油田废弃钻井液处理技术的思路与实践.pdf

一 7 0 一 一 节能减排 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 3 年 第 1 6 卷 油田废弃钻井液处理技术的思路与实践 何龙 ，林宣义 ，方永春 ，程绍君 ，李建华 1 ． 新疆西部钻探克拉玛依钻井公司 ， 新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 9 2 ． 新疆 西部钻探准东钻井公司 ，新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 9 3 ． 新疆塔林石油科技有限公司 ， 新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 9 [ 摘 要]随着 日愈严格的环境保护及H s E 体系的要求，在钻井过程中及完井后对钻井液及钻屑进行有效的无害化处理日愈 重要。本文通过对国内外废弃钻井液处理技术现状的分析，以克拉玛依钻井公司在废弃钻井液处理中的试验成果，提出了 西部油田废弃钻井液无害化处理的思路和建议。 [ 关键词]废 弃钻 井液；钻屑 ；无 害化处理 ；试验 ；实践 目前 ，在克拉玛依 油田，通常将钻井过程中 从钻井泥 浆中分离 的带有化工材料 的岩屑及废弃 的钻井液 、固井 中产生的混浆及井场用水和雨水 等废 弃液排入钻井施工前修建的泥浆坑 ，待这些 废 弃钻井液 的水经 自然渗入地层或 日照蒸发后， 再将产生的固体进行掩埋处理。 废 弃钻井液 的无 害化处理 已成为西部各油 田 在勘探开发 中必须考虑的问题 。克拉玛依钻井公 司积极开展废弃钻井液无害化 的处理 ，提 出了符 合新疆油 田 自身特点、成本费用较低 的废弃钻井 液处理方案 ，并通过试验取得了阶段性成果。 1国内外废弃钻井液处理技术现状 在 国内，西南油气 田在废弃钻 井液处理方面 具有独到之处 ，对废弃钻井液采用化学方法添加 适用 的化学药品进行处 理后 ，净化水达到国家规 定的排放标准 ，再将剩余 的固体物采用加入 固化 剂 固化后填 埋[ 1 】 。在 国外 ，以美 国为代表 的西方 国家在2 0 世纪7 0 年代初开始研 究废弃钻井液对土 壤 、滩涂 、沼泽及 陆海 动植 物 的影响 ，并颁布 了一系列环保 磊 篙 岩 屑 c泥 糊 忧 无 害 化 钻 井 液 的 同 时 ， 这 些 国 ’ 。 家的科研机构积极 开展废弃钻 井液处理工艺 、处理技术及装 备的研究 。 在海洋钻井过程中将废弃钻井液进行无 害化处理 后注入安全地层[3 】 ；在陆地钻井中采用集中进行物 理、化 学无害化处理后抛洒 自然界 ，以及坑 内密 封、微 生物处理和加入一定固化剂进行固化 处理 等技术 】 。 目前 ，国外从事钻井液分离物无害化处 理装置设计研制的公司主要有 美国OI L T OOL S S N S WAC O公司 。O I L T O O L S公司主要从事油气工 业废物 管理和设备服务 。该公司很早就提出了废 物管理理论，其相关产品综合回收系统 S R S 和 除油干燥机等钻屑处理设备已在世界各大油气 田 得到 良好的应用 。OI L T OOL S公司的综合 回收系 统的核心设备是除油离心干燥机 ，该方案既可离 心除砂又可起干燥作用 ，而且结构紧凑 ，处理效 率高 。 2固一 液分离及 无害化处理方案 2 ． 1固相分离处理技术工艺流程及设备选型 根据调研 ，克拉玛依油 田拟 采用如下工艺流 程 ／干富化j 渗井场、俗路 { 装 随着发达 国家对环境保护的 日益 重视 ，环保 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 法律日 益完善，废弃钻井液处理技术和装备得到 作 者 简 介 何 龙 1 9 6 o _ _ ， 男 ， 甘 肃 张 掖 人 ， 西 尊 百 油 大 学 石 了 极 大 的 应 用 和 提 高 。 国 外 的 处 理 技 术 主 要 有 碧 看 簧 ’ 工 程 师 。 现 在 新 疆 西 部 钻 探 克 拉 玛 依 钻 井 公 司 设 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6 期 何龙等 油田废弃钻井液处理技术的思路与实践 一 刀 一 目前新疆油 田公司 内大部分钻井施工使用钻 井液 为水基钻井泥 浆，对含有部分水基泥浆 的岩 屑采用 以下处理方式 经振动筛 、除砂除泥器及离心机分 离的岩 屑 进入 螺旋输送器送入岩屑清洗装置 ，经过充分清 洗后 经过分离，分 离的固相可直接用于新井场 的 铺垫及修 建油区公 路，分离 的液相废水进入储液 坑 。 在研制钻屑处理装置 中重点考虑 了分离后 的 钻 屑经过清洗如何达 到国家环保部 门规 定的排放 标准 ，且清洗用水 量尽量要少 ，清洗装置结构应 简单，操作方便 ，经过充 分清洗后采用何种分离 技术和 工艺才 能使 固相 与液相分 离，且液相可用 于配 制泥浆 。此分 离装置应适合新疆准噶尔盆地 钻屑6 0 ％以上的泥岩 。 装置主要经济技术指标 移动式钻屑处理装 置最大处理钻屑能力为2 0 11 ／ 天 ，处理后 的钻屑达 到国家环保规定的排放标准 。清洗钻 屑耗 水量 岩 屑为砂 岩 ，每 吨水可清洗2 吨钻屑 ；岩屑为泥 岩，每吨水可清洗1 吨钻屑 ；岩屑为火成岩 ，每吨 水可清洗3 吨钻屑 。清洗设备不仅要严格控制清洗 水 的用量 ，而且要使岩屑得到充分 的清洗 ，将岩 屑上携带 的化学药剂清洗干净 ，达 到国家环保规 定排放标准 ，同时该钻屑处理装置要稳定可靠 ， 机修 时率要低 ，适应新疆油 田恶劣 的工作环境 ， 分离设备要尽可能分离所有对泥浆有害 的固相颗 粒，以便分离后的液相能满足配制泥浆的要求 。 靖 撬瓿 鬈 轭 图1 移动式钻屑处理装置 2 ． 2分离液体的简易无害化处理工艺及设施 2 ． 2 ． 1液体无害化处理装置设计思路 目前 国 内 的及 引进 国外 的钻井 废水 处 理技 术 ，基本上均采取沉 降、隔油、化学混凝 、固液 分离 、氧化 、脱色、达标排放或 回注地下 的处理 方法 ，只是在用药种类、数量和 处理效率 、净化 度 指标 以及 运 行管 理制度 上有 所差 别 。通过 调 研 ，确定产生 的液体可采用外加热蒸发 的方式 ， 利用钻井现场柴油发动机排出的高温废气余热， 将废液池 中的污水进行蒸发，使钻井废水不积 累 、不外排 、不外运 ，在钻井 生产 的同时完成泥 浆污水 的处理 。该系统直接利用钻井现场柴油机 发 电机 的尾气 ，不需要外加 能量 ，不添加任何处 理剂 ，不产生二次污染，不排放废水 ，不增加柴 油发动机 的排气 背压 ，不影响柴 油发动机 的正常 使用 ，同时还在一定程度上 降低 了柴油机排气烟 尘中的污染物含量和噪声，改善 了作业 区域的环 境质量。 2 ． 2 ． 2工作原理 电动 潜水 泵 将废 液池 中的废 水泵 入 沉 淀池 水罐 ，通过循 环泵将沉淀泥沙 的废水 泵入蒸 发箱 中。蒸发箱 由蒸发器、消音器 、蒸发池等部 件组合而成 。蒸发箱将污水进 行高温 蒸发，形成 无害 的蒸馏水气体排入大气中，未 蒸发掉 的浓稠 污水 回到沉淀池 中由排污泵打回废 液池 。处理工 艺流程见图2 。 ／ ／ ，土 l／ 发e 电 帆房 { ～ 污水泵 蹴也 夺 L 型一 ’ ～～ ～ 图2 用钻井现场柴油发动机尾气余热处理废水原理图 3现 场试验效果 经新疆油 田8 区施工的4 0 5 5 l 队进行试验 ，达 到预期效果 。主要技术性能指标 1 单 台和双 台柴油机废气余能减量 钻井 废水量 0 ． 4 0 ～ 0 ． 5 0 m ／ h U O ． 7 0 ～ 0 ． 8 0 m ／ h 即装置 连续运行2 4 h ，处理量可达 1 0 ～ 1 2 m ／ d 和l 7 ～ 2 0 m ／ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 一 ■ 节能减排 石 油 和 化 工 设 备 2 0 ] 3 年 第 1 6 卷 d ，柴油机转速为1 0 0 0 ～ 1 3 0 0 r p m／ mi n ； 2 柴油机废气烟尘基本消除，废气 中的污 染物NO x 去除率约5 ％； 3 柴油机排气高频噪声降低3 8 d B； 4 柴油机废气排放温度 由2 0 0 ～ 3 5 0 ℃下 降 Ns o ～ 1 1 0 ℃ 。 4处理成本 分析 按每天处理2 0 m 钻井废液计算 1 水费， 按平均每天用水量1 2 ． 2 2 m。 ，水价为2 元／ m ，每天 水费为2 4 ． 4 4 元 。 2 用 电量 ，每天处理2 0 m 钻 井废液需要1 2 h ，设备输入功率1 3 k W，当地 电价 为0 ． 8 元／ k Wh ，每天 电费为1 2 4 ． 8 元。 3 设备折 旧费 ，设备购 置费2 0 万元 ，石油钻井设备折 旧年 限为1 0 年，每天为5 2 ． 7 7 元 残值率5 ％。 4 日常维护费 ，每年 1 0 0 0 元，每天为2 ． 7 4 元。以上4 项合计，每处理2 0 m 钻井废液所需成本为2 0 4 ． 7 5 元 ，处理l m 钻井液所需费用仅为1 0 ． 2 4 元。 5结论 利用柴油机 高温废气余热将废水 蒸发的技术 取代传统 的化学处理方法 ，能够实现在钻井过程 中对钻井液及钻屑及时进行有效的无害化处理； 答读者问 从源头治理钻 井废水 ，不添加任何处理剂， 不新增能量，不产生二次污染，不排放废水，结 构简单，安装搬运方便； 钻井废液处理成本为每立方米1 0 ． 2 4 元 ，处理 成本低，具有较好的推广价值。 西部油田钻井施工区域绝大多数在无人居住或 少人居住的戈壁沙漠地 区，目前对废弃钻井液固相 无害化处理尚处于探索和实验阶段，利用柴油机尾 气余热蒸发处理钻井废液是石油钻井废液处理的发 展方 向，符合国家节能减排的要求，废弃钻井液无 害化处理工艺技术将得到全面推广使用。 ◆参考文献 [ 1 ] 李莉，张永丽，刘慧等． 钻井废液固化治理技术在四川油 气田的应用[ J ] ． 天然气工业，2 0 0 8 ，2 8 2 1 4 2 1 4 4 ． 【 2 】 王学川，胡艳鑫，郑书杰等． 国内外废弃钻井液处理技术 研究现状[ J ] ． 陕西科技大学学报 ，2 0 1 0 ，2 9 6 1 6 9 1 7 4 ． [ 3 】 谢水祥，蒋官澄，陈勉等． 废弃油基钻井液资源回收与无 害化处置[ J ] _环境科学研究，2 0 1 1 ，2 4 5 5 4 0 5 4 7 ． [ 4 ] 刘佳，邓明毅，石玲等． 废弃钻井液处理技术新进展【 J 】 ． 重 庆科技学院学报 自然科学版 ，2 0 1 2 ，1 8 2 1 2 3 1 3 5 ． [ 5 ] 刘晓辉，许毓，张晓飞等． 钻井废液的固液分离工艺与设 备 ． 油气田环境保护，2 0 1 1 ，2 1 1 2 1 1 1 3 ． 近 日有读者来电询问我刊的历史沿革 问题，现答复如下 我刊创刊时刊名 化工设备与防腐蚀 ，国内统--t mJ 号C N1 1 ． 3 9 1 6 ／ T Q，国际刊号I S S N1 0 0 9 6 7 3 6 ， 2 0 0 4 年经新闻出版总署、科技部批准更名为 石油和化工设备，国内刊号为C N1 1 ． 5 2 5 3 ／ T Q，国际刊号 为I S S N1 6 7 4 8 9 8 0 ，在北京出版。国家对期刊连续 出版物实行一刊一号管理，更名为 石油和化工设备 后，原刊名及刊号不再使用 。您在填写有关技术职称 申报材料时，可备注我刊原刊名及刊号 。 石油和化工设备编辑部 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m