水基及油基鉆井液廢棄物無害化處理技術研究及應用

1、 20112011年年6 6月月水基鉆井液與油基鉆井液巖屑水基鉆井液與油基鉆井液巖屑 無害化處理技術研究與應用無害化處理技術研究與應用單單 位：長城鉆探有限公司鉆井液公司位：長城鉆探有限公司鉆井液公司目錄目錄一、前言一、前言二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況三、長城鉆探鉆井液公司鉆井廢棄物無害化三、長城鉆探鉆井液公司鉆井廢棄物無害化 處理技術處理技術四、結論四、結論 一、前一、前 言言 近年來，隨著長城鉆探在海外油氣勘探業(yè)務近年來，隨著長城鉆探在海外油氣勘探業(yè)務中油基鉆井液的大量使用以及人工島和海上平臺中油基鉆井液的大量使用以及人工島和海上平臺上鉆井作業(yè)越來越多，

2、相應出現(xiàn)了廢棄油基鉆井上鉆井作業(yè)越來越多，相應出現(xiàn)了廢棄油基鉆井液處理技術基礎薄弱，各項配套技術匱乏以及人液處理技術基礎薄弱，各項配套技術匱乏以及人工島、海上平臺井場廢漿池或廢漿罐的體積較小，工島、海上平臺井場廢漿池或廢漿罐的體積較小，處理廢棄物場所有限的問題，處理廢棄物場所有限的問題，在這些特殊地區(qū)，在這些特殊地區(qū)，傳統(tǒng)的就地固化或無害化處理技術的弊病越來越傳統(tǒng)的就地固化或無害化處理技術的弊病越來越明顯。明顯。伴隨著人類對環(huán)保理念的增強，伴隨著人類對環(huán)保理念的增強，迫切需要迫切需要發(fā)展新型的鉆井廢棄物無害化處理技術。發(fā)展新型的鉆井廢棄物無害化處理技術。 長城鉆探開展的鉆井廢棄物無害化處理技術

3、長城鉆探開展的鉆井廢棄物無害化處理技術研究研究與現(xiàn)場試驗，解決了鉆井液廢棄物無害化處理的技與現(xiàn)場試驗，解決了鉆井液廢棄物無害化處理的技術問題，在研究和應用過程中形成了一套技術可行、術問題，在研究和應用過程中形成了一套技術可行、經濟合理的廢棄物處理技術，實現(xiàn)了清潔鉆井，促經濟合理的廢棄物處理技術，實現(xiàn)了清潔鉆井，促進了油氣勘探開發(fā)主營業(yè)務與環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展，進了油氣勘探開發(fā)主營業(yè)務與環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展，該技術已經在伊朗等國家和地區(qū)進行了應用，該技術已經在伊朗等國家和地區(qū)進行了應用，滿足滿足了國內石油行業(yè)鉆井工程與環(huán)境保護現(xiàn)狀的需求。了國內石油行業(yè)鉆井工程與環(huán)境保護現(xiàn)狀的需求。一、前一、前 言言二、

4、鉆井廢棄物無害化處理技術概況二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況1 1、開展鉆井廢棄物無害化處理的必要性、開展鉆井廢棄物無害化處理的必要性2 2、鉆井廢棄物無害化處理需要解決的關鍵技術、鉆井廢棄物無害化處理需要解決的關鍵技術3、鉆井廢棄物研究和生產應用目標、鉆井廢棄物研究和生產應用目標二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況1、開展鉆井廢棄物無害化處理的必要性、開展鉆井廢棄物無害化處理的必要性1）環(huán)境需求鉆井液對環(huán)境造成鉆井液對環(huán)境造成的影響主要表現(xiàn)在的影響主要表現(xiàn)在 （1）對地表水和地下水資源的污染；）對地表水和地下水資源的污染； （2）各種重金屬滯留于土壤，影響植物的生

5、長和）各種重金屬滯留于土壤，影響植物的生長和微生物的繁殖，同時因植物吸收而富集，危害到微生物的繁殖，同時因植物吸收而富集，危害到人畜的健康；人畜的健康； 鉆井液廢棄物不僅給環(huán)境帶來嚴重污染，也占用了日益減少的可耕地鉆井液廢棄物不僅給環(huán)境帶來嚴重污染，也占用了日益減少的可耕地資源。因此，各國都在加強環(huán)保方面的立法和執(zhí)法工作。資源。因此，各國都在加強環(huán)保方面的立法和執(zhí)法工作。目前大多數(shù)國家目前大多數(shù)國家和地區(qū)都不允許鉆井過程中形成的廢棄鉆井液、鉆屑、廢水隨意排放，要和地區(qū)都不允許鉆井過程中形成的廢棄鉆井液、鉆屑、廢水隨意排放，要求進行無害化處理。求進行無害化處理。2 2）發(fā)展需求）發(fā)展需求 長期以

6、來我國鉆井液以水基體系為主，因此廢長期以來我國鉆井液以水基體系為主，因此廢棄水基鉆井液處理技術開發(fā)應用較多。在陸上鉆井棄水基鉆井液處理技術開發(fā)應用較多。在陸上鉆井中應用最多的是就地固化或就地無害化處理技術。中應用最多的是就地固化或就地無害化處理技術。該法的優(yōu)點是成本較低，缺點是只適應大坑池地區(qū)該法的優(yōu)點是成本較低，缺點是只適應大坑池地區(qū)的鉆井廢物處理。但鉆井作業(yè)經常在一些環(huán)境敏感的鉆井廢物處理。但鉆井作業(yè)經常在一些環(huán)境敏感地區(qū)，傳統(tǒng)的就地固化或無害化處理技術的弊病越地區(qū)，傳統(tǒng)的就地固化或無害化處理技術的弊病越來越明顯，迫切需要發(fā)展新型的鉆井廢棄物無害化來越明顯，迫切需要發(fā)展新型的鉆井廢棄物無害

7、化處理技術。處理技術。 二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況 我國已將廢棄鉆井液列為危險廢物名錄，管理極其嚴格，要求處理后的浸出液達到GB8978-1996污水綜合排放標準，目前我國鉆井廢棄物的環(huán)保處理總體技術水平不高，存在投資少、效果差、技術配套能力差等問題，鉆井廢棄物的無害化處理技術已將成為制約我國油氣勘探開發(fā)業(yè)務發(fā)展的瓶頸之一。二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況2）發(fā)展需求）發(fā)展需求2、鉆井廢棄物無害化處理需要解決的關鍵技術、鉆井廢棄物無害化處理需要解決的關鍵技術二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況1）

8、廢棄水基鉆井液固液分離和廢棄物回收裝置；水基鉆井液高）廢棄水基鉆井液固液分離和廢棄物回收裝置；水基鉆井液高效固化劑、絮凝劑等處理劑。效固化劑、絮凝劑等處理劑。 2）廢棄油基鉆井液巖屑無害化處理裝置及石油微生物處理劑、）廢棄油基鉆井液巖屑無害化處理裝置及石油微生物處理劑、除油表面活性劑；除油表面活性劑；3）廢棄水基鉆井液和廢棄油基鉆井液巖屑無害化處理配套工）廢棄水基鉆井液和廢棄油基鉆井液巖屑無害化處理配套工藝技術；藝技術；3、鉆井廢棄物研究和生產應用目標、鉆井廢棄物研究和生產應用目標二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況二、鉆井廢棄物無害化處理技術概況1）水基鉆井液處理后的廢水、泥渣的浸出液的主要污染

9、）水基鉆井液處理后的廢水、泥渣的浸出液的主要污染物指標須達到物指標須達到GB8978-1996污水綜合排放標準污水綜合排放標準（二（二級）要求；級）要求；2）油基鉆井液鉆屑處理后的含油率低于）油基鉆井液鉆屑處理后的含油率低于2，滿足中國以，滿足中國以及工程服務所在國的排放標準。及工程服務所在國的排放標準。二、長城鉆探鉆井液公司鉆井廢棄物無害化處理技術二、長城鉆探鉆井液公司鉆井廢棄物無害化處理技術1、廢棄水基鉆井液無害化處理技術、廢棄水基鉆井液無害化處理技術 廢棄水基鉆井液組成復雜，穩(wěn)定性高，固液分離廢棄水基鉆井液組成復雜，穩(wěn)定性高，固液分離難度大，脫出水中污染物濃度大，受井場水、電、難度大，脫

10、出水中污染物濃度大，受井場水、電、場地等環(huán)境條件限制，對廢棄水基鉆井液的處理裝場地等環(huán)境條件限制，對廢棄水基鉆井液的處理裝置的要求體積要小，處理效率要高。受處理成本的置的要求體積要小，處理效率要高。受處理成本的限制加入的絮凝劑（破膠劑）、固化劑的量不能大，限制加入的絮凝劑（破膠劑）、固化劑的量不能大，但處理的效果確要在達標范圍內。長城鉆探鉆井液但處理的效果確要在達標范圍內。長城鉆探鉆井液公司在伊朗進行了廢棄水基鉆井液無害化處理研究公司在伊朗進行了廢棄水基鉆井液無害化處理研究并得到成功的應用。簽訂了萬美元的水基并得到成功的應用。簽訂了萬美元的水基鉆井廢棄物處理合同鉆井廢棄物處理合同 排放排放固控

11、固控廢棄物廢棄物固液分離固化模塊固液分離固化模塊鉆井污水鉆井污水處理水處理水固化處理固化處理廢棄物收集模塊廢棄物收集模塊污水處理污水處理模塊模塊固液分離固液分離井場污水井場污水鉆井系統(tǒng)鉆井系統(tǒng)（平臺）（平臺）圖1 水基鉆井液無害化處理工藝流程圖1）水基鉆井液無害化處理工藝流程圖）水基鉆井液無害化處理工藝流程圖2）水基鉆井液無害化處理藥劑及加量）水基鉆井液無害化處理藥劑及加量序號固化藥劑加量污水處理劑加量1主固化劑XL-16-8g/L混凝劑MLX-15-8g/L2助凝劑XL-21g/L氧化劑ML-81-2g/L3破膠劑XLA-11-2g/L3）處理后技術標準及評價指標）處理后技術標準及評價指標名

12、稱技術指標參數(shù)PH=6-9SS70mg/LCODcr100mg/l石油類10mg/lCr6+0.5 mg/l總鉻1.5mg/l4）廢棄水基鉆井液無害化處理裝置）廢棄水基鉆井液無害化處理裝置 廢棄水基鉆井液無害化處理裝置為鉆井作業(yè)一廢棄水基鉆井液無害化處理裝置為鉆井作業(yè)一體化隨鉆處理裝置。體化隨鉆處理裝置。這套裝置通過巖屑收集、鉆井這套裝置通過巖屑收集、鉆井液破膠脫穩(wěn)和固液分離、污水脫穩(wěn)氣浮、污水高效液破膠脫穩(wěn)和固液分離、污水脫穩(wěn)氣浮、污水高效絮凝及氧化、污水精細過濾等多級處理工藝逐步去絮凝及氧化、污水精細過濾等多級處理工藝逐步去除鉆井液中的巖屑、大部分固相和有毒有害化學成除鉆井液中的巖屑、大部

13、分固相和有毒有害化學成分。脫出的水處理達標后可以實現(xiàn)井場回用或達標分。脫出的水處理達標后可以實現(xiàn)井場回用或達標排放；鉆井巖屑等固廢物通過強制高效固化處理，排放；鉆井巖屑等固廢物通過強制高效固化處理，能去除所粘附的有害物質，達標堆放。能去除所粘附的有害物質，達標堆放。全套裝置拆全套裝置拆裝方便，容易搬運，特別適合流動性作業(yè)。裝方便，容易搬運，特別適合流動性作業(yè)。圖圖2 廢棄水基鉆井液無害化處理裝置廢棄水基鉆井液無害化處理裝置2、油基鉆井液巖屑無害化處理技術、油基鉆井液巖屑無害化處理技術 隨著石油鉆井開發(fā)難度的增加，在鉆井時越來越多的應用油隨著石油鉆井開發(fā)難度的增加，在鉆井時越來越多的應用油基泥漿

14、，但是在使用油基泥漿的過程中會產生含油鉆屑，對環(huán)基泥漿，但是在使用油基泥漿的過程中會產生含油鉆屑，對環(huán)境產生極大的危害。而且全世界絕大部分國家對含油鉆屑的排境產生極大的危害。而且全世界絕大部分國家對含油鉆屑的排放標準有嚴格的限制。例如美國要求含油率要低于放標準有嚴格的限制。例如美國要求含油率要低于3%，在我，在我國南海地區(qū)要求含油率低于國南海地區(qū)要求含油率低于5%。 長城鉆探鉆井液公司為延伸油基鉆井液產業(yè)鏈開展了油長城鉆探鉆井液公司為延伸油基鉆井液產業(yè)鏈開展了油基鉆井液巖屑無害化處理技術研究。油基鉆井液巖屑處理設基鉆井液巖屑無害化處理技術研究。油基鉆井液巖屑處理設備已經初步研究和配套成功。備已

15、經初步研究和配套成功。二、長城鉆探鉆井液公司鉆井廢棄物無害化處理技術二、長城鉆探鉆井液公司鉆井廢棄物無害化處理技術 油基鉆井液巖屑無害化處理方案：油基鉆井液巖屑無害化處理方案：油基鉆井液無害化處油基鉆井液無害化處理主要是油基鉆井液巖屑處理，油基鉆井液可以回收反復使理主要是油基鉆井液巖屑處理，油基鉆井液可以回收反復使用。用。含油鉆屑調PH值預處理高效菌劑和營養(yǎng)液加氧營養(yǎng)液生物降解無害化巖屑檢測排放甩干機甩出液收集池油基鉆井液回收池巖屑儲存池振動篩巖屑收集槽螺旋推進器螺旋推進器井口返出的油基鉆井液SAS稀釋液離心機 經過上述過程處理使油基巖屑達到國際油基鉆井液巖屑排經過上述過程處理使油基巖屑達到國

16、際油基鉆井液巖屑排放標準。實現(xiàn)油基鉆井液巖屑處理工業(yè)化、產業(yè)化。放標準。實現(xiàn)油基鉆井液巖屑處理工業(yè)化、產業(yè)化。 圖圖2 廢棄油基鉆井液巖屑無害化處理流程圖廢棄油基鉆井液巖屑無害化處理流程圖1）油基鉆井液巖屑處理系統(tǒng)作用原理和技術特點）油基鉆井液巖屑處理系統(tǒng)作用原理和技術特點 油基鉆屑處理系統(tǒng)主要由甩干機、除油高效表面活性油基鉆屑處理系統(tǒng)主要由甩干機、除油高效表面活性劑和石油微生物處理三部分組成。劑和石油微生物處理三部分組成。它主要是利用甩干機強它主要是利用甩干機強大的離心力將油基泥漿鉆屑含油率大的離心力將油基泥漿鉆屑含油率OOC減少到減少到5%以下，配以下，配合除油高效表面活性劑使用后，可以將

17、鉆屑含油率合除油高效表面活性劑使用后，可以將鉆屑含油率OOC減減少為少為2%以下，再經過石油微生物處理使油基巖屑的含油量以下，再經過石油微生物處理使油基巖屑的含油量達到鉆井生產所在國的允許排放標準。達到鉆井生產所在國的允許排放標準。 2、油基鉆井液巖屑無害化處理技術、油基鉆井液巖屑無害化處理技術 經過除油高效表面活性劑處理后，廢棄含油鉆屑自然分經過除油高效表面活性劑處理后，廢棄含油鉆屑自然分為油層、水層和巖屑三層。油層可以回收利用，水層里的藥為油層、水層和巖屑三層。油層可以回收利用，水層里的藥劑綠色環(huán)保無污染且可以繼續(xù)循環(huán)使用，巖屑含油率可降低劑綠色環(huán)保無污染且可以繼續(xù)循環(huán)使用，巖屑含油率可降

18、低為為1%以下，達到排放標準可以直接排放。以下，達到排放標準可以直接排放。圖圖3 鉆井現(xiàn)場巖屑機械處理過程圖鉆井現(xiàn)場巖屑機械處理過程圖 含油巖屑的微生物處理采含油巖屑的微生物處理采用生物通風法，該方法有利于用生物通風法，該方法有利于提高油類物質的分解速度。生提高油類物質的分解速度。生物通風法是在待治理堆放的油物通風法是在待治理堆放的油基巖屑中至少打兩口井，安裝基巖屑中至少打兩口井，安裝鼓風機和抽真空機，將空氣中鼓風機和抽真空機，將空氣中加入生物降解菌、微生物營養(yǎng)加入生物降解菌、微生物營養(yǎng)添加劑、增效劑和添加劑、增效劑和PH調節(jié)劑等調節(jié)劑等強行壓入處理物中，然后抽出強行壓入處理物中，然后抽出土壤

19、中的氣體。土壤中的氣體。 圖圖5 微生物處理技術示意圖微生物處理技術示意圖 石油微生物處理油基巖屑是微生物（嗜油菌）將石油等有機化合物石油微生物處理油基巖屑是微生物（嗜油菌）將石油等有機化合物降解成小分子的無機物的過程。該過程是將低沸點易揮發(fā)的有機物直降解成小分子的無機物的過程。該過程是將低沸點易揮發(fā)的有機物直接隨空氣被抽出，而高沸點的重組分在生物降解菌的作用下，被徹底接隨空氣被抽出，而高沸點的重組分在生物降解菌的作用下，被徹底降解為降解為CO2和和H2O。 生物通風技術特點：生物通風屬于原位修生物通風技術特點：生物通風屬于原位修復技術，不挖土，不破壞土壤結構，能夠修復復技術，不挖土，不破壞土

20、壤結構，能夠修復被石油污染的低滲透性、高含水率土壤，該方被石油污染的低滲透性、高含水率土壤，該方法給土壤注入純氧氣或空氣、升高土壤溫度、法給土壤注入純氧氣或空氣、升高土壤溫度、添加工程菌將石油類物質從其所吸附的土壤顆添加工程菌將石油類物質從其所吸附的土壤顆粒上剝落下來，從而大大提高生物可利用性。粒上剝落下來，從而大大提高生物可利用性。最終產物是最終產物是CO2、H2O和脂肪酸，環(huán)境副作用小，和脂肪酸，環(huán)境副作用小，即使中間產物是污染物，在出口處安裝氣體凈即使中間產物是污染物，在出口處安裝氣體凈化裝置，不會造成二次污染?；b置，不會造成二次污染。2）油基鉆井液巖屑處理技術的創(chuàng)新性和先進性）油基鉆

21、井液巖屑處理技術的創(chuàng)新性和先進性 油基鉆井液巖屑處理過程中，長城鉆探鉆井液公司引油基鉆井液巖屑處理過程中，長城鉆探鉆井液公司引用了除油高效表面活性劑和巖屑甩干機。除油高效表面活用了除油高效表面活性劑和巖屑甩干機。除油高效表面活性劑目前在南北美洲，歐洲大部分地區(qū)，包括對環(huán)境要求性劑目前在南北美洲，歐洲大部分地區(qū)，包括對環(huán)境要求極為苛刻的北海地區(qū)都已經使用過，用戶包括世界知名油極為苛刻的北海地區(qū)都已經使用過，用戶包括世界知名油公司以及公司以及MI-SWACO，Baker Hughes等泥漿服務公司。等泥漿服務公司。但目前在國內還沒有任何應用，長城公司將是第一家使用但目前在國內還沒有任何應用，長城公

22、司將是第一家使用該產品的公司。該產品的公司。 甩干機目前已經在世界各地的巖屑處理項目中應用，甩干機目前已經在世界各地的巖屑處理項目中應用，并且已經被各大油公司所接受，是一種成熟穩(wěn)定、成本并且已經被各大油公司所接受，是一種成熟穩(wěn)定、成本低廉的處理方式。長城鉆探鉆井液公司為開展油基巖屑低廉的處理方式。長城鉆探鉆井液公司為開展油基巖屑處理的研究和應用進行了油基巖屑的工業(yè)甩干試驗。處理的研究和應用進行了油基巖屑的工業(yè)甩干試驗。 2、油基鉆井液巖屑無害化處理技術、油基鉆井液巖屑無害化處理技術 配制了柴油油包水鉆井液，然后分別用泥巖巖屑和砂子浸配制了柴油油包水鉆井液，然后分別用泥巖巖屑和砂子浸泡泡1616

23、小時，用振動篩把泥巖巖屑或砂子分離出來，進入甩干機，小時，用振動篩把泥巖巖屑或砂子分離出來，進入甩干機，測試甩出來的巖屑或砂子的含油量和含水量（用油水分離裝置測試甩出來的巖屑或砂子的含油量和含水量（用油水分離裝置測試），結果如下：測試），結果如下：含油量含油量(%)(%)含水量含水量(%)(%)含（油含（油+ +水）總量水）總量浸油泥巖巖屑甩干前浸油泥巖巖屑甩干前3.63.64.744.748.348.34浸油泥巖巖屑甩干后浸油泥巖巖屑甩干后1#1#樣樣1.111.112.622.623.733.73浸油泥巖巖屑甩干后浸油泥巖巖屑甩干后2#2#樣樣1.51.53.53.54 4浸油砂子甩干前浸油砂子甩干前/ / /11.9711.97浸油砂子甩干前浸油砂子甩干前/ / /1.561.56 從表中可看出甩干后的含油量均小于從表中可看出甩干后的含油量均小于2%，甩干處理效，甩干處理效果較好。果較好。圖4 現(xiàn)場用甩干機 上述經過甩干機甩干的浸油泥頁巖油基巖屑含油量為上述經過甩干機甩干的浸油泥頁巖油基巖屑含油量為1.5%，將該巖屑利用生物通風法進行生物降解，經過，將該巖屑利用生物通風法進行生物降解，經過20天后測試巖屑含油量為天后測試巖屑含油量為0.8%。 就目前國內油基鉆井液巖屑處理技術，長城鉆