14-钻井液废弃物处理技术及应用

钻井液废弃物处理技术及应用2014年全国钻井液完井液技术交流研讨会中石油长城钻探工程有限公司钻井液公司二○一四年十月张振华目录一、油基钻井液废弃物处理技术及应用1.概况2.基本原理与流程3.设备工艺及特点4.现场应用二、水基钻井液废弃物处理技术及应用1.概况2.基本原理与流程3.设备工艺及特点4.现场应用三、结论和建议油基钻井液市场油基钻井液废弃物处理技术及应用国际钻井液市场中油基钻井液约占1/3，主要集中在北美、委内瑞拉、阿尔及利亚、印度尼西亚等地区,其中，委内瑞拉全油基钻井液市场占到60%以上。随着超深井、大位移井、页岩气井和海洋钻井数量的日益增多，油基钻井液的市场份额将逐年增加。因此，含油岩屑的处理服务具有很大的市场空间。排放标准油基钻井液废弃物处理技术及应用国家或机构排放标准美国禁止含柴油钻屑排放，个别水域的钻屑含油量可以放宽至5%加拿大禁止整体排放废钻井液；含油钻屑排放时油含量不得大于3％(干质量)英国排海钻屑含油量必须低于1％挪威钻屑含油量必须低于10％荷兰含油钻屑必须通过生物毒性试验证明符合标准才能排放法国要求排海钻屑含油量必须低于5％(个别地区为10％)中国《海洋石油勘探开发排放限值》中规定排放物的含油量应小于1%，《钻井废液与钻屑处理管理规定（暂行）》（中石油）。OSPAR（奥斯陆—巴黎公约）该机构规定向海洋排放钻屑中的残留矿物油的含量要低于1%，陆地排放钻屑中的残留矿物油含量不得高于2%。处理方法油基钻井液废弃物处理技术及应用种类国内外废弃物处理方法优缺点优点缺点固化处理法设备简单、施工简便、处理成本低无法再利用基油，有毒矿物油及处理剂的处理效果不佳，不能完全满足环保要求。固液分离处理回收再利用法可实现随钻不落地处理，基油可以回收再利用处理后的钻屑含油量在5%-8%左右，仍需要进行填埋固化处理。化学清洗法设备简单，条件温和仅能清洗钻屑表面的含油量，所用化学剂存在二次污染的问题。热分馏热解析处理法回收油可用于钻井液，处理后的钻屑可直接排放需投资厂房和大量设备，能耗和费用高，并产生污染环境的废弃物。回注处理法地面污染消除彻底处理费用较高，对地层要求严格，受注入地层的限制，不能被普遍采用。焚烧法处理后的钻屑可直接排放需厂房和大量设备，处理能耗和成本高，同时污染环境。生物处理法工艺简单，无二次污染耗时长，筛选和培育合适的微生物菌种较困难。电磁波法处理速度快，油相效率高技术尚不成熟，仅停留在试验阶段基本原理油基钻井液废弃物处理技术及应用机械分离主要是利用除油剂SAS的化学洗油和立式甩干机的机械分离相结合的技术，使得油基钻井液钻屑的含油量降到5%以下，以便于后续的微生物降解。在好氧情况下，添加适量的微生物营养剂、活化剂和pH值调节剂，利用嗜油微生物将钻屑上的基础油通过生物代谢过程，分解为无害、低毒的小分子物质，如CO2,NO2andH2O。生物修复工艺流程油基钻井液废弃物处理技术及应用设备参数油基钻井液废弃物处理技术及应用设备名称技术参数数值数量甩干机转速896rpm1个筛网尺寸28寸筛网尺寸0.2~0.5mm最大处理能力40t/h离心机主机额定转速1480-3000rpm1个辅机额定转速1440rpm最大处理量30m3/h螺旋推行器长度11m3个功率11kw输送能力20m3/h微生物处理系统1套检测系统1套技术特点油基钻井液废弃物处理技术及应用可实现连续不落地处理；可实现油基钻井液回收；处理后钻屑含油量：≤1%；成本低，环境友好；处理后钻屑可达标排放。微生物深度处理可将基础油降解为无毒物质，无二次污染；现场应用油基钻井液废弃物处理技术及应用井号钻井液类型地质情况钻屑量m3含油量处理时间d处理前处理后Fudong-081W/O泥岩、砂岩973.16%1.17%10JH-9W/O泥岩516%1.08%15Su53-74-21HGW-AMO泥岩3323.5%1.53%30Su10-32-45HGW-AMO泥岩329.12%1.89%60Su53-82-50HGW-AMO泥岩3524.8%1.61%40机械微生物处理技术应用情况生物降解效果施入混合添加物10天后降解效果油基钻井液废弃物处理技术及应用40天后降解达标现场应用现场应用油基钻井液废弃物处理技术及应用设备场地布局现场应用油基钻井液废弃物处理技术及应用微生物处理场地目录一、油基钻井液废弃物处理技术及应用1.概况2.基本原理与流程3.设备工艺及特点4.现场应用二、水基钻井液废弃物处理技术及应用1.概况2.基本原理与流程3.设备工艺及特点4.现场应用三、结论和建议基本情况水基钻井液废弃物处理技术及应用国内在钻井过程中基本采用水基钻井液进行施工，产生的废液和钻屑是造成环境伤害的潜在污染源之一，若处理不当，将会造成地下水和地表土污染，影响周围居民的正常生活，是钻井进行“清洁化生产”急需解决的问题。国际市场上钻井液服务承包商为市场开发的需要，实行钻井液-废弃物处理一体化综合技术服务，从而形成技术壁垒，提高市场准入门槛。目前情况水基钻井液废弃物处理技术及应用1、排污坑收集存储岩屑、废弃钻井液及污水，存在废弃物渗漏/溢出致使环境污染的隐患；2、排污坑建设需进行征地、建设、防渗处理和恢复地貌，花费大量人财物；3、排污坑的废弃物无法及时有效处理，容易影响周围环境；4、目前的坑式固化技术不能达到国家环保要求，固化后的体积过大。处理方法水基钻井液废弃物处理技术及应用处理方式主要适用范围优缺点对比环境敏感性钻井液体系固化处理中淡水基/低盐度/油基钻井液及钻屑优点：完井后施工，成本较低，处理时间短；缺点：废弃物处理后体积增大简易回填低普通淡水钻井液及岩屑优点：操作简单，成本低廉缺点：未消除有毒污染物，存在污染隐患密封回填油基、盐基钻井液及岩屑回注处理高各类钻井液及钻屑优点：彻底消除地面污染缺点：设备复杂，成本高，受限于地层物性固液分离高水基及油基钻井液优点：随钻处理，无需开挖钻井液坑，回收利用水相缺点：设备租赁成本较高，需要终端处理生物处理中含油钻屑、污泥优点：环保、经济缺点：选择降解菌困难，降解时间受环境影响大基本原理水基钻井液废弃物处理技术及应用脱液减量技术废弃水基钻井液经过调节pH值后，利用破胶剂和絮凝剂来破坏钻井液形成的稳定结构，形成游离水和大块的絮体，在离心机或压滤机的作用下分离成固体和水，从而达到减少废液排放体积的目的。水基钻井液废弃物处理技术及应用配方优选钻井液体系配方聚合物钻井液破胶剂A+絮凝剂A（或C）KCl/聚合物钻井液破胶剂C+絮凝剂A（或C）钙基钻井液pH调节剂+絮凝剂B聚合物有机硅钻井液破胶剂A+破胶剂B+pH调节剂+絮凝剂A水基钻井液废弃物处理技术及应用分离污水混凝絮凝板框压滤气浮处理初级氧化絮凝分离反渗透处理高级氧化达标排放水基钻井液废弃物处理技术及应用水处理深度工艺气浮除油+板框压滤设备指标：处理量：10m³/h泥饼含水率≤60％设备情况：为自动加药、液体输送和固废输送于一体设备；设备特点：具有结构紧凑、占地面积小、自动化程度高，结构形式为立体式模块组合结构。电化学氧化设备指标：处理量：10m³/hCOD降低率：15~30％设备特点：具有结构紧凑、连续进出水处理，COD进一步降低，自动化程度高。设备情况：主要由电化学氧化系统、二次混凝系统、自动加药配浆系统、固液分离系统等组成。反渗透膜过滤设备情况：由前期过滤、膜处理、增压系统等组成，可实现反渗透处理，将COD、各种离子进一步降低。设备特点：分离效率高、能耗低、无相变、操作简便、无二次污染、分离产物易于回收、自动化程度高等优点。设备指标：处理量：10m³/hCl-：300mg/l出水COD:50mg/l高级氧化单元设备情况：由氧化剂制备系统和活性碳吸附池组成，主要用于水质COD的进一步降低。设备特点：1、设备为自动化进出水控制；2、可自动调节入水pH；设备指标：处理量：10m³/hCOD降低率：20~30%设备情况乍得Dewatering单元厄瓜多尔Dewatering单元设备参数水基钻井液废弃物处理技术及应用单元名称配套设备参数废液处理单元离心泵供液量60m3/h调速螺杆泵供液量10~20m3/h静态混合器离心机处理量40m3/h螺旋喂料机加药量25kg/h搅拌器7.5KW离心泵供液量60m3/h加料漏斗隔膜计量泵供液量0~5m3/h水处理单元混凝设备处理量8~12m3/h气浮设备处理量8~12m3/h过滤设备处理量8~12m3/h初级氧化设备处理量8~12m3/h絮凝分离设备处理量8~12m3/h反渗透设备处理量8~12m3/h高级氧化设备处理量8~12m3/h技术特点水基钻井液废弃物处理技术及应用采用不落地随钻处理方式，符合钻井施工的“清洁化生产”模式；注重废弃物处理的过程控制，可以减少废弃物的最终排放量；废液经过脱液减量产生的分离水可回用于钻井生产，充分利用水资源；该技术实现了钻井废弃物与自然环境的有效隔离；该成套设备为撬装式结构，可连续进行废液的固液分离作业。目前，长城钻井液公司在厄瓜多尔为ANDES公司进行了3口井废弃物处理服务，该项技术的处理能力可达到150~180m3/天。井号钻井液类型井深/m废液处理量/m3岩屑处理量/m3污水处理量/m3Mariann42聚合物钻井液3311.2m357823581828Mariann46聚合物钻井液2897.5m188914301208MariannSur4聚合物钻井液3560.8m399820002639现场应用(厄瓜多尔)水基钻井液废弃物处理技术及应用厄瓜多尔回注水标准参数单位范围pH6–7.5含油量ppm50固体悬浮物ppm70沉淀物%0漂浮物0H2Sppm2细菌Col/ml0现场应用(厄瓜多尔)水基钻井液废弃物处理技术及应用岩屑浸出液的标准参数单位范围pH值6pH9电导率μS/cm4000总碳氢化合物mg/l1多环芳烃mg/l0.003Cdmg/l0.05Crmg/l1.0Vmg/l0.2Bamg/l5现场应用(厄瓜多尔)水基钻井液废弃物处理技术及应用32现场应用（厄瓜多尔）施工现场水基钻井液废弃物处理技术及应用目前，长城钻井液公司已中标乍得CNPCIC、Global和台湾中华石油OPIC三个水基废弃物处理项目。其中CNPCIC项目已于9月17日起，在BaobabS1-11、BaobabN1-14和BaobabN1-18等3个处理场同时进行作业；Global正在开展随钻处理作业；台湾中华石油将于11月份开始施工。现场应用(乍得)水基钻井液废弃物处理技术及应用项目标准值实际值含油量mg/l≤300.46pH6-94.77BODmg/l＜25/CODmg/l＜1257.2TSSmg/l＜3533Phenolsmg/l0.5N/ASulfidemg/l1N/ACImg/l＜60051.5THMmg/l＜50.211水处理情况项目标准值实际值油含量g/l≤501.4Asmg/l≤755Hgmg/l≤0.80.1Crmg/l≤6004.3Cumg/l≤1502.5Znmg/l≤6001.9Nimg/l1501.3Pbmg/l＜3750.8Cdmg/l≤30.4pH≥67.2Humidity≤40%38岩屑处理情况现场应用(乍得)水基钻井液废弃物处理技术及应用施工现场现场应用(乍得)水基钻井液废弃物处理技术及应用井号处理污水（m3）回用污水(m3)转运污水(m3)固化处理（m3）AZNN-007(GW261)1600950500450AZNN-008(GW262)12271450780670AZNN-015(GW261)2200821446375AZNN-016(GW107)186513402301110AZNN-018(GW262)1930905260645AZNN-022(GW261)165018726971175AZNN-023(GW107)1740865700165AZNN-024(GW220)201019958551140AZNS-027GW262）1390825450375现场应用(伊朗