洗井泥浆处理技术研究及应用

刘国良，陈 恒，樊启国

（川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，陕西西安 710018）

洗井泥浆处理技术研究及应用

刘国良，陈 恒，樊启国

（川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，陕西西安 710018）

通过对长庆油田气井洗井泥浆性能的分析，确定了化学固液分离-压滤固化方法来处理洗井泥浆的思路，优选破胶剂、絮凝剂，确定了适用的泥浆处理配方。现场泥浆处理试验3井次，处理洗井泥浆340 m3，处理出的液体和固化体浸出液的各项环境指标均达到排放标准，处理后的液体能够配制胍胶压裂液，其性能满足现场压裂施工要求。

长庆油田；泥浆；破胶；絮凝

长庆油田气井预探井部分采用泥浆完井，在试气施工前，需要用清水洗井，将泥浆置换出井筒，洗井泥浆含有黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系，危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离子（汞、铜、砷、铬、锌及铅）和重晶石中的杂质[1-3]。目前泥浆处理方法包括简单处理排放、回填、焚烧、坑内密封、回注、土地耕作、固液分离、微生物处理等[4-11]。其中固液分离法是减少泥浆废弃物排放量，提高水的循环利用率和解决环境污染问题的较好技术之一，其原理是通过加入破胶剂和凝聚剂改变泥浆的物理、化学性质，破坏泥浆的胶体体系，促使悬浮的细小颗粒聚结成较大的絮凝体，再由压滤机等机械手段达到固液分离的目的。

表1 洗井泥浆的基本性能

表2 洗井泥浆浸出液主要污染物指标

1 长庆油田洗井泥浆性质研究

长庆油田洗井泥浆为无固相、低固相聚合物体系。室内对洗井泥浆进行了分析（见表1），泥浆呈黏稠态流体状，密度低、含水率较高、黏度高。对泥浆浸出液分析可知（见表 2），其色度、CODcr、pH 值、悬浮物等严重超标。

2 室内试验

2.1 破胶剂的优选

破坏泥浆的稳定性主要是改变黏土颗粒性质，破胶剂主要是阳离子型强电解质，通过电离出的阳离子来中和颗粒表面负电荷，降低颗粒Zeta电位，减少颗粒间的斥力，使其聚结，稳定性减弱或失去稳定性，使其残渣与水分离[4]。选取4种破胶剂对长庆油田洗井泥浆进行筛选试验研究。

取500 mL洗井泥浆于烧杯中，加入等量的破胶剂，充分搅拌，让破胶剂迅速分散在洗井泥浆中。随着破胶剂的加入，实现稳定胶体的破胶，洗井泥浆中慢慢地形成较多的絮体。进行离心分离后，不同破胶剂处理洗井泥浆的试验结果（见表3）。试验表明：四种破胶剂均有破胶效果；从出水pH、色度、出水率对比可以看出，ZD破胶剂最好，因此选择ZD破胶剂进行优化处理。

取相同体积的洗井泥浆500 mL，在相同的搅拌条件和加药方式条件下，选择出最佳加入量（见表4），ZD破胶剂试验结果表明：500 mL样品加入破胶剂1.0 g～1.2 g时效果较好，泥浆残留物已经大部分失去了水溶性。

2.2 絮凝剂的优选

絮凝剂的主要作用机理是带有正电性的基团中和泥浆中的高分子材料阴离子基团形成离子对，降低高分子链内、链间的斥力，使高分子链发生卷曲，将失稳的黏土颗粒包裹起来并从泥浆液中分离出来[7]。絮凝剂原料通过大量的探索试验从对泥浆中有明显效果的处理剂中，挑选出4种常见的、价格较低的工业商品，聚丙烯酰胺、碱式氯化铝、硫酸铝、ZD絮凝剂4种进行比较优选。絮凝试验结果（见表5），优选出ZD絮凝剂。

表3 不同破胶剂处理效果

表4 ZD破胶剂加入量确定

表5 不同絮凝剂处理效果

表6 ZD絮凝剂加入量确定

将ZD絮凝剂加入洗井泥浆中，适当搅拌、静置，选择出最佳加入量（见表6），ZD絮凝剂试验结果表明：200 mL样品添加絮凝剂在0.2 g～0.25 g时效果较好。

3 现场试验

长庆油田3口气井开展了现场试验，现场处理洗井泥浆340 m3，分离水（见表7）和滤饼浸出液监测结果中各监测项除pH其他项均符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准限值要求。

工艺流程：根据泥浆黏稠情况进行稀释搅拌均匀，加入破胶剂和絮凝剂，通过压滤机处理得到的分离水进行回用，得到的滤饼进行下一步处理（见图1～图3）。

图1 试气现场洗井泥浆处理流程

图2 处理前后固相对比

图3 处理过程中分离水与处理前后液相对比

表7 X井泥浆分离水分析

表8 滤饼浸出液分析结果

表9 泥浆处理水、清水与胍胶配液的耐温耐剪切性能对比表

将压滤处理得到的滤饼放置7 d后，将滤饼样品放入烧杯中，加入一定量的蒸馏水，浸泡7 d后，进行返浆试验，并观察返浆过程中出现的现象。7 d后将滤饼取出，对浸出液进行化学分析试验，分析其主要的环境污染指标，其结果（见表8）。

使用泥浆分离水与压裂常用的胍胶进行配液，室内试验结果表明分离水配制得到的压裂液体系的耐温耐剪切性与清水配制的压裂液性能接近（见表9），均能满足压裂施工要求。

4 结论

（1）长庆油田试气现场洗井产生的泥浆具有黏度大，含水率高，是一种典型的黏稠状胶体。泥浆的色度、CODCr、pH、石油类、悬浮物含量等严重超标。宜采用固液分离-压滤处理工艺。

（2）通过室内的试验研究，综合考虑泥浆的分离水质，优选出ZD破胶剂、ZD固化剂来处理洗井泥浆。

（3）长庆油田试气现场洗井泥浆处理采用固液分离-压滤处理工艺可行，处理后的水和滤饼浸出液达到国家二级《污水综合排放标准》（GB8978-1996），与胍胶配液满足压裂施工要求。

［1］ 王寿光.油田钻井废弃泥浆工业化在利用技术研究［J］.油气田地面工程，2002，21（4）：69-70.

［2］ 赵吉平.废弃钻井物的二次利用和无害化处理［J］.石油钻探技术，2003，31（1）：37-39.

［3］ 周迅.废钻井液的处理技术综述［J］.油气田环境保护，2001，11（4）：10-12.

［4］ 张建国.固液分离法处理废钻井液的实验研究［J］.油气田环境保护，2001，11（1）：30-33.

［5］ 张军，汪建军，袁海，罗建生.川西油气田钻井污水及废弃泥浆固化处理技术［J］.天然气工业，2005，32（11）：28-29.

［6］ 赵雄虎，王风春.废弃钻井液处理研究进展［J］.钻井液与完井液，2004，21（2）：45-50.

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［8］ 王凯，等.油田钻井废弃泥浆处理工艺研究［J］.工业用水与废水，2016，47（5）：56-58.

［9］ 李斌，孙根行.废弃钻井泥浆脱水工艺实验研究［J］.工业安全与环保，2013，39（3）∶90-93.

［10］ 尹亚君，谢海燕，王博远，等.塔河油田钻井废弃泥浆无害化处理技术研究［J］.环境科学与管理，2014，39（1）：90-93.

［11］ 董仕明，王平全，陈志勇，等.油气田钻井废弃泥浆处理技术［J］.天然气工业，2008，28（2）：87-89.

Research and application of the well-flushing mud treatment technology

LIU Guoliang，CHEN Heng，FAN Qiguo
（Downhole Service Company of Chuanqing Drilling Engineering Company Limited，CNPC，Xi'an Shanxi 710018，China）

Based on the analysis of the performance of the well-flushing mud in Changqing oilfield,the idea of solid-liquid separation-pressure filter curing method to treat the mud was discussed.The gel breaker and flocculant were selected,and the suitable mud treatment formula was determined.The treatment of mud had added up to 340 m3in three gas wells.The treatment fluid and solidified of the leaching solution can reach discharge standards.The treatment fluid was suitable for the preparation of alkali fracturing fluid and its performance can satisfy use requirements of fracturing construction.

Changqing oilfield；mud；breaking；flocculation

TE254.4

A

1673-5285（2017）07-0079-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.018

2017－06-16

刘国良，男（1969-），高级工程师，硕士，现从事试油气压裂工艺技术研究工作，邮箱：xianlgl@163.com。