随钻废弃物处理技术

贺少武 陈永生 张晓龙 王庆（中国石油冀东油田公司瑞丰化工公司，河北唐山063200）

随钻废弃物处理技术

贺少武 陈永生 张晓龙 王庆（中国石油冀东油田公司瑞丰化工公司，河北唐山063200）

1 技术背景：

钻井废弃物中存在着许多对人类有害的物质，主要有油类、盐类、可溶性重金属元素（如锌、铅、铜、镉、镍、汞、砷、钡和铬等），以及有机硫化物、有机磷化物等。如果钻井废弃物不进行无害化处理而直接排放或储存，将对周围生态环境造成巨大危害，直接或间接对动物、植物及人类健康产生危害，不利于人类对环境和经济实施可持续发展的战略目标。

钻井废弃物具有处理量大，污染物来源广，有害物量大，不易于集中处理。其中的污水具有色度高（棕褐色～黑褐色）、悬浮固体含量高（1000 mg/L～5000 mg/L）、COD含量高（1000 mg/L～50000mg/L）、有毒重金属离子含量高、pH高和体系稳定。固体废弃物组成复杂、体系稳定、污染指标高等。这些特点给钻井完井废弃物的无害化处理带来了很大的难度。

随着社会发展，人类对自身健康要求越来越高，然而人所处的环境状况却由于工业发展而不断恶化。目前，人们自身已经认识环保的重要性和改善环境的紧迫性，对环保要求也越来越高。国家相继颁发了《污水综合排放标准》、《室外排水设计规范》（1997年修订）、《危险废物鉴别标准—腐蚀性鉴别》、《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》、《环境空气质量标准》等标准规范。同时也出台了《国务院关于环境保护若干问题的决定》、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》等相关环保法律法规实施细则。各油田近年努力开展污染治理工作，并逐步完善现有的处理技术。

2 随钻废弃物处理工艺技术

随钻废弃物处理工艺技术是实现对钻完井作业过程中和完井后所产生的废弃物进行实时处理的环保新技术。

随钻废弃物处理技术的优点是实现了钻井完井作业的过程处理与终端处理的有机结合。当井场污水和废弃物一开始产生，这套系统便可启动运转。随钻废弃物处理技术的过程处理和终端处理主要由两大部分分别完成，即由固体废弃物处理和污水处理组成。

3 随钻废弃物处理系统

随钻废弃物处理装置主要是针对钻井过程中产生的固体和液体废弃物进行实时处理回收，并能对产生的固体废弃物进行洗涤净化或固化后包装转运。经处理达标后的污水可排放，也完全可回收用于井场配浆、冲洗井场设备。其系统是由三个撬装模块和一些辅助池罐组成，其中撬装模块包括废弃物收集装置、固液分离固化装置、污水处理一体化系统模块。

3.1 废弃物收集模块

3.1.1 工作原理

采用螺杆、皮带传送装置收集固控设备运转时的钻屑、泥砂、淤泥、加重剂落出物，实现密闭不落地回收处理；并且及时使用砂浆泵收集井场排水系统的污物（含油泥污水），随时进行处理。

3.1.2 配备主要设备

螺杆传输机、固液分离机、固化搅拌机、砂浆泵等。

3.2 固液分离固化模块

3.2.1 工作原理：

固液分离采用化学方法与物理方法相结合，化学方法是针对不同的钻井液体系加入相应的破胶剂、絮凝剂、混凝剂等化学药剂，实现固液分离。物理方法是通过固液分离机的过滤、挤压等物理作用，将水和含泥污水中的絮凝物分离，降低固体废弃物中的含水率，起到强化固液分离的效果。经过压滤后的固体废弃物通过高效固化机与固化剂、促凝剂、破胶剂、吸附剂、调整剂、钻屑等充分混合搅拌，进行均质固化处理。经该系统处理后的固化体强度适当，稳定性好，浸出液无色透明，可以达到GB8978-1996污水综合排放一级标准。固化体可以通过成型设备形成一定形状，便于运输和再利用。

3.2.2 固化主要技术指标及效果

针对钻井废弃物的特点，采用物理化学法进行无害化处理，采用高效固化剂，固定钻屑、粘土、泥渣和无机盐等固体成分、封闭有害成分，有效地阻止有机物和重金属盐等的渗漏、流失和扩散，阻止其对环境产生污染，固化体适应性强，硬化时间短，强度适当，水浸稳定性好，长时间在水中浸泡溶出物极少，浸泡液水质无色透明，达到GB8978-1996污水综合排放标准。

钻屑和泥浆固化达到的主要技术指标依据

⑴《水污染综合排放标准》GB8978-1996

⑵《危险废物鉴别标准—腐蚀性鉴别》（GB5085.1－1996）

⑶《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB5085.3－1996）。

固化样浸出液检测指标达到GB8978-1996一级排放技术标准：

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

3.2.3 配备主要设备和材料

主要设备：固液分离机、高效搅拌固化机、螺杆传输机、废物集收罐。

主要材料：主固化剂、促凝剂、破胶剂、吸附剂、调整剂。

3.3 废弃污水处理系统模块

3.3.1 工作原理：

运用混合反应器、固液分离机、催化氧化器、组合过滤器等设备对钻井污水进行处理，污水在混合反应器里通过添加污水处理剂进行化学脱稳、絮凝处理，将已脱稳、絮凝的废液进入固液分离机进行强制固液分离，分离出的污泥送至固液分离固化模块，进行无害化处置；分离出的废水，再经过催化氧化、组合精细过滤等处理后达标外排或回用做井场冲洗用水及配制胶液用水等。

3.3.2 污水处理主要技术指标及效果技术设计规范：

⑴《水污染综合排放标准》GB8978-1996

⑵《室外排水设计规范》（1997年修订）（GBJ4－87）；

⑶《危险废物鉴别标准—腐蚀性鉴别》（GB5085.1－1996）；

⑷《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB5085.3－1996）；

⑸《环境空气质量标准》（GB3095－96）。

排放标准：

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

PH：6～9石油类：≤5mg/L。

3.3.3 污水处理装置模块示意图：

随钻污水处理系统主要是化学处理与物理处理方法相结合，其主要部件组成有化学药剂注入泵、混合反应器、缓冲调节池、催化氧化反应器、、清水缓冲池、集成化膜法水处理单元（包括机械过滤装置、保安滤器、PVD超滤装置、纳滤装置、反渗透装置）等。

污水处理药剂通过化学药剂注入泵加入混合反应器充分混合均匀。其配方与加量针对不同的钻井完井工程流体首先作室内试验确定组分、投加量、加药顺序及现场施工工艺技术。一般常用的药剂有高效絮凝剂、助凝剂、高效污水处理剂、水质调节剂、吸附氧化剂等。

4 安全环保可行性分析

（1）传统固化需要开挖排污池，容易造成井场和环境的污染；随钻固化不需开挖排污池，污泥随排随固，固化过程污泥不落地，完钻清罐的污泥污水可通过固化工艺及时处理，避免现场遗留污泥污水现象，不会造成场地污染，达到清洁生产的目的。

（2）采用传统固化工艺，排污池需要往固定地点倒运污水，容易造成污染；采用随钻固化，大部分污水和废弃物经分离处理后可用罐储存，供井队二次利用，少量污水（完钻后泥浆罐清罐污水）需要外运，外运污水不到四分之一，大大减少了转运费用。

（3）传统固化工艺的污泥固化效果难以达到规范要求，就地平整后，影响井场渣石铺垫效果，有的需要倒运，下雨冲刷后有污水渗出造成污染，且固化位置不宜作为钻机主基础承载地基；随钻固化后的固化体是以钙矾石、盐、水化硅酸盐为主的具有一定强度的固体，可用作场地铺垫，就近就地消化。经对固化体浸泡液（浸泡24小时）观察发现，未发现水中有漂浮油脂,浸泡液无色透明，比传统固化物效果好。

（4）用传统固化工艺在老井场开挖排污池，不利于地下管线和电缆的保护，不利用再次布井；随钻固化工艺不用开挖排污池，有利于地下管线和电缆的保护，有利用再次布井。

5 结语

油气田处于生态环境极为敏感，环境保护尤为重要，钻井污水和固体废弃和盘托出对环境污染性极强，不宜直接排放，若直接回灌易造成地层的污染、浅层地下水源的污染。采用随钻固化处理技术既可满足钻井有效面积的使用最大化,又取消了污水池(既消灭了污染源),达到“零排放无污染”标准，真正实现现场清洁化生产。

根据井场布置、钻井废弃物、钻井作业流动性、临时性、分散性等特点，采用物理化学综合处理利用技术，利用模块化组合技术优化处理工艺，整个随钻废弃物处理系统分废弃物收集、固液分离固化、污水处理三个模块，尽可能实现零落地、可移动随钻处理，满足钻井作业清洁生产的要求。

（1）随钻废弃物处理技术是伴随钻井施工就进行对钻井废弃物进行治理，是过程处理与终端处理的统一结合；

（2）随钻废弃物处理技术针对钻井完井整个过程，满足施工现场不同情况下对所产生的固体及液体废弃物进行处理；

（3）随钻废弃物处理技术保证钻井施工过程清洁生产，实现废弃物的零排放；

（4）随钻废弃物处理技术能够对钻井施工从井底出来的钻屑、钻井液中固液相材料、井场冲洗用水、井场设备所遗留的油泥等进行充分治理。该技术包括钻井废弃物收集、固液分离和固化装置、污水处理一体化装置；

（5）随钻废弃物处理技术具有装置集成化程度高、操作简单、处理量范围大，能够将水处理达标排放或回用，并能对固体废弃物实现固化成型，固化物浸出物指标完全合格；

（6）随钻废弃物处理技术具有良好的经济效益，同时其环保社会效益都十分显著。