[发明专利]废弃钻井液的破胶成核处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是一种废弃钻井液的破胶成核处理工艺。

背景技术

在油气田钻井过程中，广泛使用钻井液以起到携带和悬浮岩屑、护壁、冷却及润滑钻具等作用。在钻井过程中，人们会根据所钻探的地层构造和深度不同，在钻井液原浆配制时加入膨润土和分散剂，或加入大量的有机高分子物质，如矿物油、植物油、原油、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、磺化沥青、磺化酚醛树脂等作为增粘剂、降滤失剂和润滑剂等，随时调整钻井液的流变性。钻井液本身是一种极为复杂的分散体系，它以膨润土、水(或油)为基础，并辅以各种化学助剂使其分散形成一种稳定的分散体系，其颗粒粒径一般在2微米到100微米之间，具有胶体特性，有相当的稳定性。

含有多种化学药剂的钻井液原浆经过在地下数千米的高温高压作用后，从地下携带出大量的岩屑和砂石，从井口排出，成为浓浆状的油气田废弃钻井液。加之在钻井施工时，钻井液循环使用，泥浆中的固体颗粒经过无数次的剪切与摩擦，在分散剂的作用下会形成一个成分更复杂的亚微米颗粒占多数的稳定的胶体体系，在井壁上形成一个致密的泥饼层，韧性较好，起到很好的护壁作用，并且还有很好的可压缩性。

由于各种添加剂的带入，以及钻屑和地层矿物的引入，废弃钻井液中含有多种有害物质，如一些对生物存在潜在的毒害作用的盐及重金属元素，是典型的危险废弃物。废弃钻井液中污染物质负荷极高，并呈胶体状态，加上钻井液的护胶作用，成为特殊的稳定体系，在水体中长时间不能沉淀，导致水体生态破坏且影响水体功能。钻井废弃液中COD超标几十到几百倍，排入水体可能造成水体发黑发臭；油类物质的含量为每升几十毫克到几万毫克。用木质素磺酸盐处理的钻井液中亚微米颗粒(胶体颗粒粒径小于1μm)约占全部固体颗粒的总数的80％；即便不是分散型的分散体系，亚微米颗粒也占全部固体颗粒的13％以上。

目前对废弃钻井液研究较多的处理方法主要有固化处理与混凝沉淀后的固液分离处理。固化处理的原理是向废弃钻井液中加入具有固结性能的固化剂，如水泥或水玻璃，使其转化成类似混凝土的固化体，固结其内的有害成分，如中国专利200610002900.5《一种废弃钻井液的固化方法》。这种固化处理费用较高，每口井都需建泥浆池，占地面积大，因加入固化物，也会使其在原液排放量的基础上再增加30％体积，且固化处理过程中需要使用破稳剂、助凝剂、固化剂，处理效果较复杂，所有添加物与污染物最终都会保留在固化体中，并未真正处理，存在二次污染环境的隐患。

现有的固液分离处理多借鉴污水厂活性污泥脱水工艺，即向废弃钻井液中先均匀加入聚合氯化铝等凝聚剂后，再均匀加入阳离子聚丙烯酰胺等絮凝剂。凝聚剂起到压缩双电层和电中和作用，絮凝剂起到卷扫和网捕作用，使得很小的胶体颗粒成为较大的混凝颗粒，整个体系的pH值几乎无变化；然后利用抽滤、压滤或者离心进行固液分离。但是，活性污泥与废弃钻井液存在显著的不同。活性污泥是利用微生物处理污水工艺中，各种细菌、真菌、原生动物和少量的后生动物自身的生长和繁殖所生成的微生物，有机物含量大约占总重量的70％；活性污泥本身有自絮凝性，因而在添加凝聚剂与絮凝剂后，能迅速絮凝。但是废弃钻井液为胶体形态，含有大量的无机亚微粒子和部分高粘性有机助剂，如果使用常规凝聚剂，凝聚剂在起压缩亚微粒子胶体双电层作用时，会遇到环绕在亚微粒子周围的高粘性高分子有机物界面膜的阻碍，同时常规絮凝剂的吸附架桥和网捕作用也会减弱，因而反应后会形成具有很大可压缩性的细小混凝颗粒，这种胶体状的废弃钻井液并不能形成类似于活性污泥所能形成的较大尺寸的混凝体颗粒。经过上述工艺处理后的废弃钻井液在固液分离时，基于钻井液自身所需要达到的降滤失和护井壁功能，首先接触滤网的混凝颗粒会瞬时在滤网表面形成一层很薄的可压缩性滤饼，此滤饼层非常致密，几乎无滤液流动通道，加之高粘度高分子有机物质粘结堵塞滤网的网孔，使得固液分离无法实现。大量的工程实践也表明，采用常规的添加凝聚剂和絮凝剂的混凝工艺进行处理的废弃钻井液，后道工艺无法采用机械方法实现固相与液相的分离。

发明内容

本申请人针对上述现有工艺不能实现废弃钻井液固液分离的缺点，提供一种工艺合理的废弃钻井液的破胶成核处理工艺，从而从实现对胶体状态的废弃钻井液的破胶，采用机械方法实现固液分离。同时减少了二次污染的可能，且处理费用低、处理效率高。

本发明所采用的技术方案如下：

一种废弃钻井液的破胶成核处理工艺，包括以下步骤：

第一步：调整废弃钻井液的浓度，稀释至含固量为10～20％的重量比；