[发明专利]一种钻井废液化学强化固液分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田钻井技术领域，特别涉及一种钻井废液化学强化固液分离方法。属于石油工业的油气田地面工程技术。

背景技术

在石油天然气开发生产过程中，钻井作业产生大量钻井废液。随着钻井深度增加和难度加大，钻井液中加入的化学添加剂的种类和数量也越来越多，钻井废液的成分也变得越来越复杂，其中含有的烃类、无机盐、高分子聚合物、重金属等成分，一旦因处置不当进入周边环境，将带来严重的生态环境影响。目前，《国家危险废物名录》已明确将钻井废液列入其中，面对日益严格的环境标准，钻井废液的处理处置问题亟待解决。

钻井废液的传统处理方式有循环利用、固结处理、回注处理等。循环利用技术是通过对不同类型的钻井液分类管理，将部分优质钻井液去除掉大颗粒固相杂质后，添加辅助药剂重新应用于其它油井的钻探过程，但是该技术的应用受到施工布井和钻井液循环次数的限制。固结处理方式一般采用固结剂、粉煤灰等材料，同钻井液混合固结，然后覆土填埋或者用于铺设井场和道路，该技术由于大量加入固化剂，废弃物总量和处理成本大幅增加。回注处理则对地层条件要求较高，且存在污染地下水环境的风险。上述处理方法，难以妥善解决钻井废液高稳定性、高污染负荷的问题，导致处理成本较高、适应性较差。因此，破坏其稳定结构，降低污染负荷是实现钻井废液深度处理的关键。

目前国内部分企业已经在钻井废液固液分离处理方面开展了部分研究，中原石油勘探局钻井院在钻井废液固液分离处理剂方面进行了有益探索，西南石油大学基于该原理开发的车载移动设备可以完成钻井废水的有效处理，但是还难以实现钻井废液的有效分离。

发明内容

本发明的目的是：采用一种由脱稳剂、吸附剂、絮凝剂等组成的药剂配方，以及机械分离设备，实现钻井废液的脱稳、减量和固液分离，有效降低需无害化处置的固体废物体积、降低液相污染负荷和后续处理难度。

本发明采用的技术方案是：钻井废液化学强化固液分离设备由缓冲调节池1、脱稳反应池2、吸附反应池3、絮凝反应池4、卧螺离心机5、加药系统6组成。在缓冲调节池1内，将钻井废液同一定量的清水混和，降低钻井废液的塑性粘度，提高其他药剂的反应效率。经稀释调节后的钻井废液进入脱稳反应池2，由加药系统6投加脱稳剂，降低粘土颗粒粘度和剪切力，拆散联结结构，破坏其稳定状态。经脱稳反应的钻井废液进入吸附反应池3，由加药系统6加入吸附剂，进一步压缩粘土颗粒表面双电层，增加颗粒的比重和体积。经吸附反应的钻井废液进入絮凝反应池4，由加药系统6加入絮凝剂，将粘土颗粒聚结为大尺寸颗粒。经絮凝反应的钻井废液进入卧螺离心机5，在其中完成固液分离，分离固相和液相分别排放。

下面各成分以钻井废液质量100％为基准；

所述缓冲调节池1处理出液固含为5～10％，毛细抽吸时间(CST)≤2500s。

脱稳反应池(2)投加的脱稳剂配方(质量百分比，下同)为硫酸/硝酸0.3～0.5％、聚硅氯化铝0.4～1.0％、聚合硫酸铁0.2～0.3％。

吸附反应池3投加的吸附剂配方为生石灰1～1.5％、氯化钙0.5～1％。

絮凝反应池4投加的絮凝剂配方为阳离子聚丙烯酰胺/阴离子聚丙烯

酰胺/两性聚丙烯酰胺0.005～0.015％。

离心机5离心因素为2000～2200g，出泥含水率≤70％，出水固含≤0.5％，固相回收率≥90％。

所述钻井废液化学强化固液分离技术，全流程停留时间为21～28min，其中稀释缓冲阶段3～4min、脱稳反应阶段6～8min、吸附反应阶段6～8min、絮凝反应阶段6～8min。

本发明所述的化学强化固液分离方法，首先利用脱稳药剂的中和、吸附、螯合等作用机理，降低粘土颗粒粘度和剪切力，拆散联结结构，破坏其稳定状态；然后利用吸附剂的吸附性能，进一步压缩粘土颗粒表面双电层，使其处于游离状态，同时增加颗粒的比重和体积；最后利用高分子絮凝剂的卷扫、吸附、架桥作用，将粘土颗粒聚结为大尺寸颗粒，再利用机械分离装置完成固液分离。分离出泥含水率可降至70％以下，便于进一步投加固结药剂后无害化处理。因为加入各种药剂的脱稳和吸附等作用，钻井废液中的大部分污染物随粘土颗粒进入固相，残留在液相中的成分大幅度减少，有效降低了后续液相深度处理的难度，为液相的资源化回用创造了有利条件。

1.脱稳、吸附、混凝、离心技术联合应用，可以实现钻井废液高效固液分离。

2.经处理后的固相体积明显减小，含水率由90％降至70％以下，无害化处理难度降低。