泥浆固化处理配方的改进

泥浆固化处理配方的改进

渤海钻前公司二○一三年目录一、项目背景、实施的意义二、废弃钻井液无害化处理的研究

三、研究成果及创新点四、产业基础五、社会、环境、经济效益分析六、结论与建议七、附录（应用合同、检测报告等）

一、项目背景、实施的意义

（一）国内外发展现状、趋势

国外在五十年代就开始对废弃钻井液进行处理，开发和采用了一系列无害化处理技术。我国对废弃钻井液的处理比国外研究稍晚，但通过引进、消化和自主创新以及在许多油田陆续应用一系列处理技术的同时，积极研究适合我国国情的各类废弃钻井液处理技术。目前，国内外发展应用的处理技术主要包括以下几种:

序号名称序号名称1就地排放5固化处理2回注安全地层6固液分离3回填处理7土地耕作覆盖4MTC转化技术（二）废弃钻井液对周边环境的影响

废弃钻井液，因其PH值较高且具有典型的流变学特性。其中的有害成分如油类、某些盐类、杀菌剂、某些化学添加剂、重金属(如汞、铜、铬、镉、锌及铅等)、高分子有机化合物等，造成的废钻井液成份比较复杂,也会对环境产生多方面的影响：

(1)污染面积大、区域广

(2)过高的PＨ值、高浓度的可溶性盐类

(3)有害的重金属离子

(4)废物中的有机处理剂生产流动性大、占用土地多。COD、BOD值高,影响水生生物的生长。不易被动植物降解,危害动植物。影响土壤的结构和危害植物的生长。渤海钻井公司每年仅泥浆池一项就需征地近700亩，浪费了有限的土地资源。（三）胜利油田废弃钻井液处理现状

胜利油田目前仍有大部分钻后产生的废弃泥浆和岩屑，堆置在泥浆池自然蒸发和风干。由于产业化进程缓慢，仅对少部分钻井废弃物进行固化处理。其还存在着如下不足：

1.占地多，征地费用高；

2.废弃钻井液处理药剂原始；

3.治理不规范；

4.排污收费标准高负担重；

5.影响企业形象。对于不同类型的钻井液分析不明确，所用处理剂以吸水剂为主，品种单一，针对性不强，对废弃钻井液中污染物固化和胶结作用不充分。部分施工队伍治理泥浆池，处理过程中，偷工减料，达不到环保标准，整个施工工序混乱，易造成二次污染，使污染物隐藏，留下污染隐患。“十五”期间，渤海钻井总公司每年缴纳一般工业固体废弃物排污费用在200万元以内，2006年排污缴费达到了近600万元，上涨了3倍。排污费用远远超出公司的承受能力，将给公司将带来巨大的经济负担。公司每年处理污染事件需要大量的协调费、环保治理赔偿费，这不仅给钻井公司带来巨额经济支出而且有损分公司在公众心目中的现代企业形象，给勘探开发工作带来很大困难和阻力。（四）废弃钻井液无害化处理产业化意义

废弃钻井液的处理和有效再利用不仅解决了环境污染，而且处理了工业垃圾，是一项功在当代，利在千秋的事业。它既符合国家“节能减排”的政策，又能满足中石化和胜利油田国家创建“资源节约型”和“环境友好型”企业的要求，对东营市的平安建设与发展，对人民的身体和生活健康，对土地资源的永久利用都具有十分重要的意义。废弃钻井液无害化处理能够使钻井占用土地重新得到利用，每口井泥浆池占地约600m2，经过处理，每年可恢复土地300000m2，具有直接经济效益，经固化处理后的废弃钻井液可以回收再利用。有关工业污染的政策法律出台并顺利实施，根据相关环保法明确指出“谁污染，谁治理”，所以废弃钻井液的再利用被摆到了重要位置，解决油田生产井钻后污染的问题已经成为油田环保工作的重中之重。参照目前地方环保部门执行的钻井排污费收费标准，公司每年需交纳排污费600万元左右，若按照国家和地方政府的要求进行无害化治理后，每年可节约数百万元的排污费，可减轻公司的经济负担。二、废弃钻井液无害化处理的室内研究

（一）——废弃钻井液无害化处理技术路线

（二）——黄河以北钻井液体系分析（五）——固化配方结论（三）——不同体系钻井液污染指标分析

（四）——无害化处理药剂的室内研究（一）废弃钻井液无害化处理技术路线废弃钻井液固化处理技术研究国内外文献调研、分析废弃钻井液固化处理研究固化处理效果评价钻井液固化现场处理技术

以国家污染物排放标准为准绳。首先对钻井液类型进行分析和研究，用于指导后续的研究工作。然后根据不同的泥浆体系类型重点研究固化处理方法，评价其处理效果。从实验中归纳总结出废弃钻井液的无害化处理方法和固化处理的机理。由此，从实验研究、效果评价到理论上的归纳总结，最后研究建立起完整的不同类型废弃钻井液固化处理的整套技术理论和方法。本项目主要研究内容为废弃钻井液的固化处理技术研究，关键内容固化处理中固化剂的选择、加量、加入顺序、施工工艺、施工条件等的寻求。研究的难点在于固化剂的选择、加量以及固化处理后环境污染指标的建立，以及现场处理工艺的选择和效果评价等。确定研究方向内容

（二）黄河以北钻井液体系分析

通过对黄河以北不同地区871口不同类型钻井液的研究（见下图）．我们可看出胜利黄河以北井队所用主要钻井液类型为：水基钻井液中的聚合物润滑防塌体系钻井液（占21.12%）；不分散聚合物体系钻井液（占46.87%）；淡水钻井液体系（22.96%）。混油钻井液体系只占了0.23%。

注：⑴淡水泥浆体系⑵聚合物润滑防塌泥浆体系⑶不分散聚合物泥浆体系⑷抑制性聚合物泥浆体系⑸双保型天然高分子润滑⑹盐水泥浆体系⑺油基钻井液体系⑻混浆泥浆体系⑼聚合物铵盐泥浆体系⑽配浆聚合物⑾铵盐泥浆体系⑿聚合醇泥浆体系⒀强抑制水敏钻井液⒁强抑制防塌钻井液⒂正电胶钻井液⒃低固相防塌钻井液⒄钙处理钻井液⒅聚磺醇基防塌钻井液

（三）不同体系钻井液污染指标分析

通过对黄河以北钻井液类型的统计，渤海钻井所用的钻井液类型主要为：不分散聚合物钻井液；聚合醇防塌钻井液；淡水钻井液和铵盐体系钻井液，这几种钻井液占渤海所用钻井液类型的92%以上。因此，我们主要针对分散在大北、桩西、渤南、孤东、老河口等几个区块的淡水、不分散、聚合醇等几种体系的钻井液的污染情况进行了调查。井号比重g/cm3钻井液体系CODmg/LPH值油类mg/L氯化物mg/L六价铬mg/L备注区块大35-8-斜131.15淡水钻井液体系6549.01534620.031大北桩斜1631.19不分散聚合物体系8609.03.841200.22桩西渤深6-91.04不分散聚合物体系75009.74835211.2渤南孤东65-131.20聚合物防塌钻井液3578.69.2174600.02孤东老451-61.18聚合物防塌钻井液124209.05.214520未检出老河口

（四）无害化处理药剂的室内研究选用黄河以北较为常见的多种药品，对几口井的钻井液进行处理效果的试验。

通过试验，筛选出处理效果最好的几种药品。

根据以上所选择的药品与用量进行四因素三水平正交试验。

通过实验，确定不同药品对各项污染指标的影响。

按照同一实验方法，对不同污染程度的废弃钻井液进行上述正交实验的验证试验。在以上实验中得出了各种药品针对不同污染情况的最佳配比与用量。

（五）固化剂配方结论

根据多次正交试验的结果，结合废弃钻井液的污染指标，确定出废弃钻井液处理剂的配方如下：

1.COD值范围（2000～8000mg/L），PH值范围在8～10，油类＜80mg/L，六价铬检测在0.3～2.5（mg/L）的钻井液。选用配方：0.8%药品b+0.5%药品c+2%药品e+0.05%PAM.2.COD值超标较严重（>8000mg/L），色度值>100，PH值>9的钻井液。选用配方：1.0%药品b+1.0%药品c+2.5%药品e+0.1%PAM3.COD值>2000mg/L，色度值大于80～100，Cr＜150mg/L的钻井液。选用配方：0.7%药品b+0.5%药品c+2%药品e+0.05%PAM4.COD值>12000mg/L，色度值>300的钻井液。选用配方：1.0%药品b+0.5%药品c+2.5%药品e+0.1%PAM

以上配方是通过试验筛选出的基础配方，在现实处理中还须根据实际情况再行设计具体方案。研究成果适用性强价格低廉排放符合国家标准三、研究成果及创新点

本次配方的选择，是针对黄河以北钻井液污染程度的不同，分区块、分类型选出的最适合的无害化处理配方。适用于黄河以北渤海钻井用废弃钻井液的真实情况。

该处理方法具有成本低廉、加量少、处理工艺简单、处理效果好等优点，无二次污染，在较低的温度下正常凝结硬化，具有时间短、水稳定性好，溶出物少以及强度高等方面的特性。

处理后的浸出液污染指标均在《危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别》（GB5085.3—1996）、《危险废物鉴别标准—腐蚀性鉴别》（GB5085.1-1996）、《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的可控制范围之内。（一）研究成果

（二）创新点

固化剂的研究固化处理工艺的改进黄河以北钻井液污染情况研究创新点黄河以北，分布着孤岛、孤东、桩西、河口、大王北等油田。该地区主要是以水基钻井液为主的泥浆体系，污染情况有特殊性。本着适用的原则，对黄河以北钻井液进行分析，对该地区废弃钻井液治理提供了基础。

针对黄河以北常用的几种无机和有机的处理剂进行了不同类型钻井液的处理效果的实验，针对药品用量、加入顺序和处理效果进行了筛选，从中选出效果最佳的几种，结合固化骨料进行了固化效果的评选。对仅仅在泥浆池中加入单一固化剂搅拌掩埋的处理方法进行了改进，针对成品固化剂处理时的高浪费、固化效果不佳的问题，将固化处理的施工工艺进行了调整。并提出钻井废弃物治理减量化、资源化、无害化完整治理方案。（一）项目的设备装备投入情况

近年来，环境保护工作越来越受到国家各级领导的重视。2006年，国家推行企业节能减排政策，加强了工业企业的环境保护工作。胜利石油管理局也把解决钻后废弃钻井液和污水处理作为环境保护工作中的重点。根据相关环保政策，渤海钻井钻前公司领导组建了专门负责黄河以北钻后污染治理的工程环保队。人员装备名称数量人员管理、技术人员13人施工人员34人装备大型混拌站1座自卸运输车

10台挖掘机

5台装载机

2台其它大型车辆设备15台此外，公司还投资数十万建立了泥浆固化化验室，配备有，HH-6COD测试仪、铬离子测试仪、色度测试仪等精密仪器。为处理配方的改进与处理能力的提高，提供了保障。四、产业基础（二）项目的处理内容、能力及工艺

无害化处理内容工业固体废物处理钻井废弃泥浆、岩屑无害化处理、作业现场垃圾清运和井场生态恢复等现阶段，主要针对钻后井场的污染进行处理。在设备正常使用情况下，公司废弃钻井液处理能力可达到：年固化处理泥浆池700余口，处理泥浆30万方。

具体施工顺序如下：现场废弃钻井液取样对样品进行化验分析，确定出固化剂最佳用量对废弃钻井液进行破胶处理废弃钻井液分层后的处理工艺及处理流程覆土还耕固体堆放场处理现场固化施工

工程验收施工工艺流程图如下不达标达标固化固相含量测定下层物质上层废水分析取样（米字形取样法）样品的原始数据通过不断实验确定破胶剂的最佳用量COD、pH值、铬、钡等环保要求的数值拉走处理取样分析通过实验找出水泥、石灰、粉煤灰的最佳加量和最佳配比对固化后物质取样分析看固化后浸出液是否达标现场施工根据分层时间、分层的效果施工处理（破胶）工艺流程图

通过近几年的施工经验的累积，形成了一套完整的施工工艺，施工工程得到了采油厂等相关单位的认可和肯定。同时，公司还取得了国家污染设施运营和中石化的施工治理资质。

国家环境污染治理设施运营资质中石化石油工程队伍资质证书（一）经济效益分析

通过净现值（NPV）法对该项目可行性进行分析：五、经济、社会、环境效益分析式中:F——年净现金流量；

n——项目寿命周期（或折旧年限）；

j——年份；

I——原始投资额；运行成本分析表序号项

目单

位方案一1药剂费万元/年310.002固化剂材料费万元/年450.003机械使用费万元/年335.004修理费（投资的5%）万元/年85.005工农费用万元/年650.006运输费用万元/年350.007人员工资（50人，4万元/·年）万元/年200.008其它费用万元/年30.00年运行成本合计万元/年2410.00得出：每年的净现金流量不等，故其计算公式为：根据公式得：NPV=-1000+190×（1+0.15）-1+515×（1+0.15）-2+840×（1+0.15）-3

=-1000

+190×0.870+515×0.756+840×0.658

=-1000+165.3+389.34+552.72

=107.36万元由于NPV>0，故该方案的经济效益方面可行。分析三年内经济效益，设基准收益率为15%，该方案的经济指标下表所示，用净现值法分析。(按照年处理井600口井计算成本，初期投资为1000万元)方案年投资（万元）经营成本（万元）总收入（万元）净现金流量（万元）0300-1000124102600190224102925515324103250840

（二）社会效益分析

本项目符合国家和地方政府对环境保护的要求，符合国家环保产业发展的要求，经过近三年的摸索实践中开展，符合中石化集团公司和管理局清洁生产和节能降耗以及实施安全发展、清洁发展的要求。社会效益可减少钻井队和甲方有永久占地的面积、节约大量的土地资源。减少了污染物对周围环境造成的污染，避免了由于环境污染而带来的损失和赔偿，提高了公司的社会影响和社会声誉。（三）环境效益分析

废弃钻井液无害化处理技术的研究，是一项治理污染、防治污染、保护环境的项目，处理过程中不会产生新的污染物。废弃钻井液无害化处理施工中基本实现机械化作业且人员配备了劳动保护用品，不会对人员和环境产生危害

固化时，固化产物可作为生产建筑材料的骨料，实现废物的复用、循环利用和再生回收固化后，废弃钻井液中的有毒有害成分包胶在固化物中，不会产生二次污染六、结论与建议

我们对固体废弃物利用常见的处理剂材料和现有的施工工艺进行了系统的研究，以达到既能降低处理成本，又能将废弃钻井液的有害物质胶结固化起来，达到无害化处理效果。废弃钻井液无害化处理已经具备了产业化的相关条件。产业化前提目前，每钻10米进尺大约会产生1.9m3左右的钻井废弃钻井液，仅胜利油田每年大约产生684000m3的废弃钻井液产业化必要条件废弃钻井液中化学添加剂、药品多，易因雨淋、水冲析出有毒、有害物质而对环境造成危害。产业化经济前景以渤海钻井来说，每年约有600口