廢棄油基完井液的無害化處理

韓重蓮 大慶油田采油工程研究院

廢棄油基完井液的無害化處理

韓重蓮 大慶油田采油工程研究院

選擇固化法進行實驗研究，以COD、油類物質含量、金屬含量、pH值為考核指標，分析固化法對油基完井液無害化處理效果。實驗表明，COD、油類物質含量、金屬含量隨著固化劑添加量的增加而出現下降，但在繼續增加添加劑量后下降趨勢則趨于平緩。據此實驗結果，提出合理配置固化劑，科學控制固化劑添加量，配合使用多種無害化處理技術三種對策，可確保更好的處理效果。

完井液；無害化處理；實驗；固化法

廢棄油基完井液含有油類、各種金屬物質、有機物等，整體上屬于環境刺激類廢棄物質，對水質、地質的破壞作用十分嚴重。目前大多數廢棄油基完井液的處理是采用回注地層的方法，該方法不但造成污染而且油類物質無法回收利用。因此，為了降低廢棄油基完井液對環境的污染，促進回收利用，對油基完井液進行無害化處理具有十分重要的意義。

1 改變廢棄物污染濃度實驗

1.1 實驗方法

實驗選取某油田的廢棄油基完井液各300mL，按照固體、液體質量比2%、5%、10%、20%分別加入6g、15g、30g、60g配置的固化劑，均勻攪拌5min，放置在通風暢通處干燥7天。

1.2 判定廢棄完井液的指標方法

對廢棄油基完井液按照要求進行浸提，以純水和pH值為3.2的酸水作為浸提劑，模擬固體廢棄物在地下水浸提、被有害組分污染的過程。以純水浸提得出的液體進行pH值測定、COD測定、油類物質測定；以pH=3.2的酸水浸提得出的液體測定鉻、銅、鋅等重金屬濃度。

1.2.1 金屬含量的測定方法

廢棄油基完井液浸出液中的鉻含量測定：鉻與二苯碳酰二肼反應可以產生紫紅色鉻合物，在波長為540nm處的位置測吸光度，計算鉻含量的公式如下

式中m為校準曲線上面查看到的鉻的含量（μɡ）；V為水樣的體積（mL）。

廢棄油基完井液中銅、鋅等金屬含量可以采用電感耦合等離子體原子發射光譜法進行測定。根據不同元素的原子在激發或電離時所發射產生的特征光譜波長不同，進行定性分析和定量計算，定量關系如下

式中I為發射特征譜線的強度；C為待測元素的濃度；a為修正系數；b為自吸系數。

1.2.2 油類物質含量的測定

對廢棄油基完井液浸出液中的油類物質含量的測定采用重量法，采取石油醚等物質對試樣中的油類物質進行萃取，然后蒸發出去萃取劑后測量萃取物質的重量，浸出液中油類物質含量的計算方法如下

式中W1為燒杯和油類物質的總重量（mg）；V為水樣的體積（mL）；W2為燒杯重量（mg）。

1.2.3 COD含量的測定方法

廢棄油基完井液中COD含量的測量是向水樣中加入硫酸汞除去氯離子，再用重鉻酸鉀標準溶液和強酸液，通過加熱回流，水樣中的還原性物質則被氧化。用硫酸亞鐵銨標準液進行回滴，根據消耗掉的重鉻酸鉀標準溶液的體積可以計算水樣的化學需氧量。浸出液中的有機物含量的計算公式如下

式中C為硫酸亞鐵銨標準液的濃度（mol/L）；V0為水樣的體積（mL）；V1為滴定空白時消耗的硫酸亞鐵銨的量（mL）；V2為滴定水樣時消耗的硫酸亞鐵銨的量（mL）；數字8000為換算系數。

1.2.4 pH值的測定

使用PB—10型酸度計測定浸出液的pH值，可以從儀器上直接讀出準確的pH值。

1.3 實驗結果

1.3.1 不同固化劑量對COD的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中COD的變化趨勢如圖1所示。

圖1 浸提液中COD的變化趨勢

由圖1可以看出，廢棄油基完井液進行固化處理后浸提液中的COD明顯下降，當固化劑添加量增加到5%時，COD出現大幅度下降趨勢。隨著固化劑添加量的增加COD繼續下降，當添加量在10%以后COD下降趨勢趨于平緩。這表明5%的固化添加劑對COD的處理效果較好，且符合經濟效益要求。

1.3.2 不同固化劑量對pH值的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中pH值的變化趨勢如圖2所示。

圖2 浸提液中pH值的變化趨勢

由圖2可以看出，隨著固化劑用量的增加，浸提液中的pH值穩定增大，這說明固化劑會導致廢棄油基完井液向堿性轉化，說明固化劑可能是堿性物質或強堿性鹽。

1.3.3 不同固化劑量對油類物質含量的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中油類物質含量的變化趨勢如圖3所示。

圖3 浸提液中油類物質含量的變化趨勢

由圖3可以看出，廢棄油基完井液固化后浸提液中油類物質的含量顯著下降，當固化劑添加量為5%時，油類物質含量出現大幅度下降。隨后油類物質的含量然隨著固化劑添加量的增加而降低，下降趨勢變緩。這說明固化法可能對油類有機物的處理能力較差，但是固化時固化劑添加量控制在5%～10%之間時效果較好。

1.3.4 不同固化劑量對金屬含量的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中鉻、銅均隨著固化劑添加量的增加而降低。鉻在固化劑添加量為5%時下降明顯，之后趨于平穩幾乎不變；銅在固化劑添加量為10%之前出現大幅度下降，之后下降緩慢。鋅、鋇均隨著固化劑添加量的增加而降低，鋅的含量隨固化劑添加量增加下降緩慢，而鋇在固化劑添加量為5%之前出現大幅度下降，隨后趨于平緩。

2 固化無害化處理技術的使用

上述實驗結果和分析表明，固化法對于廢棄油基完井液的無害化處理具有良好的效果，且處理成本低，操作簡單，污染小，具有很好的操作性。根據分析結果，對固化法無害化處理技術給出以下使用建議：

（1）根據油田實際使用的完井液成分和廢棄油基完井液的成分，配置和選取對應的固化劑進行無害化處理。固化劑的選取要保證高分子有機物、重金屬離子等嚴重污染環境的物質可以被處理掉，其次考慮COD、油類物質的處理。

（2）固化劑的添加量一定要控制在合理水平，既不能太高也不能太低。太低的固化劑添加量處理結果不明顯，許多環境污染物沒有得到有效處理。

3 結論

（1）對比分析各種油基完井液無害化處理技術，選擇固化法進行實驗研究，以COD、油類物質含量、金屬含量、pH值為考核指標，分析固化法對油基完井液無害化處理效果。實驗表明，COD、油類物質含量、金屬含量隨著固化劑添加量的增加而出現下降，但在繼續增加添加劑量后下降趨勢則趨于平緩。

（2）在實驗分析基礎上，提出合理配置固化劑，科學控制固化劑添加量，配合使用多種無害化處理技術三種對策，可確保更好的處理效果。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.055