废弃泥浆的流动性极好，导致钻井废弃泥浆的污染具有污染面积大、区域广的特点；泥浆过高的pH值、高浓度的可溶性盐及石油类影响土壤的结构，危害植物生长；泥浆中的重金属离子不易被动植物降解，最终通过食物链富集在人体内，危害人类的身体健康和安全；泥浆COD、BOD和含油率高，进入水体后，会影响水生生物的正常生长。

随着人们环保意识的增强，人们对钻井废弃泥浆的危害日益关注，目前处理钻井废弃泥浆的工艺主要有化学固化法、MTC转化技术、土地耕作法、干燥焚烧处理、生物处理、坑内填埋或回注法。

化学固化法是将废弃泥浆注入大坑中，加入固化剂，充分搅拌，待固化后，用天然土壤填埋，此方法本质上无法除去泥浆中的有害物质，经过雨水或地下水的冲刷，会造成二次污染，且处理周期长，易受到地理、气候等条件的影响，处理效果难以控制。

MTC转化技术是指在废弃泥浆中加入添加剂，使废弃泥浆转变为水泥浆的工艺手段，此方法技术要求极高，目前只有极少数国家可以应用。

土地耕作法是在钻井泥浆失去上层清水之后分撒在耕地上，利用土壤中的微生物和绿色植物分解和吸收泥浆中的有害物质，利用风化作用使钻井废弃泥浆内部的污染物失去污染能力。此处理技术对土壤性能，微生物性能以及植被生长都有较高的要求，并且处理过程要求极高，否则极易造成大面积的污染。

干燥焚烧处理为对钻井废弃泥浆进行干燥并焚烧的手段。这种方法只适用于含油率较大的废弃泥浆，且处理成本高，燃烧过程中产生废气、粉尘会对环境造成二次污染。

生物降解技术是利用一种或几种微生物进行生物降解钻井液中污染物的技术。该技术存在成本较高、工艺条件难以控制等问题。

坑内填埋或回注都未对泥浆中的有害物质进行处理，易对环境或地层造成污染。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有的钻井废弃泥浆处理效果不理想，导致污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法及系统，以解决现有技术中存在的钻井废弃泥浆处理效果不理想，导致污染环境的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法，包括以下步骤：

(1)收集井队固控设备外排钻井废弃泥浆至泥浆收集罐；

(2)对收集的泥浆进行固液分离，固液分离后液相泥浆通过回收进一步循环利用，固相外排物进一步处理；

(3)其中，钻井前期产生的非磺化泥浆经固液分离后，产生的聚合物体系固相外排物外输至泥饼堆放区，钻井后期产生的磺化泥浆经固液分离后，产生的磺化体系固相外排物输送至低位收集罐；

(4)向磺化体系固相外排物中加水搅拌使其流态化、均质化，使其固体含量为20％-30％；

(5)将均质化的磺化体系固相外排物用pH调节剂调节pH值至6-9；

(6)向pH调节后的泥浆里加入氧化剂进行氧化；

(7)向氧化后的泥浆里加入絮凝剂和助凝剂溶液，对泥浆进行破胶絮凝，然后再固液分离；

(8)分离后的液体经过铁碳微电解+芬顿氧化水处理装置进行处理。

进一步地，所述氧化剂包括双氧水、氨基磺酸、氯碱等中的一种或者多种。

进一步地，所述絮凝剂包括无机絮凝剂：硫酸亚铁、氯化亚铁、明矾、聚合氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化钙中的一种或多种，有机絮凝剂：聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯中的一种或多种。

进一步地，所述絮凝剂浓度为20wt％～30wt％，所述助凝剂溶液的浓度为0.1wt％～0.2wt％，所述絮凝剂的加入量为泥浆体积的10％-15％，所述助凝剂溶液的加入量为泥浆体积的15ppm-20ppm。

进一步地，所述氧化剂的加入量为泥浆体积的0.3％-0.8％。

一种钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理系统，包括：

泥浆收集罐，用于收集井队固控设备外排钻井废弃泥浆；

高位缓冲罐，所述泥浆收集罐中的泥浆经砂泵输送至所述高位缓冲罐；

第一固液分离装置，对所述高位收集罐内的泥浆固液分离；

暂存罐，经第一固液分离装置分离后的液相泥浆进入所述暂存罐；

第一绞龙，所述第一固液分离装置分离后聚合物体系固相外排物经所述第一绞龙输送至泥饼堆放区；

低位收集罐，所述第一固液分离装置分离后的磺化体系固相外排物流入所述低位收集罐；在所述低位收集罐内加水搅拌使其内泥浆流态化、均质化；然后对泥浆破胶絮凝；

第二固液分离装置，对所述低位收集罐内流出的泥浆固液分离；

滤液罐，经第二固液分离装置分离后的液相泥浆进入所述滤液罐。

进一步地，所述低位收集罐分为第一隔舱和第二隔舱，所述第一隔舱接收所述聚合物体系固相外排物，所述第二隔舱接收磺化体系固相外排物，所述第一绞龙连接在所述第二隔舱上。

进一步地，所述第一固液分离装置为高频甩干机。

进一步地，所述第二固液分离装置为板框压滤机。

进一步地，所述滤液罐内的泥浆经泥浆泵输送至钻井队锥形罐。

本发明的有益效果是：本发明提供的钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法，将钻井废弃泥浆通过高频甩干机进行固液分离，分离出部分液相泥浆，进一步进行回收利用，减少废弃泥浆处理量，达到减量化资源回收。固相泥浆中聚合物体系固相外输至泥饼堆放区，磺化体系固相物输送至低位收集罐进一步进行无害化处理，能够有效减少废弃磺化泥浆中的有害成分，效果显著。通过对废弃磺化泥浆进行处理后，可将所得固相用于井场恢复、铺路、制砖等，液相用铁碳微电解+芬顿氧化的方法处理后可用于井队回用配浆，能够最大化的回收资源，解决钻井废弃泥浆对环境造成的危害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的流程图(一)；

图2是本发明的流程图(二)。

具体实施方式

下面可以参照附图图1-图2以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种能够有效处理钻井废弃泥浆的钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法及系统。

下面结合图1-图2对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本发明提供了一种钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法，包括以下步骤：

(1)收集井队固控设备外排钻井废弃泥浆至泥浆收集罐；

(2)对收集的泥浆进行固液分离，固液分离后液相泥浆通过回收进一步循环利用，固相外排物进一步处理；

(3)其中，钻井前期产生的非磺化泥浆经固液分离后，产生的聚合物体系固相外排物外输至泥饼堆放区，钻井后期产生的磺化泥浆经固液分离后，产生的磺化体系固相外排物输送至低位收集罐；

(4)向磺化体系固相外排物中加水搅拌使其流态化、均质化，使其固体含量为20％-30％；

(5)将均质化的磺化体系固相外排物用pH调节剂调节pH值至6-9；

(6)向pH调节后的泥浆里加入氧化剂进行氧化；

(7)向氧化后的泥浆里加入絮凝剂和助凝剂溶液，对泥浆进行破胶絮凝，然后再固液分离；

(8)分离后的液体经过铁碳微电解+芬顿氧化水处理装置进行处理。

本发明提供的钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法，将钻井废弃泥浆通过高频甩干机进行固液分离，分离出部分液相泥浆，进一步进行回收利用，减少废弃泥浆处理量，达到减量化资源回收。固相泥浆中聚合物体系固相外输至泥饼堆放区，磺化体系固相物输送至低位收集罐进一步进行无害化处理，能够有效减少废弃磺化泥浆中的有害成分，效果显著。通过对废弃磺化泥浆进行处理后，可将所得固相用于井场恢复、铺路、制砖等，液相用铁碳微电解+芬顿氧化的方法处理后可用于井队回用配浆，能够最大化的回收资源，解决钻井废弃泥浆对环境造成的危害。

作为可选地实施方式，所述氧化剂包括双氧水、氨基磺酸、氯碱等中的一种或者多种。

作为可选地实施方式，所述絮凝剂包括无机絮凝剂：硫酸亚铁、氯化亚铁、明矾、聚合氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、氯化钙中的一种或多种，有机絮凝剂：聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯中的一种或多种。

作为可选地实施方式，所述絮凝剂浓度为20wt％～30wt％，所述助凝剂溶液的浓度为0.1wt％～0.2wt％，所述絮凝剂的加入量为泥浆体积的10％-15％，所述助凝剂溶液的加入量为泥浆体积的15ppm-20ppm。

作为可选地实施方式，所述氧化剂的加入量为泥浆体积的0.3％-0.8％。

一种钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理系统，包括：

泥浆收集罐，用于收集井队固控设备外排钻井废弃泥浆；

高位缓冲罐，所述泥浆收集罐中的泥浆经砂泵输送至所述高位缓冲罐；

第一固液分离装置，对所述高位收集罐内的泥浆固液分离；

暂存罐，经第一固液分离装置分离后的液相泥浆进入所述暂存罐；

第一绞龙，所述第一固液分离装置分离后聚合物体系固相外排物经所述第一绞龙输送至泥饼堆放区；

低位收集罐，所述第一固液分离装置分离后的磺化体系固相外排物流入所述低位收集罐；在所述低位收集罐内加水搅拌使其内泥浆流态化、均质化；然后对泥浆破胶絮凝；

第二固液分离装置，对所述低位收集罐内流出的泥浆固液分离；

滤液罐，经第二固液分离装置分离后的液相泥浆进入所述滤液罐。

作为可选地实施方式，所述低位收集罐分为第一隔舱和第二隔舱，所述第一隔舱接收所述聚合物体系固相外排物，所述第二隔舱接收磺化体系固相外排物，所述第一绞龙连接在所述第二隔舱上。

作为可选地实施方式，所述第一固液分离装置为高频甩干机。

作为可选地实施方式，所述第二固液分离装置为板框压滤机。

作为可选地实施方式，所述滤液罐内的泥浆经泥浆泵输送至钻井队锥形罐。

实施例1:

本发明提供的钻井废弃泥浆减量化无害化资源化处理方法，步骤具体如下：

(1)收集井队固控设备外排钻井废弃泥浆至泥浆收集罐；

(2)对收集的泥浆进行固液分离，固液分离后液相泥浆通过回收进一步循环利用，固相外排物进一步处理；

(3)其中，钻井前期产生的非磺化泥浆经固液分离后，产生的聚合物体系固相外排物外输至泥饼堆放区，钻井后期产生的磺化泥浆经固液分离后，产生的磺化体系固相外排物输送至低位收集罐；

(4)向磺化体系固相外排物中加水搅拌使其流态化、均质化，使其固体含量为20％；

(5)将均质化的磺化体系固相外排物用稀盐酸调节pH值至7；

(6)向pH调节后的泥浆里加入双氧水进行氧化；所述双氧水的加入量为泥浆体积的0.4％；反应时间2h，同时进行搅拌；

(7)向氧化后的泥浆里加入硫酸亚铁和聚苯乙烯磺酸盐，所述硫酸亚铁浓度为25wt％，所述聚苯乙烯磺酸盐的浓度为0.1wt％，所述硫酸亚铁的加入量为泥浆体积的10％，所述聚苯乙烯磺酸盐的加入量为泥浆体积的20ppm，搅拌 15分钟；对泥浆进行破胶絮凝，然后再固液分离；

(8)分离后的液体经过铁碳微电解+芬顿氧化水处理装置进行处理，处理后液相达标用于井队配浆回用。

实施例2：

本实施例2与实施例1的不同点在于：部分参数的取值和选用的化学物质不同，这些不同具体包括：将均质化的磺化体系固相外排物用稀盐酸调节pH 值至9；所述双氧水的加入量为泥浆体积的0.5％，反应时间2.5h，同时进行搅拌；所述硫酸亚铁浓度为28wt％，所述聚苯乙烯磺酸盐的浓度为0.15wt％，所述硫酸亚铁的加入量为泥浆体积的12％，所述聚苯乙烯磺酸盐的加入量为泥浆体积的18ppm。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。