负压蒸发技术处理废弃钻井液.pdf

4 98 化 工 环 保 E N VI R O N ME NT A L P R O T E C T I O N O F C HE MI C A L I N DUS T R Y 2 0 1 5 年 第 3 5 卷 第 5 期 负压蒸发技术处理废弃钻井液 苗纯正 ，周传德 ，李瑞民 ，王垄。 ，孟明辉 1 ． 重庆科技学院 安全工程学院，重庆 4 0 1 3 3 1 ；2 ． 重庆科技学院 机械与动力工程学院，重庆 4 0 1 3 3 1 ； 3 ． 西安石油大学 机械工程学院，陕西 西安 7 1 0 0 6 5 [ 摘要 ]采用负压蒸发技术处理3 种不同组分的废弃钻井液。实验结果表明最佳蒸发温度为7 9℃；当蒸发温度 低于9 5℃时，相1 5 原液的出水氨氮质量浓度 、悬浮物质量浓度、色度分别低于3 ． 4 0 mg ／ L、0 ． 0 9 3 mg ／ L、l 1 倍。 达到G B 8 9 7 8 --1 9 9 6 污水综合排放标准中的一级排放标准；当蒸发温度低于7 9℃时，钻井液1 和钻井液2 的出 水氨氮质量浓度均低于3 7 ． 0 0 mg ／ L，悬浮物质量浓度均低于0 ． 0 8 0 mg ／ L ，色度低于1 3 倍 ，C OD 低于1 1 4 ． 0 mg ／ L， 达 IJ G B 8 9 7 8 --1 9 9 6 污水综合排放标准中的二级排放标准。通过后续过滤除油工艺可降低钻井液中的石油类 质量浓度 ，使最终出水达标排放。 [ 关键词 ]钻井液；负压蒸发； 蒸发温度 [ 中图分类号 ] T E 9 9 1 ． 2 [ 文献标志码 ] A [ 文章编号 ]1 0 0 6 1 8 7 8 2 0 1 5 0 5 0 4 9 8 0 4 Tr e a t me nt o f W a s t e Dr i l l i ng Fl ui d b y Ne g a t i v e Pr e s s ur e Ev a po r a t i o n Te c hno l o g y M i a o Ch u n z he n g ， Zh ou Chu a n d e 一 ，Li Rui mi n ， Wa n g Ku n ， M e n g M i n gh u i 1 ． S c h o o l o f S a t yE n g i n e e r i n g，Ch o n g q i n gU n iv e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y，C h o n g q i n g4 0 1 3 3 1 ，C h i n a ； 2 ． S c h o o l o f M e c ha n i c a l a n d P o we r En g i n e e r i n g， Ch o n g q i n g Un i v e r s i t y o fS c i e n c e an d T e c h n o l o g y， Ch o n g q i n g 4 01 3 31 ， China ； 3 ． C o l l e g e o f Me c h ani c a l E n g i n e e r i n g ，Xi ’ a n S h i y o u U n i v e r s i t y ，Xi ’ an S h a a n x i 7 1 0 0 6 5 ，C h i n a Ab s t r a c t 3 k i n d s o f wa s t e d r i l l i n g fl u i d wi t h d i f f e r e n t c o mp o n e n t s we r e t r e a t e d b y n e g a t i v e p r e s s u r e e v a p o r a t i o n t e c h n o l o g y ． T h e e x p e ri m e n t a l r e s u l t s s h o w t h a t T h e o p t i mu m e v a p o r a t i o n t e mp e r a t u r e i s 7 9℃ W h e n t h e e v a p o r a t i o n t e mp e r a t u r e i s b e l o w 9 5℃ ．t h e ma s s c o n c e n t r a t i o n o f a mmo n i a n i tro g e n a n d s u s p e n d e d ma t t e r o f 1 5 fl u i d i s b e l o w 3 ． 4 0 mg ／ L a n d 0 ． 0 9 3 mg ／ L r e s p e c t i v e l y，a n d t h e c h r o ma i s b e l o w 1 1 t i me s ，wh i c h me e t t h e fi r s t g r a d e d i s c h a r g e s t a n d a r d o f GB 8 9 7 8 1 9 9 6；Wh e n t h e e v a p o r a t i o n t e mp e r a t u r e i s b e l o w 7 9 ℃ ，t h e ma s s c o n c e n t r a t i o n o f a mmo n i a n i t r o g e n a n d s u s p e n d e d ma t t e r o f Dri l l i n g F l u i d 1 a n d Dr i l l i n g F l u i d 2 a r e b o t h b e l o w 3 7 ． 0 0 mg ／ L a n d 0 ． 0 8 0 mg ／ L r e s p e c t i v e l y． t he c h r oma o f t h e m a r e bo t h be l ow 1 3 t i me s， a nd COD o f t he m a r e bo t h be l o w 1 1 4． 0 mg ／ L，wh i c h me e t t he s e c o nd gra d e d i s c h a r g e s t a n d a r d o f GB 8 9 7 8 1 9 9 6 ． T h e ma s s c o n c e n t r a t i o n o f p e t r o l e u m i n t h e d r i l l i n g fl u i d c a n b e d e c r e a s e d b y f u r t h e r fi l t r a t i o n p r o c e s s t o me e t the d i s c h a r g e s t a n d a r d ． Ke y wo r d s d r i l l i n g fl u i d；n e g a t i v e p r e s s u r e e v a p o r a t i o n；e v a p o r a t i o n t e mp e r a t u r e 随着石油工业 的发展 ，石油钻井液污染的治 理已成为世界各国研究的重要课题 。目前 ，国内外 已开展了很多研究，并取得了一定的成果 。钻井液 的固化处理在我 国应用最为广泛u 。李瑞龙等 ] 将工业废渣磷石膏与粉煤灰用 于钻井废弃泥浆 的 固化处理。李辉等 提出了废弃钻井液微生物一 土 壤一 植物的联合处理方法，从根本上解决了污水处 理问题。国外一般采用集中填埋或注入安全地层 的 方法处理废弃油基钻井液 。根据废弃钻井液为水 基、油基混合液的特点 ，委内瑞拉石油公司开发 了 [ 收稿 日期]2 0 1 5 0 3 1 7 ；[ 修订日期] 2 0 1 5 0 6 0 2 。 [ 作者简介 ]苗纯正 1 9 8 9 一 ，男，河南省新乡市人，硕士生， 电话 1 8 5 0 2 3 6 9 2 7 5 ，电邮4 4 9 1 6 5 1 1 6 q q ． t o m 。联系人周传德 ， 电话 1 3 6 3 8 3 0 4 2 4 2 ，电邮 Z CD 0 0 1 3 1 6 3 ． c o m。 [ 基金项目]国家 自 然科学基金项 目 5 1 2 0 5 4 3 1 ；重庆市重点应 用开发计 划项 目 c s t c 2 0 1 3 y y k f B0 0 3 9。 化 工 环 保 E N VI RO N ME NT A LP R O T E C T I O NO FC H E MI C A LI N DUS T R Y 2 0 1 5 年第 3 5 卷 发罐的压力，以此改变蒸发温度。 图2 负压蒸发装置的照片 2 结果与讨论 2 ． 1 3 种钻井液的处理效果 不 同蒸 发温度下3 种钻井 液的处理效果见 表 2 。由表2 可见 随蒸发温度的升高 ，除悬浮物 质 量浓度指标外 ，3 种钻井液的其他检测指标均呈逐 渐增加 的趋势 ，水质逐渐变差 ；当蒸发温度为5 5 ℃时，3 种钻井液的氨氮质量浓度、悬浮物质量浓 度和色度等指标均达到GB 8 9 7 8 --1 9 9 6 污水综合 排放标准 中的一级排放标准 ；当蒸发温度升 高至7 5℃和9 5℃时，钻井液1 和钻井液2 的氨氮质 量浓度 、悬浮物质量浓度和色度等指标可达到G B 8 9 7 8 --1 9 9 6 污水综合排放标准 中的二级排放标 准 。通过后续过滤除油处理工艺，可降低钻井液 中 的石油类质量浓度 ，使污水达到排放要求。 表2 不同蒸发温度下3 种钻井液的处理效果 1 G B 8 9 7 8 --[ 9 9 6 污水综合排放标准 。 2 ． 2 蒸发温度对COD的影响 采用A s p e n P l u s 化工流程模拟软件构建负压蒸 馏模型，运用MA T L A B 软件建立数学模型，构建 C O D与蒸发温度的对应关系，计算结果见图3 。 蒸 发温 度， ℃ 图3 蒸发温度对C OD的影 响 相 1 5 原液 ；- 钻井液 1 ； 钻井液2 由图3 可见经负压蒸发处理后相1 5 原液中的 C O D 仍高达2 2 5 ．0 m g m以上；当蒸发温度低于7 9 时，处理后钻井液 1 和钻井液2 的C OD 均低于1 1 4 ． 0 mg ／ L，可达 I] GB 8 9 7 8 1 9 9 6 污水综合排放标 准中的二级排放标准 出水C O D J | 于1 2 0 mg ／ L 。 2 ． 3 蒸发温度对污水p H的影响 蒸发温度对污水p H的影响见图4 。由图4 可 见当蒸发温度低于5 9 c C 时，3 种钻井液的p Hs | 于 9 ，呈弱碱性 ，达到GB 8 9 7 8 --1 9 9 6 污水综合排放 标准中的一级排放标准 p H为6 ～9 ；当蒸发温 度为7 9℃时，处理后污水的p H略高于排放标准。 2 ． 4 小 结 综上所述 ，当蒸发温度低于9 5℃时，相 1 5 原液 的氨氮质量浓度 、悬浮物质量浓度和色度分 别低于3 ． 4 0 mg ／ L、0 ． 0 9 3 mg ／ L、1 1 倍 ，均达到GB 第 5期 苗纯正等． 负压蒸发技术处理废弃钻井液 5 0 1 8 9 7 8 -- 1 9 9 6 污水综合排放标准中的一级排放标 准 ，但 出水COD仍高达2 2 5 ． 0 mg ／ L以上 。当蒸发 温度低于7 9℃时，钻井液1 和钻井液2 的出水氨氮 质量浓度均低于3 7 ． 0 0 mg ／ L，悬浮物质量浓度均低 于0 ． 0 8 0 mg m，色度低于 1 3 倍 ，C OD 低于1 1 4 ．0 mg ／ L ，达到GB 8 9 7 8 -- 1 9 9 6 污水综合排放标准中的 二级排放标准 。当蒸发温度为7 9℃时 ，处理后污 水的p H略高于排放标准。但相对其他考核指标， 污水p H易于调 节 。综合考 虑处 理工艺 的经 济节 能、真空泵的选型造价、真空度大小对真空泵所需 能源消耗 的影响以及真空度对蒸发过程 中的起泡影 响等情况，选择最佳蒸发温度为7 9℃。经过后续 过滤除油工艺处理，可降低钻井液中的石油类质量 浓度，最终 出水可达标排放 。 图4 蒸发温度对污水p H的影响 相 1 5 原液 ；_ 钻井液 1 ； 钻井液2 3 结论 a 采用负压蒸发技术处理3 种不 同组分的废弃 钻井液。实验确定最佳蒸发温度为7 9 o c。 b 当蒸发温度低于9 5℃时，相1 5 原液的氨 氮质量浓度、悬浮物质量浓度、色度分别低于3 _4 0 mg ／ L、0 ． 0 9 3 mg ／ L 、1 1 倍 ，均达 IJ GB 8 9 7 8 --1 9 9 6 污水综合排放标准中的一级排放标准。 c 当蒸发温度低于7 9。 c 时，钻井液1 和钻井液 2 的出水氨氮质量浓度均低于3 7 ． 0 0 mg ／ L ，悬浮物质 量浓度均低于0 ． 0 8 0 mg ／ L ，色度低于1 3 倍 ，C O D低 于1 1 4 ． 0 mg m，达 iJ G B 8 9 7 8 -- 1 9 9 6 污水综合排放 标准中的二级排放标准。 d 当蒸发温度低于5 9 o C时，3 种钻井液 的p H 小于9 ，达到G B 8 9 7 8 --1 9 9 6 污水综合排放标准 中的一级排放标准。 参考文献 [ 1 ] 于真真． 钻井废弃泥浆无害化处理实验研究 [ D] ． 天 津 天津大学化工学院，2 0 1 1 ． [ 2] 苏秀纯，李洪俊，刘河． 国内废弃钻井液处理技术发 展状况分析 [ C] ／ ／ 中国石油学会． 环保钻井液技术及 废弃钻井液处理技术研讨会论文集． 成都渤海钻探 工程技术研究院，2 0 1 1 8 59 0 ． [ 3] 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 8 6 1 6 9 1 7 4 ． [ 4] 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