煤層氣鉆井廢液無害化處理工藝技術探討

袁耀池（中聯煤層氣晉城分公司鉆完井工程部， 山西 長治 046600）

煤層氣鉆井廢液無害化處理工藝技術探討

袁耀池（中聯煤層氣晉城分公司鉆完井工程部， 山西 長治 046600）

鉆井作業是煤層氣開采過程中的關鍵環節，但在進行鉆井作業的過程中勢必會排放一些鉆井液、巖屑，在完井的時候，井筒之內也必然會排除一定量的鉆井液，這是鉆井廢液的主要來源。鉆井廢液中有著多項成分，主要包括鉆屑、石油類、化學處理劑、黏土等，屬于穩定膠體體系，部分成分會對環境造成一些影響，因此，對煤層氣鉆井廢液的無害化處理勢在必行。本篇論文通過開展無害化處理實驗，從而得到了無害化處理的最優化處理工藝條件，以供參考。

叢煤層氣；鉆井廢液；無害化處理；工藝；技術

煤層氣開采過程中，鉆井作業時產生的鉆井廢液具有較為復雜的成分組成，而且其成分中的有害物質也比較多，有害物質主要包括鉆井液添加劑、鹽類、可溶性微量元素以及石油類等，如果將這些有害物質直接排放到生態環境中，就會對環境造成污染或者是潛在危害，也會給人類帶來一定的安全隱患，因此，對煤層氣鉆井廢液的無害化處理顯得尤為重要。

1 鉆井廢液的無害化處理工藝技術分析

本研究所應用的無害化處理工藝如下所述：①把廢液池上層中密度較低的部分廢液利用泥漿泵傳送至脫穩混凝反應池；②在脫穩混凝反應池中依次添加脫穩混凝劑、混凝助劑，并三者充分反應；③將反應后的廢液利用泥漿泵送至固液分離裝置，并快速進行固液分離；④對經過固液分離之后的固相進行固化；⑤如果經過固液分離之后的液相可以達到GB8978-1996標準中相關排放標準的要求，則直接排放；如果達不到要求，需進入深度處理反應器并進行深度處理，確定達標之后才能排放。

2 無害化處理實驗

（1）實驗所用藥品及儀器設備 實驗所用藥品主要包括：H2SO4、NaOH、過氧化氫、石油醚、PAL、PFL、ALS以及中聯煤層氣國家工程研究中心有限責任公司的PC-1；實驗所用設備包括兩大類：第一類是若干玻璃儀器；第二類是測試儀器、分析儀器，像，CODcr與pH值測定儀、721分光光度計、原子熒光光度計、含油分析儀、分析天平以及濁度儀等。

（2）原水樣品中的污染成分 原水樣品取自某煤層氣鉆井作業過程中的鉆井廢液，其污染指標如下：色度為500倍、pH值為7.3、石油類為51mg/L、總鉻濃度為0.03mg/L、SS為30260mg/L、CODcr為1484mg/L。根據GB8978-1996標準中的相關規定，原水樣品中的總鉻濃度、pH值達到了一級排放標準，而色度指標、石油類指標、SS指標以及CODcr指標均遠遠大于相關排放標準，必須要進行無害化處理。

3 無害化處理優化工藝條件

（1）混凝助劑的優化工藝探究 第一，不同種類的混凝助劑對混凝效果產生的影響分析。在鉆井廢液量相同的前提下，在其中加入四種不同種類的混凝助劑，分別為非離子型助凝劑PA、部分水解型助凝劑HPA、陽離子度為28%的陽離子型助凝劑PA以及兩性離子、高分子聚合物QP，QP由三種單體組成。結果發現，與非離子型助凝劑PA、陽離子型助凝劑PA相比，部分水解型助凝劑HPA與QP的助凝效果較好，由于HPA助凝劑易受pH值的影響，且處理工藝比較復雜，本研究選擇QP作為混凝助劑。第二，不同的混凝助劑加入量對混凝效果產生的影響分析。在鉆井廢液中加入不同量的混凝助劑QP。結果，當加入量<20mg/L時，經過混凝處理后的鉆井廢液中的絮體十分松散，絮體沉降速度也十分緩慢，與此同時，經過固液分離之后液相中的CODcr、石油類以及懸浮物指標較高；當加入量>20mg/L時，絮體沉降速度也十分緩慢。

綜上，確定混凝助劑的優化條件：混凝助劑種類為QP；加入量為20mg/L。

（2）脫穩混凝劑的優化工藝探究 第一，不同種類的脫穩混凝劑對脫穩混凝效果產生的影響分析。在鉆井廢液量相同、加入20mg/LQP的前提下，分別加入7×103mg/L的PFL、ALS、PAL、PC-1。結果發現加入的脫穩混凝劑種類不同，脫穩混凝效果完全不同，其中應用PC-1得到的處理效果最佳，且SS、石油類、液相色度以及CODcr等指標最低。綜上，脫穩混凝劑選擇PC-1。第二，不同的脫穩混凝劑加入量對脫穩混凝效果產生的影響分析。在鉆井廢液量相同、加入20mg/L QP的前提下，向廢液中加入不同量的PC-1，并觀察效果，結果發現，加入的PC-1越多，處理效果也就越好，但當加入的PC-1>8×103mg/L時，處理效果沒有太大的變化。

綜上，確定脫穩混凝劑的優化條件：脫穩混凝劑PC-1；加入量為8×103mg/L。

采取相類似的方法繼續進行實驗，結果得到：①氧化劑的優化工藝條件：氧化劑YH、加入量為2×103mg/L；②pH值的優化工藝條件：pH=5～6；③作用時間的優化工藝條件：60min。

4 結語

本研究通過對一原水樣品進行分析，得出了鉆井廢液中的污染指標，并以此為根據開展無害化處理實驗，最終得出了混凝助劑、脫穩混凝劑、氧化劑、pH值以及作用時間的優化工藝條件。

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袁耀池（1989- ），男，陜西咸陽人，助理工程師，本科，主要從事鉆井管理監督工作。