油氣田鉆井廢水處理工藝淺談

張倩 朱華睿

（1北京迪威爾石油天然氣技術開發有限公司 北京 100085 2中國石油工程建設有限公司北京分公司 北京 100085）

油氣田廢水是產生于鉆井作業過程中的一種特殊的工業廢水。有機物含量較高，色度大，含有大量的無機鹽類物質及許多懸浮物、重金屬等，對生態環境造成了極大的破壞。為防止污染，各大油田建立了不同規模的污水處理站及計量站防滲池，及時回收回注鉆井、作業廢液，并采用各種技術對廢水進行處理。盡力實現了采油作業污水零排放，推動油田建設走向“綠色發展”。

1 廢水的來源

鉆井污水是鉆井液的高倍稀釋液和油類的混合物，因其特殊的特點被業界稱作泥漿，是一種難以處理的重污染源。根據國內外相關機構的研究和文獻報道，鉆井廢水產生來源具有多方面的途徑。

泥漿廢棄物：石油開采鉆井過程中，應用大量的泥漿來實現清除井底落下的巖屑、平衡底層的壓力、冷卻潤滑鉆頭等作用。這些泥漿在應用過程中會因為使用過剩、被污染、老化等原因，不得以而被棄掉。因為技術、經濟等原因的限制，這部分泥漿只能導入污水池。

泥漿噴濺物：鉆井施工過程中，泥漿要經過一個往復循環系統進行有效的磨合才能發揮作用，在系統中進行循環，在地面部分容易產生散落、噴濺。這些流失在地面上的泥漿最終都進入了鉆井廢水。

巖屑：鉆井過程中從地底下冒出大量的巖屑吸附大量的泥漿，在風吹、雨刷的作用下，吸附的泥漿被沖入鉆井液水系統中。

鉆井設備的沖洗物：鉆井過程中，鉆具和振動篩的沖洗、泥漿罐的定期沖洗都產生大量的廢水。鉆井產生物：一是酸化廢水、二是固井作業廢水、三是井噴廢水。儲蓄、作業設備油料的散落及天然降水的稀釋等產生的廢水。

2 鉆井廢水的處理方法

2.1 鉆井廢水的特征及危害

隨著我國對石油需求量的逐年遞增，對油田的勘探開采力度也在不斷加大，廢水量的產生也隨著提升，鉆井廢水的處理方式隨著各個領域技術的更新和進步也不斷得到完善和更新。鉆井廢水的特性及污染程度是和鉆井液體密切相關，通過對鉆井廢水的檢測其中主要污染物質為懸浮物、鉻、酚和油，主要是以膨潤土顆粒所形成的穩定的膠體懸浮物體系存在，含有很高的CODcr值和很深的色度，對于鹽水鉆井液鉆井及水中礦化度較高的地區，廢水中cl的含量也很高，直接外排對周圍生態環境造成很大危害。有些地區地下水位較高，土壤滲透性強，鉆井廢水即使完全控制在井場之內，污染物的下滲和遷移也可能造成土壤、地下水及地表水體不同程度的污染。若油氣田上分布的多個井場則形成面源污染，對環境的影響很大。

2.2 廢水處理處理方法

鉆井廢水處理方法按處理原理不同，可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法四類。

2.1.1 物理處理法是指采用物理作用分離和去除廢水中不溶解的懸浮固體(包括油膜、油類)的方法，在此處理的過程中污染物質的組成和化學性等都不受到破壞。根據污染物物理作用的不同，又可分為重力分離法、篩濾截留法和離心分離法等。

2.1.2 化學處理法主要是通過化學反應的方式來分離或回收廢水中的膠體性、溶解性物質等污染物，實現有用物質的回收利用、改變廢水pH值、去除金屬離子、氧化物等有機物。此法能夠改變污染物的性質，實現污染物質與水分離，達到比簡單的物理處理方法更高的凈化程度。常用的化學處理方法有:化學沉淀與混凝法、氧化還原法、中和法等。

2.1.3 物理化學混合處理法是利用經常遇到的污染物性質由一項轉移到另一項的過程、即傳質過程來分離廢水中的溶解性物質，回收其中的有用成分，以使廢水得到深度治理。常用的物理化學方法有吸附法、萃取法、電解法和膜分離法等。

2.1.4 生物法是利用微生物使部分有機物(包括油類)作為營養物質所吸收轉化成微生物體內的有機成分或增殖成新的微生物，其余部分被生物氧化分解成簡單的有機或無機物質，從過程和形式上可分為活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。

3 鉆井廢水的處理工藝

3.1 常用鉆井廢水的處理工藝

當前國際上對油田的廢水處理工藝常用以下幾種：混凝沉降與氣浮、催化氧化、生物處理、吸附法、膜處理法等不同技術。我國對廢水的處理工藝大多數還是采用傳統的物理法、物化法，比如酸堿絮凝沉降、混凝沉降、混凝沉降-微電解-催化氧化等，其中采用化學混凝處理鉆井廢水使用最多。

化學混凝處理的原理是將聚合氯化鋁配置成15%的混凝劑水溶液，水溶液中解離出高價正離子，與鉆井廢水混合后，產生壓縮雙電層作用，使懸浮微粒失去穩定性，而后脫離的膠粒相凝聚顆粒逐漸增大，形成絮凝體（俗稱礬花）。最后在重力作用下沉淀下來，從而去除了鉆井廢水中有害物質。廢水處理過程中，混凝劑的選擇、投加量、pH值的控制、攪拌時間等對混凝效果都有明顯的影響，這些都不可隨意選取，必須通過實驗找出合適的條件。混凝法處理鉆井廢水，對懸浮物質的去除是有效的，但不能有效地去除廢水中的污油。因此在混凝沉降處理前，油氣田普遍采用二次隔油、人工收油的方法，可較好地解決這一問題。

3.2 鉆井廢水深度處理工藝

鉆井廢水經過混凝處理之后，水質會有很大的改善，很多油田在此情況下就進行了排放，但是水質中的CODcr值、硫化物濃度仍然超標嚴重。主要原因是鉆井廢水中除含有大量容易混凝處理的懸浮物、

膠體物質外，還含有大量的溶解性小分子有機物，這些有機物用通常的化學混凝法難以去除，必須采用其它方法進行深度處理。才能達到環保作用。目前，國內的污水深度處理有多種方式。本文以氧化法處理鉆井廢水的原理進行闡述。

氧化法處理工藝即采用H2O2/Fe2+、NaClO、ClO2等氧化劑與化學混凝處理之后的廢水進行混合，然后通過一系列的催化氧化作用，除去廢水中的部分還原性物質，有效降低廢水中的CODcr值。

3.2.1 H2O2/Fe2+催化氧化是把經過混凝處理的鉆井廢水與H202/Fe2+以H2O23ml/l，FeSO4900mg/L進行充分混合，pH值控制在3~4之間，反應時間為4~5h，可以達到最好的效果。

3.2.2 NaClO與廢水的混合，投入量在6mL/L，pH值控制約為7,反應時間為2h左右，可以達到CODcr的去除率為34%但由于NaClO的不穩定性，會導致廢水中三氯甲烷和三氯乙烯含量大量增加，容易形成更嚴重的環境破壞，需要謹慎使用。

3.2.3 ClO2氧化，pH值應控制在3~4，投加量為0.6g/L，反應最佳時間為1h，此情況下CODcr去除率可以達到73.5%，由于ClO2具有較好的穩定性，不會與水中的酚類產生具有怪味的氯酚，不會與腐殖質反應生成致癌物質，凈化效果和安全性都非常好，具有良好的應用前景，是當前和今后鉆井廢除氧化處理應該重點考慮的方式。

4 總結與建議

“減少存量，控制增量”，油田積極開展注水殘渣無害化綜合治理工作。大力實施綠色低碳發展戰略，積極開展“三廢”治理工程，是我國油田廢水處理倡導的基本原則出發點。為有效達到目的，油田必須采取相應的措施，加強廢水處理措施。針對采油污水對環境的破壞，油田應對污水處理站進行工程改造，修建計量站防滲池，及時回收回注鉆井、采取上述有效措施對作業廢液進行處理，實現采油作業污水零排放。通過推廣采油污水除鐵降泥、二氧化氯污水處理等降渣新工藝，有效控制廢水增量。同時，油田還應持續強化注水殘渣堆放場規范化整治工作，對注水殘渣堆放場進行改造，實現地面防滲，濾液回收的目標，有力地推動清潔生產。

[1]范曉宇.氧化法深度處理鉆并廢水的實驗研究[D].西南石油學院,2004.