隨鉆廢棄物處理技術

賀少武 陳永生 張曉龍 王慶（中國石油冀東油田公司瑞豐化工公司，河北唐山063200）

隨鉆廢棄物處理技術

賀少武 陳永生 張曉龍 王慶（中國石油冀東油田公司瑞豐化工公司，河北唐山063200）

1 技術背景：

鉆井廢棄物中存在著許多對人類有害的物質，主要有油類、鹽類、可溶性重金屬元素（如鋅、鉛、銅、鎘、鎳、汞、砷、鋇和鉻等），以及有機硫化物、有機磷化物等。如果鉆井廢棄物不進行無害化處理而直接排放或儲存，將對周圍生態(tài)環(huán)境造成巨大危害，直接或間接對動物、植物及人類健康產生危害，不利于人類對環(huán)境和經濟實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。

鉆井廢棄物具有處理量大，污染物來源廣，有害物量大，不易于集中處理。其中的污水具有色度高（棕褐色～黑褐色）、懸浮固體含量高（1000 mg/L～5000 mg/L）、COD含量高（1000 mg/L～50000mg/L）、有毒重金屬離子含量高、pH高和體系穩(wěn)定。固體廢棄物組成復雜、體系穩(wěn)定、污染指標高等。這些特點給鉆井完井廢棄物的無害化處理帶來了很大的難度。

隨著社會發(fā)展，人類對自身健康要求越來越高，然而人所處的環(huán)境狀況卻由于工業(yè)發(fā)展而不斷惡化。目前，人們自身已經認識環(huán)保的重要性和改善環(huán)境的緊迫性，對環(huán)保要求也越來越高。國家相繼頒發(fā)了《污水綜合排放標準》、《室外排水設計規(guī)范》（1997年修訂）、《危險廢物鑒別標準—腐蝕性鑒別》、《危險廢物鑒別標準—浸出毒性鑒別》、《環(huán)境空氣質量標準》等標準規(guī)范。同時也出臺了《國務院關于環(huán)境保護若干問題的決定》、《中華人民共和國水污染防治法實施細則》等相關環(huán)保法律法規(guī)實施細則。各油田近年努力開展污染治理工作，并逐步完善現(xiàn)有的處理技術。

2 隨鉆廢棄物處理工藝技術

隨鉆廢棄物處理工藝技術是實現(xiàn)對鉆完井作業(yè)過程中和完井后所產生的廢棄物進行實時處理的環(huán)保新技術。

隨鉆廢棄物處理技術的優(yōu)點是實現(xiàn)了鉆井完井作業(yè)的過程處理與終端處理的有機結合。當井場污水和廢棄物一開始產生，這套系統(tǒng)便可啟動運轉。隨鉆廢棄物處理技術的過程處理和終端處理主要由兩大部分分別完成，即由固體廢棄物處理和污水處理組成。

3 隨鉆廢棄物處理系統(tǒng)

隨鉆廢棄物處理裝置主要是針對鉆井過程中產生的固體和液體廢棄物進行實時處理回收，并能對產生的固體廢棄物進行洗滌凈化或固化后包裝轉運。經處理達標后的污水可排放，也完全可回收用于井場配漿、沖洗井場設備。其系統(tǒng)是由三個撬裝模塊和一些輔助池罐組成，其中撬裝模塊包括廢棄物收集裝置、固液分離固化裝置、污水處理一體化系統(tǒng)模塊。

3.1 廢棄物收集模塊

3.1.1 工作原理

采用螺桿、皮帶傳送裝置收集固控設備運轉時的鉆屑、泥砂、淤泥、加重劑落出物，實現(xiàn)密閉不落地回收處理；并且及時使用砂漿泵收集井場排水系統(tǒng)的污物（含油泥污水），隨時進行處理。

3.1.2 配備主要設備

螺桿傳輸機、固液分離機、固化攪拌機、砂漿泵等。

3.2 固液分離固化模塊

3.2.1 工作原理：

固液分離采用化學方法與物理方法相結合，化學方法是針對不同的鉆井液體系加入相應的破膠劑、絮凝劑、混凝劑等化學藥劑，實現(xiàn)固液分離。物理方法是通過固液分離機的過濾、擠壓等物理作用，將水和含泥污水中的絮凝物分離，降低固體廢棄物中的含水率，起到強化固液分離的效果。經過壓濾后的固體廢棄物通過高效固化機與固化劑、促凝劑、破膠劑、吸附劑、調整劑、鉆屑等充分混合攪拌，進行均質固化處理。經該系統(tǒng)處理后的固化體強度適當，穩(wěn)定性好，浸出液無色透明，可以達到GB8978-1996污水綜合排放一級標準。固化體可以通過成型設備形成一定形狀，便于運輸和再利用。

3.2.2 固化主要技術指標及效果

針對鉆井廢棄物的特點，采用物理化學法進行無害化處理，采用高效固化劑，固定鉆屑、粘土、泥渣和無機鹽等固體成分、封閉有害成分，有效地阻止有機物和重金屬鹽等的滲漏、流失和擴散，阻止其對環(huán)境產生污染，固化體適應性強，硬化時間短，強度適當，水浸穩(wěn)定性好，長時間在水中浸泡溶出物極少，浸泡液水質無色透明，達到GB8978-1996污水綜合排放標準。

鉆屑和泥漿固化達到的主要技術指標依據(jù)

⑴《水污染綜合排放標準》GB8978-1996

⑵《危險廢物鑒別標準—腐蝕性鑒別》（GB5085.1－1996）

⑶《危險廢物鑒別標準—浸出毒性鑒別》（GB5085.3－1996）。

固化樣浸出液檢測指標達到GB8978-1996一級排放技術標準：

CODcr：≤100mg/L SS：≤70mg/L PH：6～9石油類：≤10 mg/L

3.2.3 配備主要設備和材料

主要設備：固液分離機、高效攪拌固化機、螺桿傳輸機、廢物集收罐。

主要材料：主固化劑、促凝劑、破膠劑、吸附劑、調整劑。

3.3 廢棄污水處理系統(tǒng)模塊

3.3.1 工作原理：

運用混合反應器、固液分離機、催化氧化器、組合過濾器等設備對鉆井污水進行處理，污水在混合反應器里通過添加污水處理劑進行化學脫穩(wěn)、絮凝處理，將已脫穩(wěn)、絮凝的廢液進入固液分離機進行強制固液分離，分離出的污泥送至固液分離固化模塊，進行無害化處置；分離出的廢水，再經過催化氧化、組合精細過濾等處理后達標外排或回用做井場沖洗用水及配制膠液用水等。

3.3.2 污水處理主要技術指標及效果技術設計規(guī)范：

⑴《水污染綜合排放標準》GB8978-1996

⑵《室外排水設計規(guī)范》（1997年修訂）（GBJ4－87）；

⑶《危險廢物鑒別標準—腐蝕性鑒別》（GB5085.1－1996）；

⑷《危險廢物鑒別標準—浸出毒性鑒別》（GB5085.3－1996）；

⑸《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095－96）。

排放標準：

CODcr：≤60mg/L SS：≤70mg/L NH3－N：≤15mg/L

PH：6～9石油類：≤5mg/L。

3.3.3 污水處理裝置模塊示意圖：

隨鉆污水處理系統(tǒng)主要是化學處理與物理處理方法相結合，其主要部件組成有化學藥劑注入泵、混合反應器、緩沖調節(jié)池、催化氧化反應器、、清水緩沖池、集成化膜法水處理單元（包括機械過濾裝置、保安濾器、PVD超濾裝置、納濾裝置、反滲透裝置）等。

污水處理藥劑通過化學藥劑注入泵加入混合反應器充分混合均勻。其配方與加量針對不同的鉆井完井工程流體首先作室內試驗確定組分、投加量、加藥順序及現(xiàn)場施工工藝技術。一般常用的藥劑有高效絮凝劑、助凝劑、高效污水處理劑、水質調節(jié)劑、吸附氧化劑等。

4 安全環(huán)保可行性分析

（1）傳統(tǒng)固化需要開挖排污池，容易造成井場和環(huán)境的污染；隨鉆固化不需開挖排污池，污泥隨排隨固，固化過程污泥不落地，完鉆清罐的污泥污水可通過固化工藝及時處理，避免現(xiàn)場遺留污泥污水現(xiàn)象，不會造成場地污染，達到清潔生產的目的。

（2）采用傳統(tǒng)固化工藝，排污池需要往固定地點倒運污水，容易造成污染；采用隨鉆固化，大部分污水和廢棄物經分離處理后可用罐儲存，供井隊二次利用，少量污水（完鉆后泥漿罐清罐污水）需要外運，外運污水不到四分之一，大大減少了轉運費用。

（3）傳統(tǒng)固化工藝的污泥固化效果難以達到規(guī)范要求，就地平整后，影響井場渣石鋪墊效果，有的需要倒運，下雨沖刷后有污水滲出造成污染，且固化位置不宜作為鉆機主基礎承載地基；隨鉆固化后的固化體是以鈣礬石、鹽、水化硅酸鹽為主的具有一定強度的固體，可用作場地鋪墊，就近就地消化。經對固化體浸泡液（浸泡24小時）觀察發(fā)現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)水中有漂浮油脂,浸泡液無色透明，比傳統(tǒng)固化物效果好。

（4）用傳統(tǒng)固化工藝在老井場開挖排污池，不利于地下管線和電纜的保護，不利用再次布井；隨鉆固化工藝不用開挖排污池，有利于地下管線和電纜的保護，有利用再次布井。

5 結語

油氣田處于生態(tài)環(huán)境極為敏感，環(huán)境保護尤為重要，鉆井污水和固體廢棄和盤托出對環(huán)境污染性極強，不宜直接排放，若直接回灌易造成地層的污染、淺層地下水源的污染。采用隨鉆固化處理技術既可滿足鉆井有效面積的使用最大化,又取消了污水池(既消滅了污染源),達到“零排放無污染”標準，真正實現(xiàn)現(xiàn)場清潔化生產。

根據(jù)井場布置、鉆井廢棄物、鉆井作業(yè)流動性、臨時性、分散性等特點，采用物理化學綜合處理利用技術，利用模塊化組合技術優(yōu)化處理工藝，整個隨鉆廢棄物處理系統(tǒng)分廢棄物收集、固液分離固化、污水處理三個模塊，盡可能實現(xiàn)零落地、可移動隨鉆處理，滿足鉆井作業(yè)清潔生產的要求。

（1）隨鉆廢棄物處理技術是伴隨鉆井施工就進行對鉆井廢棄物進行治理，是過程處理與終端處理的統(tǒng)一結合；

（2）隨鉆廢棄物處理技術針對鉆井完井整個過程，滿足施工現(xiàn)場不同情況下對所產生的固體及液體廢棄物進行處理；

（3）隨鉆廢棄物處理技術保證鉆井施工過程清潔生產，實現(xiàn)廢棄物的零排放；

（4）隨鉆廢棄物處理技術能夠對鉆井施工從井底出來的鉆屑、鉆井液中固液相材料、井場沖洗用水、井場設備所遺留的油泥等進行充分治理。該技術包括鉆井廢棄物收集、固液分離和固化裝置、污水處理一體化裝置；

（5）隨鉆廢棄物處理技術具有裝置集成化程度高、操作簡單、處理量范圍大，能夠將水處理達標排放或回用，并能對固體廢棄物實現(xiàn)固化成型，固化物浸出物指標完全合格；

（6）隨鉆廢棄物處理技術具有良好的經濟效益，同時其環(huán)保社會效益都十分顯著。