專利名稱：一種鉆井廢液化學強化固液分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井廢液化學強化固液分離方 法。屬于石油工業(yè)的油氣田地面工程技術(shù)。
背景技術(shù)：
在石油天然氣開發(fā)生產(chǎn)過程中，鉆井作業(yè)產(chǎn)生大量鉆井廢液。隨著鉆井深度增 加和難度加大，鉆井液中加入的化學添加劑的種類和數(shù)量也越來越多，鉆井廢液的成分 也變得越來越復雜，其中含有的烴類、無機鹽、高分子聚合物、重金屬等成分，一旦因 處置不當進入周邊環(huán)境，將帶來嚴重的生態(tài)環(huán)境影響。目前，《國家危險廢物名錄》已 明確將鉆井廢液列入其中，面對日益嚴格的環(huán)境標準，鉆井廢液的處理處置問題亟待解 決。鉆井廢液的傳統(tǒng)處理方式有循環(huán)利用、固結(jié)處理、回注處理等。循環(huán)利用技術(shù) 是通過對不同類型的鉆井液分類管理，將部分優(yōu)質(zhì)鉆井液去除掉大顆粒固相雜質(zhì)后，添 加輔助藥劑重新應用于其它油井的鉆探過程，但是該技術(shù)的應用受到施工布井和鉆井液 循環(huán)次數(shù)的限制。固結(jié)處理方式一般采用固結(jié)劑、粉煤灰等材料，同鉆井液混合固結(jié)， 然后覆土填埋或者用于鋪設(shè)井場和道路，該技術(shù)由于大量加入固化劑，廢棄物總量和處 理成本大幅增加?；刈⑻幚韯t對地層條件要求較高，且存在污染地下水環(huán)境的風險。 上述處理方法，難以妥善解決鉆井廢液高穩(wěn)定性、高污染負荷的問題，導致處理成本較 高、適應性較差。因此，破壞其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，降低污染負荷是實現(xiàn)鉆井廢液深度處理的關(guān) 鍵。目前國內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)在鉆井廢液固液分離處理方面開展了部分研究，中原石 油勘探局鉆井院在鉆井廢液固液分離處理劑方面進行了有益探索，西南石油大學基于該 原理開發(fā)的車載移動設(shè)備可以完成鉆井廢水的有效處理，但是還難以實現(xiàn)鉆井廢液的有 效分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用一種由脫穩(wěn)劑、吸附劑、絮凝劑等組成的藥劑配方，以 及機械分離設(shè)備，實現(xiàn)鉆井廢液的脫穩(wěn)、減量和固液分離，有效降低需無害化處置的固 體廢物體積、降低液相污染負荷和后續(xù)處理難度。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是鉆井廢液化學強化固液分離設(shè)備由緩沖調(diào)節(jié)池1、 脫穩(wěn)反應池2、吸附反應池3、絮凝反應池4、臥螺離心機5、加藥系統(tǒng)6組成。在緩沖 調(diào)節(jié)池1內(nèi)，將鉆井廢液同一定量的清水混和，降低鉆井廢液的塑性粘度，提高其他藥 劑的反應效率。經(jīng)稀釋調(diào)節(jié)后的鉆井廢液進入脫穩(wěn)反應池2，由加藥系統(tǒng)6投加脫穩(wěn)劑， 降低粘土顆粒粘度和剪切力，拆散聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，破壞其穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)脫穩(wěn)反應的鉆井廢液 進入吸附反應池3，由加藥系統(tǒng)6加入吸附劑，進一步壓縮粘土顆粒表面雙電層，增加顆 粒的比重和體積。經(jīng)吸附反應的鉆井廢液進入絮凝反應池4，由加藥系統(tǒng)6加入絮凝劑，將粘土顆粒聚結(jié)為大尺寸顆粒。經(jīng)絮凝反應的鉆井廢液進入臥螺離心機5，在其中完成固 液分離，分離固相和液相分別排放。下面各成分以鉆井廢液質(zhì)量100%為基準；所述緩沖調(diào)節(jié)池1處理出液固含為5 10%，毛細抽吸時間(CST)《2500s。脫穩(wěn)反應池(2)投加的脫穩(wěn)劑配方(質(zhì)量百分比，下同)為硫酸/硝酸0.3 0.5%,聚硅氯化鋁0.4 1.0%、聚合硫酸鐵0.2 0.3%。吸附反應池3投加的吸附劑配方為生石灰1 1.5%、氯化鈣0.5 1%。絮凝反應池4投加的絮凝劑配方為陽離子聚丙烯酰胺/陰離子聚丙烯酰胺/兩性聚丙烯酰胺0.005 0.015%。離心機5離心因素為2000 2200g，出泥含水率《70%，出水固含《0.5%，固相 回收率>90% ο所述鉆井廢液化學強化固液分離技術(shù)，全流程停留時間為21 28min，其中稀 釋緩沖階段3 4min、脫穩(wěn)反應階段6 8min、吸附反應階段6 8min、絮凝反應階段 6 8min0本發(fā)明所述的化學強化固液分離方法，首先利用脫穩(wěn)藥劑的中和、吸附、螯合 等作用機理，降低粘土顆粒粘度和剪切力，拆散聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，破壞其穩(wěn)定狀態(tài)；然后利用 吸附劑的吸附性能，進一步壓縮粘土顆粒表面雙電層，使其處于游離狀態(tài)，同時增加顆 粒的比重和體積；最后利用高分子絮凝劑的卷掃、吸附、架橋作用，將粘土顆粒聚結(jié)為 大尺寸顆粒，再利用機械分離裝置完成固液分離。分離出泥含水率可降至70%以下，便 于進一步投加固結(jié)藥劑后無害化處理。因為加入各種藥劑的脫穩(wěn)和吸附等作用，鉆井廢 液中的大部分污染物隨粘土顆粒進入固相，殘留在液相中的成分大幅度減少，有效降低 了后續(xù)液相深度處理的難度，為液相的資源化回用創(chuàng)造了有利條件。1.脫穩(wěn)、吸附、混凝、離心技術(shù)聯(lián)合應用，可以實現(xiàn)鉆井廢液高效固液分離。2.經(jīng)處理后的固相體積明顯減小，含水率由90%降至70%以下，無害化處理難 度降低。3.離心出水固含降至0.5%以下，污染物含量較低，便于后續(xù)深度處理。4.與傳統(tǒng)固化工藝比較，藥劑費降低40 50元/m3，運行費用降低20%。


圖1鉆井廢液化學強化固液分離方法流程示意圖。圖中，1.緩沖調(diào)節(jié)池，2.脫穩(wěn)反應池，3.吸附反應池，4.絮凝反應池，5.臥螺離 心機，6.加藥系統(tǒng)。
具體實施例方式本項目完成了鉆井廢液化學強化固液分離的理論研究，研制了處理能力為IOm3/ h的鉆井廢液處理裝置，現(xiàn)場試驗能實現(xiàn)鉆井廢液的高效固液分離處理，裝置出泥含水率 65 68%，出水固含0.3 0.5%。鉆井廢液化學強化固液分離裝置由緩沖調(diào)節(jié)池1、脫穩(wěn)反應池2、吸附反應池 3、絮凝反應池4、臥螺離心機5、加藥系統(tǒng)6組成。
實施例1下面各成分以鉆井廢液質(zhì)量100%為基準；所述緩沖調(diào)節(jié)池1處理出液固質(zhì)量含為5%，毛細抽吸時間(CST)《2500s。脫穩(wěn)反應池2投加的脫穩(wěn)劑配方(質(zhì)量百分比，下同)為硝酸0.3%、聚硅氯化 鋁0.4%和聚合硫酸鐵0.2%。吸附反應池3投加的吸附劑配方為生石灰和氯化鈣0.5%。絮凝反應池4投加的絮凝劑配方為陽離子聚丙烯酰胺0.015%。離心機5離心因素為2000 2200g，出泥含水率《70%，出水固含《0.5%，固相 回收率>90%。全流程停留時間為21 28min，其中稀釋緩沖階段3 4min、脫穩(wěn)反應階段6 8min、吸附反應階段6 8min、絮凝反應階段6 8min。實施例2下面各成分以鉆井廢液質(zhì)量100%為基準；所述緩沖調(diào)節(jié)池1處理出液固含為10%，毛細抽吸時間(CST)《2500s。脫穩(wěn)反應池2投加的脫穩(wěn)劑配方(質(zhì)量百分比，下同)為硫酸0.3%、聚硅氯化 鋁1.0%和聚合硫酸鐵0.3%。吸附反應池3投加的吸附劑配方為生石灰1.5%和氯化鈣1%。絮凝反應池4投加的絮凝劑配方為陰離子聚丙烯酰胺0.015%。離心機5離心因素為2000 2200g，出泥含水率《70%，出水固含《0.5%，固 相回收率>90%。全流程停留時間為21 28min，其中稀釋緩沖階段3 4min、脫穩(wěn)反應階段6 8min、吸附反應階段6 8min、絮凝反應階段6 8min。實施例3下面各成分以鉆井廢液質(zhì)量100%為基準；所述緩沖調(diào)節(jié)池1處理出液固含為7%，毛細抽吸時間(CST)《2500s。脫穩(wěn)反應池2投加的脫穩(wěn)劑配方(質(zhì)量百分比，下同)為硝酸0.5%、聚硅氯化 鋁0.6 %和聚合硫酸鐵0.3 %。吸附反應池3投加的吸附劑配方為生石灰和氯化鈣0.8%。絮凝反應池4投加的絮凝劑配方為兩性聚丙烯酰胺0.005%。離心機5離心因素為2000 2200g，出泥含水率《70%，出水固含《0.5%，固 相回收率>90%。全流程停留時間為21 28min，其中稀釋緩沖階段3 4min、脫穩(wěn)反應階段6 8min、吸附反應階段6 8min、絮凝反應階段6 8min。
權(quán)利要求
1.一種鉆井廢液化學強化固液分離方法，設(shè)備由緩沖調(diào)節(jié)池(1)、脫穩(wěn)反應池(2)、 吸附反應池(3)、絮凝反應池(4)、臥螺離心機(5)、加藥系統(tǒng)(6)組成，其特征在于 下面各成分以鉆井廢液質(zhì)量100%為基準；在緩沖調(diào)節(jié)池(1)內(nèi)，將鉆井廢液同清水混合，調(diào)節(jié)鉆井廢液固相質(zhì)量百分比為5 10%,毛細抽吸時間(CST)《2500s ；經(jīng)稀釋調(diào)節(jié)后的鉆井廢液進入脫穩(wěn)反應池(2)，由加藥系統(tǒng)(6)投加脫穩(wěn)劑，加入脫 穩(wěn)劑質(zhì)量百分比為硫酸或硝酸0.3 0.5%、聚硅氯化鋁0.4 1.0%和聚合硫酸鐵0.2 0.3% ；經(jīng)脫穩(wěn)反應的鉆井廢液進入吸附反應池(3)，由加藥系統(tǒng)(6)加入吸附劑，加入吸附 劑質(zhì)量百分比為生石灰1 1.5%和氯化鈣0.5 ；經(jīng)吸附反應的鉆井廢液進入絮凝反應池(4)，由加藥系統(tǒng)(6)加入絮凝劑，加入 絮凝劑質(zhì)量百分比為陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺或兩性聚丙烯酰胺0.005 0.015% ；經(jīng)絮凝反應的鉆井廢液進入離心機(5)，在其中完成固液分離，分離固相和液相分別 排放，離心機(5)離心因素為2000 2200g，出泥含水率≤70%，出水固含≤0.5%，固相 回收率≥90%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井廢液化學強化固液分離方法，其特征是全流程停留 時間為21 28min，其中稀釋緩沖階段3 4min、脫穩(wěn)反應階段6 8min、吸附反應階 段6 8min、絮凝反應階段6 8min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井廢液化學強化固液分離方法；將鉆井廢液同清水混合，調(diào)節(jié)鉆井廢液固含量為5～10％，毛細抽吸時間≤2500s；加入脫穩(wěn)劑為硫酸或硝酸0.3～0.5％、聚硅氯化鋁0.4～1.0％和聚合硫酸鐵0.2～0.3％；加入吸附劑為生石灰1～1.5％和氯化鈣0.5～1％；加入絮凝劑為陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺或兩性聚丙烯酰胺0.005～0.015％；經(jīng)離心機完成固液分離，分離固相和液相分別排放，離心機離心因數(shù)為2000～2200g，出泥含水率≤70％，出水固含≤0.5％，固相回收率≥90％；采用本發(fā)明降低了鉆井廢液后續(xù)深度處理的難度，為液相的資源化回用創(chuàng)造了有利條件。
文檔編號B01D36/00GK102019110SQ20091009385
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者劉光全, 吳百春, 岳勇, 張曉飛, 王蓉沙, 許毓, 謝水祥, 趙欣梅, 鄧皓 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團安全環(huán)保技術(shù)研究院