水基钻井液废弃物无害化处理技术研究与应用

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1、水基钻井液废弃物无害化处理技术研究与应用张振华左京杰杨金荣陈敦辉丁光波张洪霞中油长城钻探工程有限公司钻井液公司，北京摘要：为提高辽河油区钻井废弃物无害化处理水平，在分析水基钻井液废弃物处理难点的基础上，确定出需要突破的三项关键技术：废弃钻井液破胶技术、破胶后的钻井液脱液相技术及有害化学物质与水的分离技术。通过实验研究形成了一套集复合絮凝、真空吸附、精密过滤、二段式反渗透等技术为一体的废弃钻井液无害化处理工艺，并在辽河冷东地区进行了现场试验，经中国水产科学研究院黄海水产研究所检测，该技术可使废弃钻井液中的有害物去除率达99％以上，处理后的水样达到国家排放标准，泥饼达到无害化。关键词：废弃钻

2、井液；无害化处理；环境保护；处理设备142环保型钻井液技术及废弃钻井液处理技术研讨会论文集重庆2010．05．19—222．总体方案及关键技术2．1总体方案首先使用高效絮凝剂等对水基废弃钻井液进行复合絮凝，破坏其胶体状态；然后采用特殊过滤膜和真空吸附的方法把水体从钻井液中脱离出来，使废弃钻井液中的有害物清除率达99％以上；最后，采用复合过滤、精密过滤、二段式反渗透等技术相结合的工艺除去水中的有害成分。处理后的岩屑排放达到国家标准，处理后的水质达到国家污水排放标准。废弃水基钻井液处理总体工艺技术方案见图1。图1废弃水基钻井液处理工艺技术方案2．2关键技术要形成上述废弃水基钻井液无害化处理工

3、艺，必须突破以下三项关键技术：(1)废弃水基钻井液破胶技术由于废弃钻井液中的有机类和其它化学物质以分子和离子状态存在，并且吸附在固相、胶体粒子上，也存在于液相中，固相和胶粒上的有机类和其它化学物质用常规方法很难脱去，因此，需要一种废弃钻井液的破胶技术。(2)破胶后的钻井液脱液相技术在负压状态下，对破胶后的废弃钻井液脱液相、过滤，把钻井液中对环境有污染的化学物质从钻井液中脱离出来的技术。(3)钻井液脱出水中的化学物质与水的分离工艺技术采用复合过滤、精密过滤、二级反渗透相结合的工艺技术除去水中的化学物质。3．技术研究3．1主絮凝剂的优选以絮团大小、钻井液过滤后水中悬浮物含量、钻井液去油率等为

4、指标，对聚丙稀酰胺、聚丙稀酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵等3种絮凝剂的破胶效果进行了评价。表1不同絮凝剂的絮凝和去油率实验效果钻井液过滤后水中悬钻井液和水分离效果(比阻钻井液实验项目絮团大小浮物(I聊)值)(秒镜)去油率聚丙烯酰胺5．17舢178O．35×10993-95％聚丙烯酸钠2-6mm213O．85×1098m85％聚二甲基二烯丙基氯化铵6．20mm1150．45×10998．99％实验结果(表1)表明，聚二甲基二烯丙基氯化铵絮凝和去油效果优于其它两种产品，可选用其环保型钻井液技术及废弃钻井液处理技术研讨会论文集重庆2010．05．19—22143为主絮凝剂。于是，进一步研究了不同

5、分子量的聚二甲基二烯丙基氯化铵的絮凝和去油效果。根据实验结果(图2及图3)，选用了800万分子量聚二甲基二烯丙基氯化铵。总旨嫡把霉贴哟们加∞踟印如加O200万400万600万800万分子量图2不同分子量聚二甲基二烯丙基氯化铵对悬浮物含量的影响100％99％姜98％97％96％200力400力6∞力800刀分子量图3不同分子量聚二甲基二烯丙基氯化铵对去油率的影响、3．2主絮凝剂添加比例的优选选用0．2％浓度的聚二甲基二烯丙基氯化铵为絮凝剂，以絮凝及去油效果为评价指标，确定其在废弃钻井液中的最佳添加比例为10％。实验结果见图4、图5和图6。图4不同添加比例聚二甲基二烯丙基氯化铵的絮凝效果14

6、4环保型钻井液技术及废弃钻井液处理技术研讨会论文集重庆2010．05．19—22predictionofclinchedjoints[J]．AdvanceldsderlceI。etters，2011，4(4／5)：1757—1760．r3]DEPAULAAA，AGUII。ARMTP，PERTENCEAEM，甜nZ．Finiteelementsimulationsoftheclinchjoiningofmetal—licsheets[J]．JournalofMaterialsProcessingTechnology，2007，182(1／3)：352—357．[4]JAcEK^儿Thean

7、alysisoflockfoHningmechanismintheclinchingjoint[J]．MaterialsandDesign，2011，32(10)：4943—厚度。4954．2％5％8％lO％12％4结论[5]VARIsJP．Thesuitabilityformundclinchingtoolsforhigh_添加比例strengthstructuralsteel[J]．Thir卜waUedstructures，20