废弃水基钻井液低压蒸馏处理技术研究与应用.docx

学兔兔 www .xuetut 石油天然气学报 (江汉石油学院学报)2013年2月第35卷第2期 Journal of Oil and Gas Technology (j.JPI) Feb.2013 Vol.35 No.2 ·117 · 废弃水基钻井液低压蒸馏处理技术研究与应用 舒 福 昌 (长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023) 罗 刚 ， 张 岩 ， 向 兴 金 (荆州市汉科新技术研究所，湖北荆州434001) [摘要]废弃水基钻井液普遍存在化学组分复杂、胶体稳定性好、化学需氧量 (COD) 高等特点，而采用 生化处理、化学氧化处理或膜分离处理方法，往往适应性差、处理效果不佳，无法达到污水排放标准， 且运行费用高。研究了废弃水基钻井液低压蒸馏法处理技术，即先将废弃水基钻井液进行化学脱稳处理， 经脱水机固液分离后，采用低压蒸馏方法处理分离后的废水。通过对DG 油田4口井的现场废弃钻井液进 行处理，结果表明：该方法能够满足不同类型钻井液处理要求，处理后污水COD 低于150mg/L, 且其他 各项指标均可达到国家《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 二级水质标准。 [关键词]水基钻井液；废弃物处理；低压蒸馏；环境保护；化学需氧量 (COD) [中图分类号] TE254.3 [文献标志码] A [文章编号]1000-9752(2013)02-0117-03 为了满足钻井工程的需要，钻井液中常常需要添加各种化学处理剂，这些处理剂中存在着大量对环 境有害的物质，如油类、盐类、可溶性重金属元素以及有机物等等。因此废弃水基钻井液普遍存在胶体 稳定性好，化学需氧量 (COD) 高，生化需氧量 (BOD) 与 COD 的比值低，可生化降解性差，毒性 大，且水质化学组成复杂等特点[1]。随着世界各国环境保护意识的逐渐增强，对废弃钻井液处理的要求 也越来越严格，特别是一些环境敏感地区和国家及海洋环境。 一旦不能很好地处理废弃钻井液，则极易 造成对环境及人体健康的危害[2]。 近年来废弃钻井液处理主要采用生化处理、化学氧化处理或膜分离处理，然而在应用过程中均存在 适应性差、处理效果不佳、运行费用高等缺点，尤其是 COD 超标，很难满足国家污水综合排放标准。 笔者研究了废弃水基钻井液低压蒸馏法处理技术，即先将废弃水基钻井液进行化学破胶脱稳处理，经脱 水机固液分离后，采用低压蒸馏方法处理分离后的废水。 1 室内研究 废弃水基钻井液低压蒸馏法处理技术的核心是 首先采用固液分离技术将固相分离出来，然后采用 低压蒸馏工艺将污水中的有机物及残余重金属元素 等去除。考虑到废弃水基钻井液为稳定性极高的分 散体系，5电位高[3],直接通过固液分离机械(如离 心机、压滤机等)进行脱水非常困难，因此需先对 其进行化学脱稳、絮凝处理，即通过加入适当的脱 稳剂改变钻井液体系的物理、化学性质，使细颗粒 聚结成团，从而破坏钻井液胶体稳定性，再借助机 械设备进行固液分离。其工艺流程见图1。 1.1 化学强化固液分离 脱稳剂 脱稳剂 废钻 稀释、脱稳 井液 低压蒸留 固液分离 废水 水达标外排 浓缩废水 污泥 图1 钻井废弃液处理工艺流程 化学强化固液分离首先要进行化学脱稳、絮凝处理，因此需要筛选合适的脱稳剂。脱稳效果评价方 [收稿日期] 2012- 12-05 [作者简介] 舒福昌(1966-),男，1989年大学毕业，硕士，教授，现主要从事油田化学教学与科研工作。 学兔兔 www.xuet ut 滤失量/ml色度/倍 滤失量/ml 色度/倍 ·118 · 石油天然气工程 2013年2月 法 (API 压滤法)如下：取废弃钻井液，与水(清水或分离后废水)按体积比1:1进行稀释，在 (10000r/min×20min) 高搅下混合，调节pH 值至6.5左右；加入10g/L 无机脱稳剂，然后在混凝试验 搅拌仪上在400r/min 转速下搅拌3min, 或者加入0 . 3g/L 有机脱稳剂，然后在混凝试验搅拌仪上在 120r/min 转速下搅拌3min。 将加入脱稳剂处理后的钻井液，在API 中压失水仪上测定7.5min 的滤失 量，并测定滤液的pH 值、色度和浊度；将固液分离后的泥饼在120℃下恒温16h, 取出冷却至室温称 重，计算泥饼含水率。 根据絮凝原理，利用无机脱稳剂的电中和原理以及有机脱稳剂的吸附架桥原理的协同效应其效果最 好，因此室内研究分别对无机脱稳剂及有机脱稳剂进行了优选，结果见表1和表2。 表1 无机脱稳剂的脱稳效果评价结果 无机 脱稳剂 7.5min 滤失量/ml 滤液 pH值 滤液的 浊度/NTU 滤液 色度/倍 空白 1.7 9.09 3