[发明专利]水基体系钻井废泥浆固液分离工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开采钻探钻井泥浆处理技术，更具体地说，是涉及一种分离处理石油天然气开采钻探过程中的水基体系钻井废泥浆的技术。

一、背景技术

在石油与天然气的开采及钻探过程中，会产生大量的钻井废泥浆。钻井废泥浆的成分比较复杂，主要是由粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及岩屑等组成的多相悬浮物。由于钻井过程使用的泥浆中加入有多种化学物质，如合成高分子化合物、重金属离子处理剂等，钻井泥浆中的污染有害物质严重超标，威胁人们的生存环境。随着人们生活水平的提高和环保意识的加强，钻井泥浆对环境的危害和影响越来越备受关注，而钻井泥浆的无害化处理长期得不到有效解决，已经成为困扰石油、天然气开采行业的环保难题。目前许多国家都已将钻井泥浆的无害化处理列为环保的一个重要项目来研究，寻找经济和环境上都能够接受的优化处理体系，以消除或减轻钻井废泥浆对环境污染。随着国家减排要求的日益严格，水基体系钻井废泥浆无害化技术的研究已经成为石油工业环境保护的迫切课题。

针对油气田的地理环境、水文、土壤、钻井液的组成及经济性要求的不同，人们对水基体系钻井废泥浆的处理已开展了不少研究工作，并取得了一定的成效，但远没有达到人们希望的理想效果。钻井废泥浆的处理技术，目前主要有：简单处理排放、注入安全地层或井的环形空间、集中处理、回填、坑内密封、土地耕作、固化、固液分离、焚烧、微生物处理等方法。这些工艺方法各有千秋。如简单处理排放、注入安全地层或井的环形空间、回填、坑内密封、土地耕作、固化、固液分离等都不能得到及时彻底治理，因为在采取这些方法处理之前，须将这些废泥浆长期存留于井场储存池，由于渗漏、溢出、淹没、储存池垮塌等原因，会对周围土壤、地下水、地表水及生态环境造成污染，甚至导致污染事故。集中处理和焚烧处理，处理费用大，且不符合当前国家节能政策。采取微生物处理，只能降解水基废泥浆液(废水)中的有机物，不能解决水基废泥浆中的重金属及油类的污染问题，且处理时间长，一般不能作为一种单独的处理方法，而且还没有专门用于水基废泥浆微生物处理的微生物菌种。采取微生物降解法处理钻井废泥浆液(废水)的技术还不成熟，而且关键还在于水基废泥浆固液分离技术难题没有得到很好的解决。

在现有的各种钻井废泥浆处理技术中，钻井废泥浆固液分离处理技术为业内比较看好的一种处理技术。固液分离技术就是先将钻井废泥浆进行液固液分离，之后对分离液进行进一步处理，使之达标后排放，固相可进行掩埋或采取其它方法再作进一步的处理，所以固液分离技术的突破是钻井废泥浆无害化处理的关键。钻井废泥浆固液分离是在化学混凝-催化氧化法基础上，结合机械方法发展起来的先进处理方法。其原理是通过对废泥浆进行脱稳、絮凝、分离，然后对分离液进行二次絮凝→脱色→沉降→过滤，液相达到排放标准外排。其工艺简单、灵活，对悬浮物、胶体物质去除率高。废泥浆固液分离是钻井废泥浆处理的一个重要环节，钻井废泥浆如果真正实现工业化的、有效的固液分离，接下来的处理工作将变得比较容易。

目前在石油天然气开采钻探过程中使用的水基体系泥浆多为难以分离的粘稠泥浆，配制泥浆所用的膨润土本身具有很强的水化能力，且泥浆中加入了大量的各种护胶剂，使泥浆中有表面活性的固体比普通污泥高得多，泥浆脱稳难度大。发明人所进行的实验研究表明，原始泥浆不能直接过滤脱水，难以实现直接固液分离，泥浆自然干结过程缓慢，即使加热90-110℃情况下，也需要10～16小时才能烘干。由于现有技术还没有找到一种经济有效的通过加入化学处理剂(如破胶剂等)改变泥浆物理化学性质，破坏其中胶体体系的稳定性，使悬浮的细小颗粒聚结成较大的物质方法，因此使得固液分离方法在废泥浆处理中没有得到广泛使用。相对于特定的泥浆体系，筛选有效的破胶剂(即破乳剂)，找到一种能有效地改变钻井废泥浆的物理化学性质，破坏其中胶体体系的稳定性，使悬浮的细小颗粒聚结成较大物质从而实现有效固液分离的方法，是水基体系钻井废泥浆无害化处理和石油工业环境保护的迫切课题，也是所属技术领域的学者和工程技术人员的历史任务。

发明内容

针对水基体系钻井废泥浆无害化处理现有技术存在的问题，本发明的目的旨在提供一种新的水基体系钻井废泥浆固液分离工艺方法，以解决水基体系钻井废泥浆因胶体体系稳定性，难以有效地进行固液分离，实现无害化处理，不能从根本上解决水基体系钻井废泥浆对环境危害的问题。