钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备

1、 钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备优点介绍江苏沃德凯环保科技有限公司2015年 11月钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备项目目标与任务 当今追求可持续发展的时代，需要技术、资源、环境协调配合、以最佳作业方式、最低环境影响，获得资源经济的充分利用，已成为社会必然趋势。随着国民经济的快速发展，节约土地和水源，保护农田耕地和相关生态环境，防止环境的污染和破坏，给人们清洁安全的生活生态环境，便于人们在良好环境中生产生活、休息工作。油田开发钻井过程中，从进场到完井到开采诸多环节对周边环境影响甚大。突出的问题就是随着钻进施工的进行，其对环境的污染总量也随之增大。如果钻井泥浆废水注入地层或排放到地面，对周

2、围的环境都会造成污染。在科学技术不断发展的今天，需要通过科学的管理方式，同时采取各种可靠的环境保护技术措施是对其进行控制。一、项目目标与任务需求分析1、钻井作业现场泥浆场景分析钻井污水在钻井过程中，由于起、下、钻作业时泥浆的流失，泥浆循环系统的渗漏，冲洗地面等设备及钻井工具的泥浆和油污而形成的污水，钻井污水具有以下特点：钻井污水成分复杂，包括钻屑、石油、润滑剂、防垢剂、杀菌剂等，另外在钻井过程中由于钻屑和地层矿物质的引入，钻井污水中还含有多种盐类和重金属等危害物质；钻井污水中的环境污染物质负荷极高，色度高，悬浮物浓度高，CODcr含量高，超常标几十到几百倍。现阶段钻井泥浆处理现状，预先挖一个存

3、泥浆坑、槽，做好防渗漏处理，储存钻井作业中产生钻屑、钻井液、泥浆及废水。借助自然条件蒸发干燥，随后进行固化、填埋、用表层土壤复盖。钻井泥桨自然条件下蒸发干燥需26个月，遇到多雨、雪天气或钻井作业地势低洼，周围水源多等情况，钻井泥浆便会泄漏至农田、河道、水库、表层土壤中，导致水源污染、土地荒废。有配套环保设施的处理现状，由于石油钻井野外作业的特性，施工现场所有的废弃物，几乎全部排放积存到废泥浆储存坑，使泥浆中有害成份极其复杂，最终形成一种由粘土、岩屑、加重材料、各种化学处理剂，污水、污油等组成的多相悬浮性钻井废泥浆。且钻至岩屑层带出的钻屑颗粒粗细不一（80mm005mm），及钻屑的非流动性、难絮

4、凝特性，现有设施不能对钻井泥浆的全过程处理，只能针封对性地把泥浆坑上层的废水进行处理，而中下层钻屑、钻井液、泥浆均无法进行处理。2、现钻井作业现场泥浆处理对环境造成的影响1）对地表水和地下水资源产生污染。2）导致土壤板结，对植物生长不利，甚至无法生长。固化、填埋用表层土壤复盖，也仅是表面修复，实质却无法返耕，造成土地浪费。3）各种重金属滞留土壤，影响植物的生长和微生物的繁植，同时会因植物吸收而富集，危害到人畜的健康。4）钻井液中的化学添加剂，经生物降解后的某些产物，影响水生动物和飞禽的生存与繁植。5）由于钻井作业中振动筛、离心机、沙水分离机，去除钻屑而带出的钻井液没法回收，钻井液浪费大。且钻井

5、液化学添加剂多，污染成份复杂。废水做到达标排放，处理量大（钻至岩屑层浪费的钻井液占排放蒸量的70以上），运行费用高（约200350元m3）。6）固废物固化及填理运行成本高（约12003000元m3）。 3、 项目主要技术难点和重点1）钻井泥浆的收集：钻井作业至岩屑层时，带出来的钻屑泥浆，主要含有大块钻屑、岩沙、无法回收的钻井液。由于此时钻屑泥浆颗粒相差大（约8mm005mm），岩沙几乎没流动性，钻井生产作业时产生的泥浆量波动性大，少则每小时0.5m3多时15m3，用水泵抽送很难。现在基本上是人工辅助至储存泥浆坑，或用储存箱收集后，用挖机运输至异地进行处理。2） 钻井液的回收再利用：钻井作业至岩

6、屑层时，带出来的钻屑泥浆，主要的大块钻屑、岩沙、无法回收的钻井液。由于此时钻屑泥浆颗粒相差大、粘稠，一般过滤设施无法沙水分离。细小岩沙加絮凝剂、助凝剂很难絮凝，现有的各种离心机、压滤机也没法达到沙液分离的效果，且经加药后，分离出来的钻井液也无法回用于生产。3） 钻井作业的流动性和场地、用电量、安全等因素，废水的深度净化处理，生化处理、添加如酸、碱、强氧化剂等技术及装备受到制约的情况下，废水经治理很难达标排放或达到回用于生产标准。4） 固废物的无害化处理；借助自然条件蒸发干燥，随后进行固化、填埋用表层土壤复盖。生产成本高，操作微有不慎，就导致土壤板结，各种重金属滞留土壤。对植物生长不利，甚至无法

7、生长，无法返耕，造成土地浪费，危害到人畜的健康。4、 项目的目的和可行性 目前国内还没有能真正适用于钻井作业全过程钻井泥浆处理的系统化技术和装备，迫切需要开发出适用于钻井泥桨钻井液回收、固废物再生等资源化利用；泥水分离、废水净化等，实用性、一体化的系统化技术和装备。 辽河油田盘锦泰利达有限公司联合江苏沃德凯环保科技有限公司，从2009年5月就开始时钻井泥浆处理技术研发工作。2010年7月完成了泥水分离和废水净化工艺设计和设施装备的制造，2012年3月2013年5月在辽河油田盘锦市128、135井；江苏油田徐闻县6、8井进行现场试验工作，在泥水分离和废水的净化达标排放取得了良好的效果（详见现场试

8、验报告及当地环保局的监测报告）。2013年3月完成了钻屑泥浆的收集抽送；岩沙和钻井液不添加药剂的分离工艺设计和设施装备的制造。2013年6月2014年5月在辽河油田金马油田开发公司新海24-H116号井、辽河油田隆台采油厂 兴K52号井、辽河油田隆台采油厂 兴K52号井进行现场试验工作，对钻井泥浆组分切割、钻井泥浆减量化、钻井液回用、泥浆岩屑资源化、钻井泥水分离、及深度净化处理，得到了良好的使用效果。特别是节能减排和资源利用效益明显，为发展这项技术树立了信心、奠定了技术基础。 钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备将作为我们公司一个新的经济增长点，同时也是更好配合钻井作业，介入石油装备的一个切入点

9、，如此好的经济效益和社会效益，我们有信心和决心把这项事业做好。5、 项目的设计方案和工艺流程 整套设施及装备设计成泥浆收集抽送及切割、钻屑和钻井液分离、泥水分离、废水净化、固废制砖5个单元，便于卡车运输，独立单元自动化控制；撬装结构；管道、电缆采用快卸式按口连接便于安装。单套设备处理能力：收集与抽送切割储存量500m3d，便于适应钻井泥浆量忽高忽低的波动性；岩沙、钻井液分离能力15m3h；泥水分离能力10m3h；废水净化处理7m3h。整套装备可连续或间断运行，处理能力可调节，能适应国内钻井作业全过程泥浆的处理要求。采用工艺流程图钻井液回用钻井作业平台钻屑液收集、切割系统屑液分离系统岩屑泥浆泥饼

10、固废再生系统泥水分离系统废水免烧砖废水净化系统达标排放或回用6、 项目的装备适用范围及运行条件 钻井作业中有废弃泥浆造成的环境污染，陆地或海洋钻井作业产生的废弃泥浆，都可以用本工艺技术和装备进行泥浆不落地无害化处理和资源利用。 本工艺装备设计成可车载运输，撬装结构，无需浇铸设备基础，适宜跟随钻井作业流动处理；本工艺所用配套药剂，不属危险品并采用干粉投加，便于运输、储存、使用及管理；所需动力负荷75kw，所有电机、电控加装防爆设施，和井场配电系统直接接入即可，不会对钻井作业造成影响；回收的钻井液可直接回用于生产作业中，废水能达到国家规定的排放标准，岩屑、沙、泥饼加固化剂再生制砖，并对可能引起的噪

11、声源进行降噪措施，不会产生二次污染。7、 项目工艺装备定员及运行费用资源回收效益分析及估算 单套装备处理钻井泥浆每班需5人，具体操作3人，设备检修维护1人，分析化验1人。 泥浆处理时动力消耗费用约6元m3，药剂消耗费用约60元m3，设备折旧、维护、运输费用约60元m3，化验费用约5元m3，人工及其它费用约55元m3，综合成本约185元m3。 钻井泥浆处理1000m3量时，岩屑层约占50，此时可回收60钻井液回用于生产工艺。回收钻井液约300m3，计效益约 元，减少处理废水量300m3，节约成本约55500元，钻井泥浆处理1000m3量时，采用本工艺装备后可降低运行费用约 元。 固废处理需添加石

12、子、水泥、固化剂约450元m3，设备折旧、维护、运输费用约60元m3，人工及其它费用约40元m3，综合成本约550元m3。制成免烧砖效益650元m3，钻井泥浆处理1000m3量时需固化填埋处理固废约300m3，费用300000元，采用本工艺装备可降低运行费用约32万元。 采用钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备，按处理1000m3钻井泥浆量时产生的经济效益约 万元。8、 投资本工艺装备项目效益分析 参照中国石油钻井技术现状及需求郑新权、汪海阁石油钻采工艺2003年2期，我国年动用钻机数量由建国初期的8台上升至2001年的670台，最多达上千台；完成井数由建国初期的几十口上升至2001年的六千多口

13、。 由此按照每口井平均产生1000m3的废弃泥浆，可大致推断仅中石油需要处理工艺装备就达三百多台，单套装备价值按380万元计算，折旧期5年，设备潜在市场价值约十多亿元。9、 社会效益 废钻井泥浆不落地无害化处理，解决了钻井泥浆污染的问题，特别是本工艺资源回收利用的优势，钻井液的回用大大降低了排污量；岩屑和泥饼成型制砖，杜绝了二次污染，对人畜的危害及土地的闲置。钻井液配制中，加入了几十种化学试剂，如果不回用形成的废水属高污染、高、盐份高，想处理到达标排放难度大、运行费用高。使用本工艺装备，减少排污量的同时降低运行费用，使处理到达标排放成为可能。泥浆中携带的钻屑、泥沙中含有很多的重金属、有机物等有

14、害物质。使用本工艺装备，可分离出岩屑、沙、泥饼加固化剂成型制砖，使重金属、有机物凝结固定，不会产生二次污染。解决了以前需要开挖泥浆池而带来的占地问题及简单处理的泥浆池无法复耕，造成大量土地闲置的缺点。 综上所述，对钻井作业产生的废弃泥浆采用组分切割与资源化的技术和装备，进行环保处理是利国利民的好事，创造效高经济效益的同时，有着广泛良好的社会效益。10、 技术水平 目前国内废钻井泥浆不落地无害化环保处理技术尚无实际应用的成套技术，钻屑液不加任何药剂的固液分离，钻井液直接回用；固废成型制砖技术及装备更是空白，应该说废弃泥浆采用组分切割与资源化处理的技术与装备在国内外处于领先地位。钻井泥浆组分切割与

15、资源化技术与装备项目技术报告一、项目背景 石油工业是实现我国能源供应的保障，是国民经济的重要组成部分。随着社会的进步及工业化的发展，石油需求量急剧增长，使用范围也迅速扩大，因此陆地和海洋石油的地质勘探和采集开发量也随之增长。钻井是地质勘探和石油开采必不可少的过程。钻井法改变了传统的井下作业方式，实现了施工的地面化和机械化，技术先进，安全可靠。由于井壁在地面预置，待井筒钻至设计直径和深度后，采用漂浮下沉法到设计位置，而后进行壁后注浆固井。因此，井壁施工质量好，具有较高的承载能力和抗渗性能。钻井法目前多采用泥浆进行洗井、排渣和护壁，施工建设一个立体井，需要410万m3的泥浆。泥浆污染及废泥浆排放占

16、用大量土地等一系列问题，长期以来一直是钻井法的“老大难”问题之一。石油钻井完后，大量的废弃泥浆对周围环境的土壤、大气、地表水和地下水造成严重污染，尤其是废弃泥浆中的重金属及其化合物，它们给人类带来的危害是潜在的。重金属及化合物进入人体后不易排出、不易发现，一旦出现病情就相当严重且难以治疗了，因此废弃泥浆中的重金属离子对环境造成的污染问题相当严峻。 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们的环保意识逐渐增强，对环境保护和生态平衡等问题就更加关注。同时我国环境保护相关的法律法规标准在不断完善，执法力度也在不断加大。在这种形势下，废泥浆的综合治理与开发就显得尤为重要。如何有效地控制和治理在开采和

17、使用石油过程中造成的环境污染，已成为世界各国面临的重要课题。定量分析钻井废泥浆的污染状况，研究其无害化处理技术，对于保护区域环境，保障石油工业长期稳定发展具有非常重要的现实意义。 钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备针对钻井废泥浆的治理与开发工作，对钻井废泥浆进行组分切割，分组处理。可做到70钻井液回用于生产工艺，废水净化后达标排放，岩屑、沙、泥饼加水泥和固化剂成型制砖。实现对钻井废泥浆的无害化处理，达到减量化、无害化处理和资源化利用的目的。1、钻井废泥浆的产生及其环境影响钻井废泥浆的来源 在石油和天然气的勘探开发钻井过程中，钻井泥浆是提高钻井效率的重要保障，在钻井过程中有着支护井帮、提升岩屑、

18、冷却钻头的作用。同时还起到了润滑钻具、提高钻速、防止井塌和井漏、保护生产层等作用，是保证钻井工作顺利进行必不可少的物质。为了达到安全、快速的钻井目的，使用的钻井液类型及化学药品的种类、数量越来越多，由此不可避免地会产生大量废弃物。钻井固体废物包括钻井废泥浆和钻井过程中抽提上来的岩屑，其中的废弃泥浆是钻井废物中的最大量者。钻井工艺对泥浆的要求越来越高，泥浆体系日益增多，配方也越来越复杂，一般都含有重金属、油类、碱和其他化合物。泥浆循环过程中需不断地排除废渣和废浆，钻井结束后需全部排除，变为废浆。由于石油钻井的野外作业特征，施工现场所有的废弃物几乎全部排放积存于废泥浆储存坑内，最终形成了一种由粘土

19、、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。钻井废泥浆的组成及特点 目前，国内外使用的钻井液有水基钻井液(WBM)，油基钻井液(OBM)和合成基钻井液(sBM)三大判51。钻井泥浆体系可分为9大类，即：非分散泥浆；分散泥浆；钙处理泥浆；聚合物泥浆；低固相泥浆；饱和盐水泥浆；完井修井液；油基合成泥浆；空气、气雾、泡沫及充气泥浆。石油钻井废泥浆主要包含了钻井液、钻屑、以及各种作业产生的废液等，其组成成分如下：钻井液一主要来自三方面：其一是钻井过程中排放的废钻井液；其二是地面循环系统盛放的和为处理复杂情况储备的钻井液；其三是固井时水泥浆置换出来的钻井液。三

20、者约占总废弃物的70左右。污染环境的主要成分是油类、盐类(尤其是氯离子)、杀菌剂、某些化学处理剂、重金属离子(如铜、镉、铬、锌及铅等)、高分子有机化合物生物降解产生的低分子有机化合物和碱类物质等。 钻井废泥浆的特点钻井废泥浆大多属于粘土一水分散体系一水基泥浆的范围，也有的属于油基或聚合物泥浆1101。钻井废泥浆组成复杂，一般呈碱性，pH值在8512之间，有的可达13以上；固相颗粒粒度一般在0011tm039m之间(即90以上颗粒通过200目筛)，其外观一般呈粘稠流体或半流体状态，具有颗粒细小、级配差大、粘度大、含水率高不易脱水(含水率约在30,-一90)等特性，是一种有典型流变学特征的胶体。且

21、其自然干结过程缓慢，干结物遇水浸湿后易再度行成钻井废泥浆样物，会对排放点及附近地带的土壤物性产生长期的不良影响。废泥浆含油量高，部分钻井废泥浆含油量达10以上；固含量高，主要为膨润土和有机高分子处理剂、粘土、加重材料、岩屑以及污水流经地面时携带的泥砂及表层土等；此外由于钻井废泥浆中含有各种有机和无机类化学处理剂，其中的重金属、CODCr值、Oil及表面活性剂等有害物质浓度较高，个别有害物污染指标超出国家允许排放浓度的数百倍。钻井废泥浆的特性 （1）含固颗粒，以粘土、膨润土颗粒为主；（2）酸碱物，表现为钻井废泥浆的pH值；（3）石油类，主要来自钻井设备的清洗，是钻井液中不可避免的组份；（4）有机

22、物及其分解产物，表现为泥浆的CODc，值高，色度高。被我国列入环境“黑名单”的68种优先控制的污染物中，有6种苯系物、7种多环芳烃(PAHs)。目前钻井现场所使用的高性能处理剂中，相当一部分含有苯环；（5）重金属，来源于钻井液添加剂及地层：（6）氯离子，采用盐水钻井液及地层矿化度较高时，会使废水中Cl的含量增高。钻井废泥浆的危害性 由于废钻井液成份比较复杂，所以对环境的影响也是多方面的：(1) 污染面积大、区域广。这是由钻井生产流动性大等特点所决定；(2) 废钻井液中的盐、碱和盐岩层钻屑不仅造成土壤板结，同时因氯离子活性比N03、P04离子氧化性强，会抑制农作物对氮磷的吸收，同时可溶性盐的迁移

23、还会对地下水造成污染；(3) 有害的重金属离子如铬离子、cd2+、Pb2+等极不易被动植物降解的有机物、分子聚合物滞留于土壤中，会影响植物的生长和土壤中微生物的繁殖。且这些物质易进入食物链，并在环境或动植物体内蓄积，危害人类的身体健康和生命安全。例如六价铬通过食物链进入人体后，其毒性主要表现为呼吸道、肠胃道疾患和皮肤损伤，特别是它的致癌作用近些年来已引起人们的广泛重视。(4)废物中的有机处理剂使水体的CODc、BOD增高，影响水生生物的正常生长；某些杀菌剂及高分子化合物生物降解产生的低分子有机化合物，会对鱼、虾及鸟类产生毒害；(5)油类物质进入水体后，形成浮油，影响空气与水体界面上氧的交换。分

24、散在水中吸附于悬浮粒上或以乳化状存在于水中的油，可被微生物氧化分解，从而消耗水中的溶解氧，使水质恶化变臭。在油膜扩展和漂浮过程中，大约2530的低沸点石油组分(Cl-C5)迅速挥发进入大气，造成大气污染。油类对土壤及动植物的影响也很大；(6)水中的硫化物(包括溶解性的H2S，HS，S，存在于悬浮物中的可溶性硫化物，未电离的有机无机类硫化物)，硫化氢易从水中逸散于空气中，产生臭味且毒性很大，它可与人体内的细胞色素等作用，影响细胞氧化过程，造成细胞组织缺氧。2、钻井废泥浆处理研究技术概况钻井废泥浆处理技术现状 随着我国环境保护法规标准的不断完善以及执法力度的加大，人们的环保意识逐渐增强，钻井过程中

25、产生的废泥浆的无害化处理的研究和推广应用，是钻井行业环境保护工作的当务之急。许多国家也都已将其列为环保的一个重要项目来研究。钻井废泥浆治理的目的，是为了减轻环境污染而寻找经济和环境上都能够接受的处理方式，实现最优化废物处理体系的目的。现有回收利用和处理方法较多，但每种方法都有其适用范围，应根据油气田的地理环境、水文、土壤、钻井液的组成及经济性来选用。国外在五十年代就开始并加强对废泥浆的处理，开发和采用了一系列无害化处理技术。同时，很早就开始对泥浆处理剂和各种泥浆体系进行生物降解实验和生物毒性评价实验，积极研究泥浆体系可能对环境造成的污染和相应的治理办法。美国环境保护总署(EPA)从环境保护的角

26、度出发，在1982年就针对墨西哥海湾上水基泥浆制定了严格的排放标准(NPDES)，为处理和排放废弃泥浆提供了环境法律基础。我国对废弃泥浆的处理比国外研究稍晚些，但通过引进、消化和自主创新，在许多油田上陆续应用了一系列处理技术，同时积极研究具有适合国情的各类废弃泥浆处理技术。纵观国内外处理方法主要有以下几种：直接排放法、坑内填埋法、脱水法、坑内密封法、注入安全地层或环形空间处理法、土壤生物降解法、土地耕作法、闭合回路系统法、固液分离法、固化法等。以下将对这些方法作简要介绍。(1)直接排放法 此法主要适用于对常规淡水钻井液和近年来开发出的各种低毒或无毒水基钻井液(其污染程度较低，在环境中较易自然净

27、化)的处理。油基废钻井液不能采用此法处理。(2)坑内填埋法 这是一种比较原始的处理方法，主要适用于一般的淡水基钻井液。这种废弃物中的大部分有害指标均低于排放标准，可直接排入环境。通常的做法是完井后将盛放废浆液的储存坑以挖坑时产生的土方填平恢复原状，盐基和油基钻井液废弃物严禁采用这种方法。实际上当钻井液中氯离子含量5000mgL时即不宜采用此法处理。(3)脱水法 此法是利用化学絮凝、沉降和机械分离等强化措施，使废钻井液中的固液两相得以分离，然后液相经处理后排放或作为配浆水或回注地层，固相经干化处理后填埋。(4)坑内密封法 此法实质上是一种特殊的填埋处理法。通常是先在储存坑的底部和四周铺垫一层有机

28、土，然后在其上面铺一层厚度为0.57mm的塑料膜衬层，再盖一层有机土(以防塑料膜破裂)；或使废钻井液在底部和四周固化形成不渗透性隔层。采用上述两种方法处理后的储存坑，为废钻井液充填池，待钻井液中的水分基本蒸发完后，再盖上有机土封顶或使上层废钻井液固化形成顶盖，然后回填恢复地貌。此法被推荐用于处理毒性较大的废钻井液(如盐水基或油基废钻井液等)，其环保效果仅次于安全焚烧法。但在回填工作完成后，仍占用场地，不能完全复耕，不能达到永久无害化，而且要在埋填处留有专门的标志。(5)注入安全地层或环形空间处理法 将废钻井液通过井眼注入采出油气的地层或安全地层，有时为了方便起见，也可将其注入井眼环形空间。使用

29、本法时，对地层条件的选择有严格要求，并要求注入地层的深度必须大于600m。该方法适用于油基和水基废钻井液的处理。这种方法在各国都受到限制，原因是使用不当极易造成地下水或油气储层的污染，使用时必须要有严格的申请、审查和批准步骤。据介绍，本法最大的好处是成本低，仅及其它成本的几分之一。(6)土壤生物降解法 将废钻井液直接撒到土壤表面，再用土壤耕作机将其混入土壤中，利用天土壤中的微生物来降解高分子聚合物和油包水废钻井液中的油以及油基钻屑中夹带的油，并通过自然稀释和淋滤作用来降低水相中氯化物的含量。此法主要适用于淡水钻井液和部分易被生物降解的油基钻井液的处理，优点是可在现场就地利用自然过程进行处理，成

30、本低。(7)土地耕作法 土地耕作法是指储存坑内水基废泥浆去除部分水分后，将坑内污泥和钻屑直接喷撒到土壤表面以下厚度约100127mm(具体情况视水基废泥浆的毒性而定)，再利用土壤耕作机械将其与土壤混合，利用土壤自身的净化特性如吸附、吸收、生物降解水基废泥浆中的污染物，从而达到无害化处理废泥浆的目的。该方法要求有一块开阔且相对平坦的土地，还应具备防止发生侵蚀的地表条件。地下水位也应有足够的深度。土地耕作法在国外使用已有多年。但由于该方法的局限性，而没能在世界各国得以推广。主要原因是水基废泥浆中含有部分可溶性盐和氯盐。氯离子被土壤吸收后，使土壤肥效降低；土壤中的重金属离子及可溶性有机盐和一些有机物

31、迁移污染地下水源，且其中的重金属离子被植物吸收，同时又向其它生物转移，从而对人类的生活环境造成更严重的危害。因此土地耕作法没有被大规模使用。(8)闭合回路系统 这种系统配备有高效率的固控设备，在严格的使用管理手段下，钻进时无流体状的废弃物排放，只排放一定数量的湿固相，可用于陆地、海洋以及几乎所有非气态分散相的钻井液体系。排放的湿固相可以就地掩埋、土地稀释、铺路、填方或集中处理，液相部分则回收再利用，既降低了泥浆处理费用，又节约了宝贵的水资源。20世纪80年代末美国一些石油公司对闭合回路系统的经济性专门进行了评价，证明其在经济上是可行的。(9)固液分离法 固液分离技术就是将废钻井液固液分离，对分

32、离的液体达标排放，固相进行掩埋或再处理。它是在化学混凝一催化氧化法基础上发展起来的，结合机械方法进行的先进处理方法。其工艺简单、灵活，对悬浮物、胶体物质去除率高。通过室内实验，证明该法适用于采用磺化泥浆或者聚磺泥浆而产生的钻井污水。(10)固化法此法是向废钻井液中加入固化剂，使其固化而转化成类似土壤状的固体物质，然后就地填埋或用作建筑材料等。废钻井液的固化，可使其中的毒性组分聚集、固定，降低其对土壤的侵蚀和沥滤程度，减小对环境的影响和危害，回填还耕也较容易。要使废钻井液固化，必须加入固化剂。现在使用的固化剂种类很多，但大致可分为有机固化剂和无机固化剂两大类。有机固化剂主要有聚乙烯醇、环氧乙烷、

33、聚丙烯酰胺胶体、聚乙烯等。无机固化剂主要有水泥、石灰、石膏、水玻璃、炉渣、硫酸铝、无定形硅粉等。有机固化剂的优点是：应用范围广，适用于多种类型废钻井液的处理，固化有机废物的效果好；缺点是：处理费用较高，处理后物料的体积增加很多，各种重金属及其它污染物滞留土壤，影响植物的生长和微生物的繁植。同时因植物吸收而富集，危害到人畜的健康。3、开发钻井废泥浆减量化、无害化、资源化工艺和装备的必要性 废弃钻井泥浆的堆放、自然干化、填埋等不当处理措施会造成严重的环境污染，我国对废弃钻井废泥治理十分重视，废弃钻井泥浆己列入国家危险废物目录名单，同时国家清洁生产促进法也要求必须对废弃钻井泥浆进行无害化处理。随着环

34、保法规的日益完善，废弃钻井泥浆的处理己经成为油田环境保护急待解染的问题。就目前的废弃钻井泥浆的处理技术而言，均存在一定的缺点，限制了油田的推广使用。为彻底解决废弃钻井泥浆带来的环境隐患，成熟的废弃钻井泥浆综合处理技术亟待开发推广，技术研发思路应向着减量化、资源化、综合利用无害化方向发展。二、技术原理1、工艺概述： 钻井作业经振动筛、除沙器、离心机分离出的废弃钻屑液、泥浆、废水经螺旋输送机送至分散切割均料装置。钻井作业至岩屑层时出料以钻屑和钻井液为主，用软管抽吸泵送至岩屑分离机，滤出液经管道直接送至钻井液循环箱回用于生产，岩屑收集送至制砖装置。钻井作业至泥浆层时出料以泥浆和钻井液为主，用泵经管道

35、混合器加破胶剂、助凝剂药送至混凝罐进行破胶、絮凝，使泥浆中的液相和固相分离，进带式压榨机进行初级泥水分离，泥饼收集送至制砖装置。滤出液提升至电化学一体机，电化学一体机集氧化、还原、絮凝、气浮和HSACFFenton于一体，进而达到分解、脱稳、络合、吸附、凝聚、浮除、沉淀等目的，出水经陶瓷膜过滤进一步去除污染物，再经吸附净化装置，使出水达到或优于国家排放标准，达标排放或回用于生产。分离出的岩屑和泥饼收集按比例添加石子、水泥、固化剂，进搅拌均匀送至制砖机成型制砖。2、工艺流程图钻井平台钻井液回用集料输送装置切割均料装置批废弃岩屑液废弃泥浆破胶剂、肋凝剂混凝搅拌装置岩屑分离装置带式压榨机脱水岩屑、泥

36、饼浓液回流水泥、固化剂中间水箱混和搅拌装置电化学一体机成型制砖机膜过滤装置免烧砖机械过滤达标排放或回用3、工艺技术说明及装备相关参数：1）泥浆收集、切割均料技术说明：由于钻井作业废弃的岩屑、沙、泥浆颗粒相差大（约8mm005mm），岩沙几乎没流动性，钻井生产作业时产生的泥浆量波动性大，少则每小时0.5m多时15m，用水泵无法收集抽送。工艺选用螺旋输送机收集抽送废弃泥浆，并采用调速电机调节螺旋转速，满足泥浆量波动特性。用切割均料机把岩屑、沙颗粒径控制到1mm，并搅均便于后续抽送及设备的稳定运行。特点及优势： 一体化、密闭式设计，解决了岩屑大颗粒对设备的破坏，经螺旋输送切割均料，无需人工辅助泥浆能

37、达到流动抽送的要求，为后续处理提供方便。主要技术参数： 输送、切割量： 20m3 /h 输送、切割粒径： 100mm 装备配置功率： 11.5kw主体设备： 螺旋输送机处理能力：20m3 /h规 格：4008000mm电机功率：3kw 防爆、调速控制材 质：组合件数 量：2套 切割均料机处理能力：15m3 /h型 号：QGJI-15-电机功率：7.5kw 防爆材 质：组合件数 量：1套2）岩屑液分离技术说明：钻井作业中随着钻探深度及地质变化，钻至岩屑层时带出的泥砂浆，以岩屑、砂、钻井液为主。用絮凝剂很难使水的岩屑成絮凝块，所以用一般的泥水分离设备（如板框压滤机、带式压滤机、叠螺机、卧螺离心机等

38、）很难达到岩屑、砂、钻井液的分离。此工艺主要是切割均料机处理出来岩屑液，用砂浆自吸泵至岩屑分离装置，此装置集离心分离及过滤于一体，能有效地把0.05mm岩屑分离出来，分离出来的钻井液完全能达到回用至生产工艺的要求。分离出来的岩屑含水量低，送至后道固废处理段加固化剂制砖。特点及优势：不加任何药剂，达到固液分离。分离液百分之百回用于生产工艺，节约生产成本的同时大大降低排污量，减少运行费用。主要技术参数： 处理能力： 20m3 /h 滤出液含固率： 2% 分离出岩屑含水率：22%主体设备： 岩屑分离机处理能力：20m3 /h型 号：YXFI-950电机功率：7.5kw 防爆材 质：组合件数 量：1套

39、 砂浆自吸泵处理能力：15m3 /h型 号：XY75A-2电机功率：7.5kw 防爆材 质：组合件数 量：2台 带式输送机 处理能力：10m3 /h型 号：DTL-100/200-S电机功率：2.2kw 防爆材 质：组合件数 量：1台3)、泥水分离 此工艺主要流程为:将钻井过程中排放的废弃泥浆通过泥浆收集箱，用泵提升送至岩屑分离装置，先把大颗粒及沙状岩屑分离收集，泥水贮存调节箱。用泵提升至破乳混凝罐，用干粉投加机定量加破乳、助凝药。混凝液自流至带式压榨机进行固液分离，分离出来的泥饼及岩屑输送带至收集点，加固化剂制砖进行无害化处理。滤出液进入后续净化处理装置。特点及优势： 药剂集混凝、助凝于一体

40、，并直接用干粉形式投加。操作简单，运行稳定，宜自动化控制。带式压榨机集过滤及压榨于一体，能连续进料、出泥，泥饼含水率低，滤出液含固率低，清澈透明。运行功率低，滤带自动校正、冲洗，操作简单。主要技术参数： 处理能力： 7m3 /h 滤出液含固率： 0.05% 泥饼含水率： 30%主体设备： 带式压滤机处理能力：7m3 /h型 号：DYQ-1500电机功率：5.5kw 防爆材 质：组合件数 量：1套 混凝搅拌筒处理能力：10m3 /h规格型号：12001500mm电机功率：3kw 防爆材 质：Q235防腐数 量：1台 加药装置处理能力：250kg /h规格型号：MC-1000L电机功率：1.5kw

41、 防爆材 质：组合件数 量：2套4)、废水净化处理 此工艺主要为电化学一体机、陶瓷平板膜过滤器、吸附净化罐等设备。电化学一体机采用高电压、小电流的脉冲供电方式，自动切换电极。对废水进行氧化、还原、絮凝、气浮和HSACFFenton于一体，进而达到分解、脱稳、络合、吸附、凝聚、浮除，共沉淀等作用。陶瓷平板膜过滤器是一种抗污染膜，集沉淀、过滤于一体。特点及优势： 电化学一体机和陶瓷平板膜过滤器组合，针对钻井泥浆的特点，结合前道工艺添加药剂对PH的调节，无需调节PH值，能达到氧化、还原、絮凝、气浮和HSACFFenton工艺净化水的目的。节省了调节PH值所需的酸、碱及絮凝剂。整套装备一体化、自动化运

42、行，处理效果稳折、操作简单、维护方便。主体设备： 电化学一体机处理能力：5m3 /h型 号：DYEC-8电机功率：15kw 防爆材 质：组合件数 量：1套 陶瓷平板膜过滤器处理能力：5m3 /h规格型号：TC-8电机功率：5.5kw 防爆材 质：组合件数 量：1套 吸附净化罐处理能力：5m3 /h规格型号：16003000mm 材 质：组合件数 量：1套 提升泵型 号：50QW30-15-14电机功率：2.2kw 防爆材 质：组合件数 量：2台 自吸泵型 号：50ZX12.5-32 电机功率：3kw 防爆材 质：组合件数 量：2台5) 、固废无害化处理 岩屑液、泥浆分离出来的钻屑、沙、泥饼，收

43、集按比例加入水泥、固化剂混合搅匀成砼。砼经输送系统传运，主机系统将其布料、震压制成成品砖。特点及优势： 该机型因独特的设计和先进的成型原理，有一机多用、用电少、易操作、即刻码垛;产品成型后其密度相当高，因此产品的抗压抗折强度高。生产免烧砖替代粘土砖。该砖几何形状好、尺寸标准、强度高，是墙体改造的理想产品。综合利用、变废为宝、节约土地资源、消除环境污染、一举多得。主体设备： 和料搅拌机处理能力：5m3 /h型 号：IS500电机功率：15kw 防爆材 质：组合件数 量：1套 成型制砖机处理能力：5m3 /h规格型号：QT4-15A电机功率：30kw 防爆材 质：组合件数 量：1套 带式输送机 处

44、理能力：10m3 /h型 号：DTL-100/200-S电机功率：2.2kw 防爆材 质：组合件 数 量：1台电器及自动化控制 以满足整体工艺对设备运行及常规操作要求，提高工艺和运行的自动化程度为基本原则，结合现场实际条件，进行本工程的电气、仪表及自控部分设计。针对本工程在钻井作业，整套工艺装备电机、电控柜全采用防爆型，以消除安全隐患。且现场分布多个电气仪表自控设备，根据我公司的经验和目前国内自动化水平，采用智能化、集散化控制方案（DCS控制系统）。系统可实现对水泵电机、检测仪器仪表及其它数据进行计量、监测、存储、分析及控制，通过本身的接口与计算机控制的自动化系统进行通信，实现智能化。本工程主

45、要分三部分，就地数据采集控制部分，设备仪表配电部分，控制数据采集监控部分。就地数据采集控制部分主要功能：1）对水泵电机等设备的就地控制和状态显示。2）通过各种传感器对现场工艺参数的采集，并远传至控制室，实现数据采集。设备仪表配电部分主要功能：1）对现场设备提供配电。控制数据采集监控部分主要功能：1）对现场的设备状态和工艺参数的集中采集和数据处理，形象显示。2）控制现场设备的自动运行，并实现紧急状态下的手动强制起停。3）作为更高一级系统的数据远传接口，例如以网络的数据监控。4）中央控制室上位机全自动控制，大屏显示，并实现对检测数据的存储、统计及打印。供电系统电源 处理站用电电压采用交流380V。

46、供电按三级负荷考虑，采用一路电源。进户线缆（接入控制制柜部分线缆）供电、照明、防雷接地及功率因数补偿措施由厂方统一考虑。低压配电系统 根据技术发展，电控智能化、集散化控制方案已被我国越来越多的企业在改造或新建的项目中所应用。它可以对水泵电机进行控制、监测和计量，通过它本身的接口可与计算机控制的自动化系统进行通信，实现智能化。电缆采用直埋与穿管相结合的敷设方式；电缆出电缆沟后穿管敷设，外露部分穿金属软管；穿线钢管进行热镀锌防腐处理。动力和控制设备 在控制室设置电源开关柜、动力控制柜。为便于集控制制，于控制室设置上位机，每台电气设备根据需要于中央控制室进行“手动”和“自动”两种方式操作。为便于调试

47、、维修，每组设备根据需要于现场设置机旁操作箱，使操作人员能于现场就地操作。 电源开关柜采用GGD低压配电柜。柜上设置测量电流的指针式电流表、测量电压的指针式电压表、刀熔开关、DZ型自动空气断路器（作热过载和短路保护）等电气元件。分别控制动力控制柜、自控柜及照明等。 动力控制柜为磁力启动电机控制柜，分别控制各用电设备。每台电机均设置了短路保护、过载保护和失压保护。 根据需要在每组机电设备旁设置现场操作箱，以便在现场操作及检修，在现场操作箱上设置紧急停止按钮，保障检修时的人身安全及避免损坏机电设备。三、实施效果1)装备运行处理能力及效果 2013年3月完成了设计和设施装备的制造。2013年6月20

48、14年5月在辽河油田金马油田开发公司新海24-H116号井进行现场试验工作。试验时间6月7日至6月28日计21天，共处理泥浆总量1158m3。其中岩屑层废弃钻屑液605m3，回收钻井液370m3，钻屑和沙280m3。处理泥浆550m3，产生泥饼120m3，废水净化达标排放430m3。整套装备间断运行，钻屑液分离能力5-12m3h；泥水分离能力3-7m3h；废水净化处理6m3h。分离出岩屑和泥饼取了3m3用车送至制砖试验场，添加了石子1.50m3，水泥0.3t，固化剂4.5kg，产出20011055成型免烧砖3600块。剩余固废收集至定点固废处理场。经几次试验整套工艺及装备能适应钻井作业全过程泥浆的处理要求。 2)物料平衡与能量平衡按处理泥浆总量1158m3计，物料平衡及能量平衡分别如下表物料平衡表（以每口井计）：废泥浆液1158m3 切割均料装置 岩屑层排放605m3 岩屑、沙280m3 岩屑、沙、钻井液分离 钻井液325m3 钻井液循环箱废泥浆液1158m3 切割均料装置 泥浆层排放553m3 破胶、助凝药剂1650kg 混凝搅拌罐 泥饼120m3 带式压榨机废水485m3 电化学一体机浓缩液52m3回至混凝搅拌罐陶瓷膜过滤器净化水430m3达标排放吸附净化器废水主污染物处理效率表工 艺 段项 目C