煤層氣鉆井廢液無害化處理工藝技術研究

李劍（中聯煤層氣有限責任公司晉城分公司，山西　長治　046600）

煤層氣鉆井廢液無害化處理工藝技術研究

李劍（中聯煤層氣有限責任公司晉城分公司，山西長治046600）

在煤層氣開采過程中，必須要進行鉆井作業，鉆井廢液就是鉆井作業過程中所產生的。煤層氣鉆井廢液的成分組成比較復雜，且含有多種有害物質，在環境保護治理領域中一般將煤層氣鉆井廢液成為“特殊作業廢液”。鉆井廢液中含有多種會對環境造成影響或危害的有害物質，例如鹽類、可溶性微量元素、油類以及鉆井液添加劑等，這些有害物質會對環境、人體健康構成潛在危害或直接危害，因此，必須要對煤層氣鉆井廢液進行無害化處理。本篇論文主要對煤層氣鉆井廢液無害化處理工藝技術進行了分析與探究。

煤層氣；鉆井廢液；無害化處理；工藝；技術

在鉆井作業全過程中難以避免地會排放少量鉆井液、巖屑，完井時在井筒中也會排出鉆井液，這就是鉆井廢液的主要組成，鉆井廢液是一種穩定膠體體系，含有鉆屑、油類、化學處理劑以及黏土等多項成分。

1　鉆井廢液的無害化處理實驗

1.1鉆井廢液中的污染成分

本研究將某煤層氣鉆井工程作業中產生的鉆井廢液當作原材料，鉆井廢液中的污染成分如表1所示。從表1中看出，除總鉻濃度、pH值已經達到了“GB8978-1996”標準中的一級排放標準之外，其他指標遠遠大于“GB8978-1996”標準中的相關排放標準。

表1　鉆井廢液中的污染指標

1.2實驗儀器與藥品

本研究所使用的儀器設備主要包括：①若干玻璃儀器；②含油分析儀、CODcr與pH值測定儀、分析天平、濁度儀、原子吸收分光與721分光以及原子熒光光度計等測試儀器、分析儀器。主要藥品包括：硫酸、氫氧化鈉、雙氧水、石油醚、PFL、ALS、PAL以及中聯煤層氣國家工程研究中心有限責任公司的PC-1。

1.3鉆井廢液的無害化處理工藝技術

通過利用泥漿泵，把廢液池上層的廢液傳送至脫穩混凝反應池之中，該處的鉆井廢液密度較低；并將脫穩混凝劑、混凝助劑加入到脫穩混凝反應池之中，待脫穩混凝劑、混凝助劑與廢液進行反應之后，再利用泥漿泵把經過反應后的廢液傳送至固液分離裝置之中，待固相分離之后，對其進行固化；若分離后的液相能夠達到排放標準的要求，就可以直接排放，但如果分離后的液相達不到排放標準的要求，就要將其傳送至深度處理反應器，經過深度處理，達標之后方可排放。

2　實驗研究

2.1脫穩混凝劑優化研究

2.1.1脫穩混凝劑種類對效果的影響

在鉆井廢液量相同的前提下，采用PFL、ALS、PAL、PC-1四種脫穩混凝劑進行試驗，加入7×103mg/L的脫穩混凝劑。結果發現，PC-1型脫穩混凝劑的處理效果最為優良，比較容易進行固液分離，經過PC-1處理之后的廢液，其液相色度、石油類、CODcr以及SS污染物的含量明顯較低。其中，液相色度、pH值、石油類以及SS均能達到“GB8978-1996”標準中的一級排放標準，CODcr可以達到三級排放標準。綜上，確定PC-1為本研究的脫穩混凝劑。

2.1.2脫穩混凝劑加入量對效果的影響

在鉆井廢液量相同的前提下，向廢液中加入脫穩混凝劑PC-1，加入量不同。結果發現，脫穩混凝劑的加量越大，其效果也就越好；如果脫穩混凝劑的加入量超過8×103mg/L，處理效果不會出現太大的變化。綜上，確定PC-1脫穩混凝劑的加入量為8×103mg/L。

2.2混凝助劑優化研究

2.2.1混凝助劑種類對效果的影響

在鉆井廢液量相同、PC-1脫穩混凝劑的加入量為8×103mg/ L的前提下，加入PA（屬于非離子型助凝劑）、HPA（屬于部分水解型助凝劑）、QP（屬于陽離子型助凝劑，陽離子度為28%）三種混凝助劑。結果發現，HPA、QP的助凝效果明顯較好，但考慮到HPA助凝劑的陰離子特征，易受pH值產生的影響，需要加堿對pH值進行調節，工藝相較而言比較復雜，所以，確定QP為本研究的混凝助劑。

2.2.2混凝助劑加入量對效果的影響

在鉆井廢液量相同、PC-1脫穩混凝劑的加入量為8×103mg/ L、混凝助劑QP為的前提下，加入不同量的QP。結果發現，混凝助劑QP的最佳加入量為20mg/L；當加入量低于20mg/L時，經過處理后的絮體相較而言十分松散，且沉降速度也比較緩慢，液相中的CODcr、石油類以及懸浮物等指標較高；當加入量大于20mg/L時，經過處理后的絮體也存在沉降速度比較緩慢的問題。綜上確定混凝助劑QP的加入量為20mg/L。

采用類似方法，對氧化劑、pH值以及作用時間進行實驗，結果發現，最佳氧化劑為YH，其最佳加入量為2×103mg/L；pH值最佳為5～6；最佳作用時間為60分鐘。

3　結語

綜上所述，鉆井廢液的無害化處理問題是一個重要的環境安全問題，對煤層氣的安全開采、環境安全產生著一定的影響。本研究分析了鉆井廢液中的各項污染指標，并探討了會對無害化處理產生影響的各種條件，得出了無害化處理的最優化處理條件。

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李劍，1987-，男吉林吉林人助理工程師本科主要從事煤層氣鉆井現場管理工作