废弃钻井泥浆处理设备简介（2011.4.27）

废弃钻井泥浆处理设备简介（2011.4.27） 钻井废泥浆环保处理技术 简 介 顺通化工(集团)有限公司 2011年4月18日 目 录 一、钻井废泥浆处理现状.............................................. 3 二、钻井废泥浆的组成及对环境的危害.................................. 3 1、钻井废泥浆的组成................................................. 3 (1)钻井液......................................................... 4 (2)废液........................................................... 4 (3)钻屑........................................................... 4 2、钻井废泥浆的特点及其对环境的影响................................. 4 三、钻井废泥浆处理技术发展现状...................................... 6 1 国内发展情况..................................................... 6 2 国外发展情况..................................................... 6 (1)日本发展情况简介............................................... 6 (2)前苏联......................................................... 6 四、钻井废泥浆环保处理技术优势...................................... 7 五、钻井废泥浆处理技术应用情况...................................... 8 1、在辽河油田的应用情况............................................. 8 2、在胜利油田的应用情况............................................. 9 3、在大港油田的应用情况............................................. 9 六、钻井废泥浆处理技术工作原理..................................... 10 (一)处理过程简介................................................. 10 (二)泥浆处理设备介绍............................................... 11 图3 预处理设备 .................................................... 12 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 1 预处理破胶单元 ............................. 12 图4 泥水分离设备与提升机 ........................................ 12 表2 泥水初级分离单元 ........................ 13 图5 污水深度氧化处理设备 ........................................ 13 表3 污水深度氧化 ............................... 13 1 图6 污水过滤设备 ................................................. 14 表4 分离净化单元 ................................ 14 (三)处理工艺 ..................................................................................................... 14 七、钻井废泥浆处理等级 ..................................................................................... 15 八、场地要求与现场人员、车辆配置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及分工 ............................................... 16 2 一、钻井废泥浆处理现状 随着石油工业的发展，由钻井导致的环境污染问题也越来越严重。据统计，中国油田每年钻井产生的废弃钻井液约九十多万立方米，其中有三分之一直接排放到环境中，对环境和地层都造成了不同程度的污染。钻井污染主要以废弃钻井液和废水污染为主。钻井过程中泥浆泄漏、替换泥浆、清洗钻台、清除钻屑、冷却设备，以及井喷事故等都会产生大量的废油、污水和泥浆。根据钻机大小和钻 3井深浅产生的废物量不等，一般每口井产生的废弃钻井液为2003000m不等。 ~ 据美国石油学会(API)估计,现用的钻井液中62%为普通淡水基钻井液，24%为盐水基钻井液，6%为油基钻井液，其余为其它钻井液。目前使用的水基钻井液由以下几部分组成:(1)液相:配制泥浆时加入的水，为润滑作用加入的油等;(2)固相:膨润土，加重剂等;(3)钻井液添加剂:为改善钻井液性能而加入的无机盐、有机物、合成聚合物、表面活性剂等。废弃钻井液是一个复杂的多相体系，除了配制钻井液所加的各种物质外，还包括钻进地层时混入的地下水、钻屑、粘土、原油等。 在石油与天然气的开采、钻探以及修井过程中，产生大量的钻井废泥浆，钻井废泥浆成分复杂，仅钻井过程中大量使用的化学处理剂就有1 8大类，多达数几百种产品，总体上表现出高COD、高pH、含有一定量油的复杂性和多变性的特点。此外，钻井作业具有分散性和流动性的行业特点。近年来由于钻井深度的增加，导致钻井周期延长，以及磺化泥浆的大量推广使用，使得废泥浆中污染物的浓度越来越高。 钻井废泥浆对周围环境如土壤、地表水和地下水造成严重的污染。因此钻井废泥浆的处理要求显得日益重要。目前，这些废弃钻井液主要堆放在井场预先挖好的泥浆池里，借助自然条件蒸发干燥,随后用表层土壤填埋。普通钻井液蒸发干燥的时间为12个月，稳定性特别好的钻井液则需要36个月。如遇下雨和周围~~ 水源多的情况，废弃钻井液便会泄漏到邻近的农田、水库、表层土壤中。 二、钻井废泥浆的组成及对环境的危害 1、钻井废泥浆的组成 在钻井作业中，钻井液是钻井的血液，是保证钻井正常运行不可缺少的物质， 3 它能起到平衡地层压力、携带悬浮钻屑、清洗井底、保护井壁、录井、冷却、润滑钻具及传递动力等作用。在钻井作业完成后，存留在作业现场的废弃物大部分是废弃钻井液。由于石油钻井的野外作业特征，施工现场所有的废弃物几乎全部排放积存于废泥浆储存坑内，这使得钻井废弃物中的有害成分复杂化，最终形成一种由粘土、加重 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等组成的多相悬浮性的钻井废泥浆。组成成分如下: (1)钻井液 钻井液中添加了各种化学处理剂和活性剂，它的成分比较复杂，一般都含有重金属、油类、膨润土、碱和化合物(包括有机物)等对人，畜和环境有害的物质，如铁铬盐、磺化沥青、磺化栲胶、磺化褐煤等。其主要来自三个方面:一是钻井过程中排放的废钻井液，二是地面循环系统盛放的和为处理复杂情况储备的钻井液，三是固井时水泥浆置换出来的钻井液。三者约占总废弃物的70, 左右。 (2)废液 在油田的勘探和开发过程中产生，由各作业设备的清洗液、井液、污水(雨水冲洗井场携带部分泥浆及油类物质而形成的)等组成的废液，其有害物质主要是油类物质，也有少量的有机处理剂、重金属及碱类物质等，其COD Cr值也较高会危及农作物的生长，不能直接排放。 (3)钻屑 在钻井过程中，泥浆循环于钻头中润滑钻头的同时也把钻屑携带到地面。钻屑多为固体颗粒状，少部分以泥砂的形式混在钻井液中，约占总废弃物的20,，所含污染物主要是钻井液，存在环境污染隐患，不能直接排放和任意堆放。 2、钻井废泥浆的特点及其对环境的影响 废钻井液是一种含有大量粘土、钻屑、加重材料、各种化学处理剂(大量使用的有16大类几百种产品)、无机盐、油的多相稳定悬浮液，pH高，颜色大多为黑色或深褐色。 钻井废泥浆组成复杂，一般呈碱性，pH值在8.5,12之间，有的可达13以上;固相颗粒粒度一般在0.01mm,0.3mm 之间(即95,以上颗粒通过200目筛)，外观一般呈粘稠流体或半流体状，具有颗粒细小、级配差不大、粘度大、含水率高不易脱水(含水率约在30,,90,)等特性。废泥浆含油量高，部分钻井废泥浆含油量达l 0,以上;钻井废泥浆固含量高，主要为膨润土和有机高分子处理剂、粘土、加重材料、岩屑以及污水流经地面时携带的泥砂及表层士等。此外由于钻井 4 废泥浆中含有各种有机和无机类化学处理剂,其中的重金属、COD值、Oil及表面Cr活性剂等有害物质浓度较高，个别有害物污染指标超出国家允许排放浓度的数百倍,钻井废泥浆组成十分复杂，从环境指标来看，其主要污染物有: A、含固颗粒，以粘土、膨润土颗粒为主; B、石油类，主要来源于钻井设备的清洗。油类物质进入水体后，首先形成浮油，在油膜扩展和漂浮过程中，其中大约2 5,, 30, 的低沸点石油组分(C, C)迅速挥发进入大气，造成大气污染。 l5 C、重金属，来源于钻井液添加剂和地层; D、有机质及其分解产物，表现为泥浆的COD 值高、色度高; Cr E、酸碱物，表现为钻井废泥浆的pH 值; F、氯离子，采用盐水钻井液及地层矿化度较高时，会使废水中Clˉ的含量增高。大量的氯化物排入土壤中，会造成土壤盐碱化，其理化性能被改变，肥力下降，同时因Clˉ活性比NOˉ、PO?ˉ 强，会抑制农作物对氨磷的吸收，34 因而造成农作物减产。 由此可见，若不采用适当的方法来处理废泥浆，它将对环境造成极大的危害，且对环境的影响也是多方面的，主要表现在: A、污染面积大、区域广。这是由钻井生产的流动性、分散性及废泥浆沥滤性等特点决定的。 B、过高的pH值、高浓度的可溶性盐及石油类物质等会影响土壤的结构，使得附近土地呈现为棕褐色龟裂板结，危害植物的正常生长。 C、有害的重金属离子(如Cr、Hg、Cd、Pb )及不易被动植物降解的有机物、高分子聚合物容易进入食物链，并在环境中或动植物体内蓄积，危害人类的身体腱康和生命安全。例如六价铬(Cr )通过食物链进入人体后，其毒性主要表现为呼吸道、肠胃道疾患和皮肤损伤，特别是这些年来它的致癌作用已引起人们的广泛关注。 D、若钻井废泥浆冲入河流、海洋或渗入地层，将会使水体的COD值、色Cr度、悬浮物、石油类、挥发酚、硫化物、金属离子等严重超标，影响水生生物的正常生长，也会污染地下水源等。 废钻井泥浆自然干结过程缓慢，干结物遇水浸湿后易再度形成钻井废泥浆样物，会对排放点及附近地带的土壤物性产生长期的不良影响，其中的盐、碱 5 和盐岩层钻屑不仅造成土壤板结，而且对植物的生长不利，含盐量高会导致植 物吸水困难，可溶性盐的迁移还会对地下水造成污染;各种重金属离子滞留于 土壤中，会影响植物的生长和土壤中微生物的繁殖，且易被植物吸收进而影响 人畜的健康;某些杀菌剂及高分子化合物生物降解产生的低分子有机化合物， 会对鱼、虾及鸟类产生毒害;油类对土壤及动植物的影响也很大。 三、钻井废泥浆处理技术发展现状 自1970年以来，美国、前苏联、加拿大和中国的一些研究部门就如何处理废弃钻井泥浆进行大量研究工作。形成的主要治理技术有:固液分离法、固化法、土地耕作法、焚烧法、安全地层注入法等。 上世纪90年代，伴随着良好的分散剂和有机促凝剂的开发从而形成了以Wil?onz为代表的波特兰水泥转化技术和以Cowan为代表的矿渣转化技术，使MTC技术具有工业应用价值。 1 国内发展情况 中国从80年代开始进行废弃钻井液处理的研究工作，四川、辽河、胜利等油田先后都对废弃钻井液固化技术进行研究(并进行了现场应用，但由于所用固化剂用量大，废弃钻井液与固化剂搅拌工艺没有完全过关，推广应用受到影响。 2 国外发展情况 (1)日本发展情况简介 20世纪80年代，日本对钻井废弃物的处理是先经过固液分离后再分别对固体和液体进行处理，其中液体部分是经过絮凝沉降后再净化处理，固体部分是通过加入化学剂处理，经固化稳定后再填埋。目前，日本采用的是蒸发浓缩处理新方法，它采用了真空蒸发分离、旋流压缩等技术手段处理废钻井泥浆。并首次应用了真空蒸发分离装置、卧式旋流压缩装置等大型设备，并将其集成为一体化的废弃物处理装置，可以在钻井的同时对废弃钻井物进行处理，避免了只有终端处理的缺陷，实现了在钻井过程中处理回收废弃钻井流体的技术突破。但是这种处理方式具有设备成本高(每台售价约3000万人民币)，废泥浆处理成本高(约每立方2000元人民币至3400元人民币)，在国内目前情况下不易被市场接受，而缺乏发展的动力。 (2)前苏联 6 前苏联研制出一种撬装式喷雾干燥法回收钻井液的设备，以天然气、重油、 3柴油或原油作为热源，该装置对含l0% 固相的钻井液处理能力为0.914 m /h;对 3固相含量为32 %的钻井液，为1.O6 m/h。。该法可获得粒状泥浆材料，便于运输和重复利用。这种方法燃料费用太高，设备体积太大，无法承受。 四、钻井废泥浆环保处理技术优势 顺通化工(集团)有限公司自2006年开始废钻井泥浆处理的技术调研工作，经过一年多的市场调研和技术研究，2008年 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 开发出废钻井泥浆环保处理设 进行应用，取得了非常备，并在辽河油田、大港油田、胜利油田等多家油田现场 满意的处理结果，目前技术已经非常成熟。 33设备情况介绍:单套设备处理废钻井泥浆量为每小时6,10m，平均7.5m/h，处理后的固相物含水率为30,50%，可回收制作建筑材料或密封填埋，彻底解决污染问题。废钻井泥浆处理后的出水完全达到GB 8978 -1996二级污水排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，且化学需氧量低于60mg/ L。 本技术及设备通过对油气钻探中产生的废钻井泥浆进行大量技术研究和实验，解决了废钻井泥浆难以进行破胶混凝、高化学需氧量污水的化学处理和废泥浆中有害物质的处理等问题，并通过对技术及设备进行开发研究，研制设计了废钻井泥浆环保处理设备。 本技术与设备主要有五个特点: (1)研发的破胶混凝技术从根本上解决了废钻井泥浆的破胶难题，使破胶所用药剂的范围大大拓展。 (2)研制了新型复合氧化剂，解决了难处理高化学需氧量污水氧化不能达标的难题，使废钻井泥浆处理后出水达到国家污水排放标准并可回用。 (3)开发了一组能对原油、重金属等有害物质高效降解的微生物菌群，为废弃钻井泥浆所分离出固体的无害化环保处理提供了技术保障。 (4)研发了油田废钻井泥浆环保处理的成套工艺技术与装置。通过机械分离设备结构的调整和优化，提高了固体分离物自动脱落的效果，显著降低了劳动强度，改善了工作环境。 (5)该装置采用模块化、撬装式设计理念，便于车装运输，井场无需挖污水池，解决了废钻井泥浆和泥浆池占地后造成二次污染和难以复耕的问题。 本技术与设备经山东省科学技术情报研究所查新表明，尚未见到类似成套技术与设备。由中国环境科学研究院、北京化工大学、中国石油大学、四川石油管理局、西南石油大学组成的专家委员会一致认为，本技术与设备总体指标达到了 7 同类技术国际先进水平。 钻井废泥浆处理技术项目具备以下优势: (1)本公司所研发的废钻井泥浆进行环保处理技术，开创了理论研究领先优势，并在工艺技术研究方面具有独创性和领先优势，有能力为油田钻探领域的环保事业做出独特的贡献。 (2)本公司所研发的废钻井泥浆进行环保处理设备，采用了模块化、撬装式设计，吊装运输都非常方便，尤其适合移动作业，并且既可以单独使用，也可以组合使用，所以说这套设备是未来废泥浆处理的理想设备。 (3)本公司所研发的废钻井泥浆进行环保处理技术与设备，通过了严格的现场试验，使这套设备与技术理论在到实践中得到了验证，经济、社会、生态效益显著，并且有利于环境保护和可持续发展，推广环保技术是造福子孙后代的千秋功业。 五、钻井废泥浆处理技术应用情况 1、在辽河油田的应用情况 设备研制成功后， 于2010年6月,7月在辽河油田冷家油田开发公司131井进行了现场应用，共处理了3400多立方废钻井泥浆，废钻井泥浆分离效果良好，固相排出物的含水率低于50%，适于运输。排出的污水经过盘锦市环境保护监测站监测各项指标均达到了国家标准二级排放要求。 下图为经处理后的钻井废水 8 2、在胜利油田的应用情况 2010年9月至10月，在胜利油田林7- 平40井、林7- 平3井等多处现场进行了应用。胜利油田的废钻井泥浆含有从地层携带粘土，与其他地区的泥浆成分存在一定差异，泥水分离处理有较大难度。但是我们通过调整药剂配方，成功解决了这一难题。固相物含水率均低于45%，处理后的污水达到国家污水标准的二级排放标准。 3、在大港油田的应用情况 2010年10月到11月，设备在大港油田联浅9-2和5-1井进行了现场应用，前后共处理了950多立方废钻井泥浆，虽然大港油田和辽河油田的钻井泥浆体系不同，固含量、比重、碳酸盐非常高，处理难度比较大，但这些问题均得以克服， 以内，污水的各项指标也取得了让甲方满意的效果，固相物的含水率也达到50% 经过大港油田集团检测监督评价中心监测后，均符合国家标准要求，化学需氧量低于地方排放标准要求的60mg/L。 下图为经处理压制后的泥饼和经处理后的废水 9 六、钻井废泥浆处理技术工作原理 (一)处理过程简介 废钻井泥浆经过收集以后进入分相单元，加药后进行破胶，使泥浆中的液相与固相分离;然后由压滤设备进行初级分离，分离出泥饼和水;分离出来的水在深度氧化系统经过两次氧化后，进入分离净化系统，分离污水中有机物和无机还原性物质氧化反应后生成的污泥，并经过过滤净化除去其它杂质，使污水达标后排放。 泥浆处理过程简图如下: 化学药剂 固废泥浆收相 物 集设备 初级分离 搅拌、分相 泥饼外运 多 余水 进回用或喷洒井场 行处 理 分离净化 加药引发 深度氧化 污水达标排放 不达标水 10 图1工艺简图 (二)泥浆处理设备介绍 33设备的处理能力为泥水分离 8m/h，污水处理能力为10m/h，综合处理能力 3为7.5m/h。 废钻井泥浆处理后的泥饼含水35.1%,45.3%之间。处理后污水pH值介于6.5,8.5之间，ph值、氨氮、悬浮物、色度等指标完全可以达到国家二级排放标准，其中化学需氧量能满足山东半岛流域污水排放标准要求的cod低于60mg/L，大大优目前的其他处理方法。 根据工艺目的地不同，废钻井泥浆环保处理设备设备共分为4个单元:泥浆预处理破胶单元、泥水初级分离单元、污水深度氧化单元、分离净化单元。每个单元为一个独立模块，每个单元之间用软管进行连接，且每个单元控制系统都一套独立的操作系统。 图2设备效果图 11 图3 预处理设备 表1 预处理破胶单元 设备名称 外形尺寸 功 能 药剂溶解设备 药剂罐 11000×2300×2850 加药设备 控制系统 药剂用量控制 泥浆搅拌 分相单元 2300×2850×7000 药剂用量控制 浮桶 1500×1400×400 泥浆抽取设备 图4 泥水分离设备与提升机 12 表2 泥水初级分离单元 设备名称 外形尺寸 功能 压滤机自控设备 泥浆输送设备 9460×2400×2500 泥水分离设备 污水外排设备 泥饼外送设备 4500×2500×1200 泥饼装车设备 图5 污水深度氧化处理设备 表3 污水深度氧化 设备名称 外形尺寸 备注 药剂搅拌 药剂输送 药剂罐 11000×2300×2750 污水输送 药剂用量控制 污水搅拌 氧化罐 2250×2750×6300 药剂用量控制 13 图6 污水过滤设备 表4 分离净化单元 设备名称 外形尺寸 备注 板框压滤机 与泥浆分离共用，必要时设计一个小型压9460×2400×2500 滤机 2200×2700×2800 过滤罐 污水输送 (三)处理工艺 (1)在第一单元，钻井产生的废弃泥浆被收集在缓冲罐后，通过泥浆输送泵送至泥浆搅拌罐中后，开启搅拌后，根据泥浆的含泥量、泥浆体系状况来，加入一定比例的化学药剂，对泥浆进行破胶。 破胶完毕后需要ph值调节6.5~7.5，其加入量由pH在线控制加入。经过充分的搅拌后，各个监测点的pH值基本稳定一致后，把泥浆通过泥浆输送泵或渣浆泵输送至下一单元，即泥水分离系统。 (2)泥水分离系统为第二单元。本单元为实现连续作业的目的，有机械分离装置和皮带输送机组成的撬式装置。泥浆在泥浆输送泵的作用下不断的向分离装置中挤入泥浆，使滤室内的压力逐渐提高，把泥浆中的水分不断挤出，从而实现固液分离的目的。当装置中向外流出的水流较小时，可以停止泵送并可以进行卸 14 料了，卸下的泥饼通过皮带输送机和提升机送到小型翻斗车上运走。这个阶段压滤出来的泥饼含水率一般在30,50%左右，分离出来的水通过管道泵进入下一个单元，或把分离出来的水进行回用、喷洒井场。 (3)第三单元的污水处理系统主要是去除污水中的色度和降低化学耗氧量。本单元的加药系统由3个带搅拌和1个不带搅拌的药剂罐、4台药剂泵一台与1台污水泵组成，这个阶段用的药剂种类有4~5种。 经泥水分离系统分离出来的污水进入水搅拌罐中，首先需要调节pH值至3,5，然后加入还原剂作为氧化反应的引发剂。搅拌均匀后加入氧化剂，并停止搅拌，等待反应进行。反应时有大量的泡沫生产，并且伴有放热，反应完毕后泡沫消失，然后加入一定比例的深度氧化药剂，继续搅拌20min，完成后调节pH为6.5,7.5。然后加入一定量的絮凝剂，使其絮凝沉淀，把污水通过污水泵泵送至污水分离设备，即下一单元。 (4)分离深化处理精滤系统为第四单元。污水充分絮凝后进入分离设备，污水中的泥水得以分离，分离出的污泥通过污泥运走晾晒，分离出来的水经过两级过滤后，色度、COD均可达到排放要求。如果达标则外排，不达标则通过污水泵送至深度处理罐，进行重复处理。 七、钻井废泥浆处理等级 根据不同地区的环保要求，对钻井废泥浆的处理，我们划分为三个等级，具体如下: 一、初级处理:即对钻井废泥浆进行固液分离。其中固相物含水30,50%，可用于铺垫井场，或加入固化药剂铺垫路基。分离出来的水pH值在6,9，cod一般低于600mg/L，该分离水可以用于配浆、回注井底或喷洒井场。在国内不同 3油田进行一级处理，药剂成本为350,430元/m(不含运输、吊装、人工等其他附加费用，下同)。 二、二级处理。即在初级处理的基础上，对分离出来的固相物可以加入专用菌种，堆积3,6个月后基本可以完全分解其中原油及有机物质等有害物质，其中的有机物质变作有机肥料，可以作为耕种土壤。对初级分离出来的水进一步脱除其色度及cod(cod值一般在200 mg/L左右)，在环保要求不高的的地区可以直接排放。这个阶段国内的药剂成本340,420元(不含一级处理费用，主要为水处理 3药剂费用和泥浆中固相物生物处理费用)。药剂总费用为690,850元/m。 15 三、三级处理。即在二级处理的基础上对分离出来的污水进行深度处理，可以达到GB 8978 -1996国家污水排放标准二级(cod?120mg/L)或以上标准，或达到地方污水排放要求(cod?60 mg/L)，同时可根据用户需求，在固液分离过程中回收部分有效的钻井泥浆材料。本阶段主要为水处理费用，在二级处理的基础 3上另加120,200元的药剂费用。药剂总费用为810,1050元/m。 八、场地要求与现场人员、车辆配置方案及分工 设备要尽可能的靠近泥浆池，设备主要有五个模块，每个设备大致尺寸小于2.4m×10.5m，考虑到便于施工，每个设备之间要有一定的空间，因此设备的场地要求为11m×20m的空间，另外需要有临时办公休息场所和放置化学药剂的场地和空间，空间面积分别为:4m×8m和5m×10m。供电负荷最大为75kw交流电，电压为380V，50Hz。 一、二单元综合为一个工段，这个工段的主要工作有泥浆抽取、化药加药、检测、压滤卸板、运送泥饼等工作。这个阶段工作压力较大的是泥浆抽取(如果泥浆状况较容易抽取，可以减少一定的工作量)和溶解化学药剂，因此根据现场情况需要安排3人，一个人抽取泥浆、操作设备和检测，两个人化药，这样4个的人要求为操作人员1人，力工2人。处理阶段为三、四单元，这个阶段主要工作为抽水、化药加药、检测、设备操作等，这个阶段工作强度较低，需要溶解的药剂量比较少，并且可以部分使用前一工段的药剂，只需要管理设备即可，需要人数为1人。现场技术负责人1名，维修人员一人，翻斗车司机一人。这样每个 3班次共需要6人，一个班次的处理量约在60,100m。基本可以满足单井泥浆的处理需要。 顺通化工(集团)有限公司 2011-4-18 16