油气田钻井废弃泥浆处理技术

油气田钻井废弃泥浆处理技术 泥浆是钻孔施工中的重要施工材料之一，起着平衡井壁压力、冷却钻头、 悬浮钻渣以及保护孔壁等作用。对废弃泥浆进行无害化处理有着重要环境意义。 对目前国内采用的几种处理废弃泥浆的技术方法的原理、优缺点和应用情况进行 了 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。重点介绍了固液分离技术中的化学絮凝和机械处理方法。详细阐述了固 化处理、MTC(Mud To Cement)、化学强化固液分离及海上废弃泥浆的处理方法。 固化处理就是向防渗废弃泥浆土池中投入适量配比的固化剂，按照一定的技 术要求进行均匀搅拌，通过一定时间的物理和化学变化，使其中的有害成分发生 转化、封闭、固定作用，转变成为一种无污染的固体。矿渣MTC是指在泥浆中加入水淬高炉矿渣以及激活剂、分散剂等处理剂，将泥浆转化为水泥浆，该技术减 少了废弃泥浆的处理成本，同时也减少了固井所需费用。化学强化固液分离工艺 是先对钻井废弃泥浆进行化学脱稳、絮凝处理，然后将废弃泥浆泵入涡轮武离心 机实现固液分离，固体掩埋来达到环境保护的效果，减少废弃泥浆的污染。 钻井 废弃泥浆 固化 MTC 固液分离 环境保护 无害化处理 研究进展 泥浆是钻孔施工中的重要施工材料之一，起着平衡井壁压力、冷 却钻头、悬浮钻渣以及保护孑L壁等作用。在桥梁钻孔灌注桩、石油 钻井、非开挖穿越、地下连续墙等工程的施工中均需要布置循环泥浆 系统。泥浆的用量与钻孔直径、钻孔深度、处理方式有关。一般为成 3孔体积的3～5倍。有些工程泥浆用量可在3000m以上。废弃泥浆是石油天然气工业的主要污染源之一。它是一种含黏土、加重材料、各种 化学处理剂、污水、污油及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系，危害环境 的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离 子(汞、铜、砷、铬、锌及铅)和重晶石中的杂质。如此大的泥浆用量， 在施工结束后必然存在大量废弃泥浆有待处理。以往的处理方式主要 是直接排放或直接填埋。但随着人们环保意识的增强，近年来国内对 废弃泥浆处理，特别是对石油钻井废弃泥浆的处理技术的研究日益增 多，废弃泥浆的无害化处理已经提到日程。 根据处理和排放情况的不同，国内外对废弃泥浆有多种处理方 法，包括固化处理、MTC技术、化学强化固液分离技术、机械脱水法、焚烧法、喷雾干燥法、回收循环利用法、安全土地掩埋法(又称坑内 密封法)、土地耕作法、脱稳干化场处理法、注入安全地层或环行空 间法、微生物法等。其中，固化处理是当前采用较多的方法之一，特 别适宜那些不宜土地耕作处理的废弃泥浆。国内目前对于废弃泥浆的 处理方法主要有以下几种： 固化处理就是向防渗废弃泥浆土池中投入适量配比的固化剂，按 照一定的技术要求进行均匀搅拌，通过一定时间的物理和化学变化， 使其中的有害成分发生转化、封闭、固定作用，转变成为一种无污染 的固体。固化法是用物理-化学的方法将有害物质包容在惰性材料当中使其稳定的方法。固化技术是从处理放射性废物发展起来的，欧洲、 日本已经应用多年，美国近年来也很重视该技术的研究。通过在废弃 泥浆中加入固化剂或凝固剂，使泥浆中水分减少，形成有一定强度的 稳定的抗水固体，泥浆中的有机物和重金属被惰性化而不易被浸出， 从而使有害物质不再向环境扩散和迁移。有机固化剂成本高，容易产 生二次污染，应用较少；无机固化剂具有原料易购、价格低廉、使用 方便、固化效果好等优点，具有良好的市场前景。因此，最好选择无 机固化剂。其中使用的主要原材料为磷酸盐、粉煤灰、生石灰、水泥、 石骨粉、氯化物、絮凝剂。固化剂一般以水泥为主要材料，辅之以水 玻璃、石膏以及各种添加剂。由于水泥的pH值较高，使得污泥中的重金属离子在碱性条件下，生成难溶于水的氢氧化物或碳酸盐等。某些 重金属离子也可以固定在水泥基体的晶格中，从而可以有效地防止重 金属的浸出。形成的固化块可以进行深埋或者用作建筑材料。传统的 固化剂需要凝结3～5天，加入复合型速凝固化剂可以将凝结时间缩短 至几小时。 固化法一次处理污泥量大，污染物含量较高时处理效果也比较 好，但是处理工艺相对复杂，成本较高。例如胜利油田采用该方法的 处理费用平均每口井3万元一5万元 。因此目前固化法主要应用于含 污染物较多的泥浆如石油钻井废弃泥浆和危险固体废弃物的处理。 、A1O等杂质组成。其粉煤灰为典型的火山灰质材料，主要由SiO223固化激发机理是：粉煤灰中的SiO 、A1O等物质，在废弃泥浆中水223化，受到Ca(OH) 的碱性激发，分别生成C—S—H凝胶和水化铝酸钙2 类物质，水化铝酸钙又会受到硫酸盐的激发，生成单硫型的水化硫铝 酸钙(AF)等产物，进一步提高废弃泥浆体系的胶凝组分和硬化质量。 粉煤灰在钻井废弃泥浆固化中的基本作用：? 活性效应：可用做混凝土的胶凝组分，与氢氧化钙发生二次反应生成类似水泥C H—S凝胶 的产物，但其属于低活性混合材料；?形态效应：是泛指粉煤灰颗粒 形貌、粗细、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面粗糙度、级配、内外结构等几何特征，以及色度、 密度等特征在固结土或混凝土中产生的效应。其主要属于物理效应； ? 微集料效应：犹如微细的骨料，使新拌的水泥浆体结构发生“解 絮”作用，粉煤灰细小微珠起填充作用，使泥浆体结构中毛细空隙“细 化”。以粉煤灰为原料的固化剂体系有MS型固结材、粉煤灰复合剂固 化体系和粉煤灰与磷石膏固化体系，其中都添加了大量的粉煤灰在激 发剂和促凝剂的辅助作用下，使得废弃泥浆凝结、硬化，达到工程所 需的力学强度。 (1)KG系列固化剂：该固化剂原料易得、价廉无毒，使用方便， 处理费用低，固结、解毒效果好，固结物的机械强度较高，水溶性及 水渗透性较低，抗生物降解，稳定周期长(可达10 a以上)，对固相物含量较高的废弃泥浆的处理效果特别好。应用于川I西地区废弃泥浆处理。 (2)XG 固化剂：XG 固化剂的主要组分是水化能力和活性很强的 材料，在废弃泥浆中分散水化、凝聚、结晶，形成一种水化物凝聚— — 结晶网状结构，硬化成稳定固体后，把废弃泥浆中的有害物质封 闭在其中，防止其扩散迁移，达到环境保护的效果。 (3)HB-1固化剂：其系列组成是SA型水硬材料+石灰、石膏+促溶早强外加剂RM。在使用时可结合大量水分子并生成钙矾石矿物晶体， 从而达到固化目的。 (4)WH一858处理剂：废弃泥浆无害化配套处理剂WH一858为多种无机和有机化合物的复合物，含有脱水剂、中和剂、絮凝剂、吸附剂、 固化剂等，故能用其进行无害化处理。应用于陕北油气田废弃泥浆处 理。 (5)A、B、C、D固化剂：A、B、C、D四种固化剂单独使用时都具有一定的固化效果，不同的固化剂其加量和固化效果的关系并非完全 相同，在此基础上采用正交试验方法确定最佳固化配方。 固液分离处理的方法是通过向泥浆中加入絮凝剂，破坏泥浆体系 的化学稳定性使水与固相颗粒分离。使废弃泥浆减量化、干化，便于 清运。化学强化固液分离工艺先对钻井废弃泥浆进行化学脱稳、絮凝 处理，强化机械固液分离能力，并在化学脱稳、絮凝处理中把废弃泥 浆中的有害成分转化为危害性小或无害的物质或减少其淋滤浸出率。 然后将已脱稳、絮凝的废弃泥浆泵人涡轮式离心机，离心机中旋转的 旋流和转筒旋转产生的搅动共同产生一个综合性的动力效应，对离心 机内的半静态沉降产生强烈的作用效果，实现固液分离，使絮体颗粒 间的游离水和部分分子问水离心分离出来。固液分离后，污染物(渣 泥)得到减量，体积大大减少，无害化处理费用成倍降低。分离出的 废水，经过二级絮凝、过滤处理后达标外排或回用做井场冲洗用水。 此法处理工艺相对简单，不需要对分离后的固相及液相分别进行二次 处理。特别适合于处理污染水平较低的泥浆。 由于泥浆是用粘土或膨润土加化学处理剂调配而成，主要是由直 径小于20m的超细颗粒与水组成了胶体分散体，具有相当的稳定性。 靠自然沉降难以做到泥水分离。 20世纪80年代以来，对絮凝作用机理有许多研究和论述。可概括 为4种作用机理，即压缩双电层理论、吸附电中和理论、吸附架桥理 论和卷扫絮凝理论，但在实际絮凝工程中，往往是几种机理综合作用 的结果。 絮凝剂分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂。聚丙烯酰 胺类高分子絮凝剂不仅有良好的絮凝效果，而且毒性与其他有机高分 子絮凝剂相比都是最低的。 因不同的废弃泥浆中污染物种类和浓度不同，采用的无害化处理 技术也不尽相同。石油钻井废弃泥浆因污染物如油、重金属、盐类含 量较高，无害化处理工艺相对复杂，较多采用固化法处理，亦有采用 固液分离方法后分别对固相、液相进行二次处理；建筑施工泥浆污染 物含量与本底值无太大差别，适宜的处理方法为化学方法或化学加机 械方法进行固液分离使其减量后填埋。 影响固液分离技术运用的原因如下。? 化学药剂：对于不同的泥浆体系需筛选出不同的化学药剂处理。对于某些泥浆体系，还可能 存在加药量高，化学药剂费用高，处理成本相对较高等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。?设备： 由于井场上没有配备离心的设备，要对废弃泥浆进行固液分离处理就 要增加相关的设备，这样使得成本增加。 化学絮凝可以将泥浆进行固液分离，但沉淀分离出的固体含水率还是 较高，固相还不能堆放和直接运输，因此很多人对分离出的固相进行 机械脱水，达到进一步缩减体积，便于运输的目的。在化学絮凝方法 中，有机高分子絮凝剂是高效的絮凝剂，其中聚丙烯酰胺类高分子絮 凝剂不仅有良好的絮凝效果，而且毒性低。 泥浆转化为水泥浆，简称为MTC(Mud To Cement)技术，是世界前沿的 固井技术。矿渣MTC是指在泥浆中加入水淬高炉矿渣以及激活剂、分 散剂等处理剂，将泥浆转化为水泥浆，该技术减少了废弃泥浆的处理 成本，同时也减少了固井所需费用。 通过测定矿渣MTC浆的密度、流变性、稠化时间、抗压强度、API失水和静胶凝强度(SGS)来对其进行性能 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 ，来满足现场施工要求。 矿渣MTC体系具有以下特点：? 矿渣MTC体系形成的常规浆体密度一 般比常规密度水泥浆要低，可以大幅度地降低液柱压力，减小漏失危 险，从而替代双级固井工艺，降低因工艺复杂而带来的风险；? 矿渣MTC体系由于其稠化过渡时间和静胶凝强度过渡时间短，具有极强 的防窜功能；? 矿渣MTC浆体的流变性能非常好，紊流临界排量低， 可提高顶替效率，降低施工流动阻力；? 矿渣MTC浆体具有微膨胀特 性，能有效固化井壁的滤饼，有利于提高层问封隔，提高第一、第二 界面胶结质量；? 矿渣MTC体系有一定的粒级级配，具有良好的堵漏 效果；? 减少废弃泥浆排放，有利于环保。 (1)矿渣MTC固化体高温下易开裂问题一直限制着矿渣MTC技术的推广应用。目前研究出其本质原因在于高温条件下矿渣水化反应速度 加快，其玻璃体分相结构中富钙相的分解速度加快，体系中Ca(OH)。2 则相对较2增加较多，而富硅相解体反应的变化幅度不大，体系中SiO少，反映在固化体局部区域中，C—S—H凝胶体不仅c／s增大且分布不均匀且由于该部分水化产物呈球形和蜂窝形，胶结时接触面积少， 形成的凝胶体胶结差，不稳定，易发生晶形转变，宏观上表现为固化 体容易形成裂纹 。 (2)水泥石强度低，界面封隔性能存在争议。固井技术的核心在 于实现滤饼的固化，能不能实现滤饼的固化胶结，是否能提高第二界 面胶结强度，对矿渣MTC技术的推广应用极其关键。 (1)开发新的环保型泥浆和泥浆添加剂以代替毒性较大的泥浆及其添 加剂，从根本上解决废弃泥浆对环境的污染问题。 (2)固控可以改善泥浆的性能，从根本上减少废弃物。通过固控，加 快钻进速度，减少泥浆的用量，减少废弃物的排放量。 (3)钻井废弃物的综合利用具有一定的潜力。利用现有的科学和技术 在废弃泥浆处理时向综合利用出发，这样既保护了环境又开发了资 源。 [1]杨明杰．钻井废泥浆综合治理技术研究EJ]．矿物岩石，2003(3)：109 112． [2]张军．川西油气田钻井污水及废泥浆固化处理技术EJ]．天然气工业，2005，25(11)：94-96． [3]梅宏．XG废钻井液固化剂的作用过程EJ]．新疆石油学院学报，2002，14(4)：33-35． [4]宋明全．钻井废浆液固化剂HB-1的研制与应用EJ]．石油钻探技术，2001，29(3)：53-55． [5]李建山．陕北油田废弃钻井液无害化处理技术EJ]．机械管理开发，2005(4)：43． [6]魏平方．油田废钻井液固化处理实验研究EJ]．化学与生物工程，2003(6)：34—35． [E7]彭志刚．矿渣MTC固化体开裂的本质原因分析EJ]．天然气工业，2005，25(5) 72—74.