钻井液废弃物

环保钻井液处理剂作用原理苏俊霖13518119856西南石油大学石油与天然气工程学院CNPC钻井液重点研究室提纲一、钻井液废弃物概述二、钻井液环评项目三、钻井废弃物处理方法四、环保钻井液一钻井液废弃物概述1.1钻井废弃物来源及组成来源•伴随钻井液而废弃的钻井液原料、各种处理剂•钻进时混入的油、钻屑、水等•设备冲洗水等成分有机物、烃类、无机盐、粘土颗粒、钻屑、加重材料有害因素油类、化学需氧量、生物需氧量、色度、悬浮物、pH、挥发酚、重金属、硫化物等•石油类主要来源于钻井设备的清洗过程•COD和色度主要来源于有机质及其分解产物•悬浮物主要来源于膨润土颗粒1.2钻井废弃物的危害污染环境、损害生物一钻井液废弃物概述1.3钻井废弃物的特点废液废液特点色度高pH高COD含量高体系稳定悬浮固相含量高重金属离子含量高一钻井液废弃物概述1.2钻井废弃物的特点固体废弃物特点组成复杂体系稳定污染指标高处理难度大易二次污染固弃物一钻井液废弃物概述二钻井液环评项目2.1环评依据水环境质量标准–GB3838-2002地表水环境质量标准–GB/T14848-1993地下水质量标准–GB5084-92农田灌溉水质标准–GB11607-89渔业水质标准–GB12941-91景观娱乐用水水质标准–GB3097-1997海水水质标准土壤环境质量标准–GB15618-1995土壤环境质量标准二钻井液环评项目2.1环评依据水污染物排放控制标准–GB8978-1996《污水综合排放标准》–GB4914-85《海洋石油开发工业含油污水排放标准》–GB18486-2001《污水海洋处置工程污染控制标准》二钻井液环评项目2.1环评依据与固体废物相关的污染控制标准GB5085.1~3-1996《危险废物浸出毒性鉴别标准》GB18597-2001《危险废物贮存污染控制标准》GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》GB18484-2000《危险废物焚烧控制标准》GB18599-2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB8173-87《农用粉煤灰中污染物控制标准》GB4284-84《农用污泥中污染物控制标准》国家四项海洋标准GB18420.1-2001《海洋石油勘探开发污染物生物毒性分级》GB/T18420.2-2001《海洋石油勘探开发污染物生物毒性检验方法》GB18421-2001《海洋生物质量》GB18668-2002《海洋沉积物质量》二钻井液环评项目2.1环评依据国际和国外组织（如ISO、API）在其石油天然气开采业标准体系中，都含有环境保护专业的标准，包括大量的单项标准。API标准中约有15%的标准为专项环保标准，另外约20%的标准涉及到污染预防与控制。国际上大部分国家都有系统的石油天然气开采污染物排放控制标准，如美国、英国、加拿大、尼日利亚等，这些标准在制订过程中，由于有石油公司的广泛参与，标准主要是基于最佳实用技术而制订的，具有显著的行业特点和地区特点，有些还有明确的工艺技术要求，便于执行、检查和评估。2.1环评依据二钻井液环评项目主要参考标准及规范–《土壤环境质量标准》–《危险废物鉴别标准》–《一般工业固体废弃物的贮存与填埋污染物控制指标》–《农用污泥中污染物控制标准》–《农用粉煤灰污染物控制标准》–《污水综合排放标准》–美国、英国、加拿大和澳大利亚等国外钻井废物管理规定和管理指南2.1环评依据二钻井液环评项目二钻井液环评项目2.2环评项目项目测试方法参考标准铅（Pb）分光光度法GB3257-11-82镉（Cd）分光光度法GB3257-11-82汞（Hg）原子荧光光度法GB5750-85砷（As）原子荧光光度法GB8538-33-87总铬、六价铬（TCr、Cr6+）二苯碳酰二肼比色法GB7466-87氟化物（F）氟试剂比色法GB7483-87化学需氧量（CODCr）重铬酸法GB11914-89生物需氧量（BOD5）稀释与接种法GB7488-87悬浮物（SS）重量法GB10911-89色度稀释法GB11903-89pH值玻璃点击法GB6920-86油石油醚萃取重量法SY2985-84生物毒性发光细菌法GB/T15441-19942.3环评指标第一类污染物允许浓度(mg/L)第二类污染物允许浓度(mg/L)铅（Pb）1.0化学需氧量（CODCr）150镉（Cd）0.10生物需氧量（BOD5）30汞（Hg）0.05悬浮物（SS）150砷（As）0.50色度80总铬（TCr）1.50pH值6～9六价铬（Cr6+）0.50石油类10氟化物（F）10污水综合排放标准(GB8978--1996)二钻井液环评项目2.3环评指标Y=BOD5/CODCr(%)Y≥2515≤Y＜255≤Y＜15Y＜5生物降解性容易较易较难难钻井液添加剂生物降解性评价标准二钻井液环评项目2.3环评指标测试方法剧毒高毒中毒微毒无毒排放限制发光细菌法EC50＜11~102102~103103~104＞104＞3×104钻井液添加剂及完钻井废弃物生物毒性评价标准二钻井液环评项目二钻井液环评项目2.3环评指标项目最高允许含量烃类含油添加剂及体系1.0%不含油添加剂及体系3000mg/kgpH6~9钻完井液废弃物烃类评价标准固弃物中重金属评价标准项目最高允许含量（mg/kg）酸性介质中（pH＜6.5）中性和碱性介质中（pH≥6.5）Cd520Hg515Pb3001000Cr6001000As75752.3环评指标二钻井液环评项目三钻井废弃物处理方法废弃物收集模块固液分离固化模块污水处理模块钻井系统（平台）固液分离固化处理3.1处理模块类别指标内容物理性水质指标水温、色度、臭味、固体含量、泡沫等固体物质按存在形态的不同可分为悬浮的、胶体的和溶解的三种化学性水质指标无机物指标：pH、碱度、植物营养素（N、P）重金属离子、无机盐等；有机物指标：总需氧量（TOD）、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总有机碳量（TOC）等生物学水质指标总大肠菌群数、病毒、细菌总数等3.2废液处理水质指标三钻井废弃物处理方法三钻井废弃物处理方法3.2废液处理物理净化：水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀于挥发，是浓度降低，但总量不减。化学净化：污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚等过程使存在形态发生变化，浓度降低，但总量不减生物化学净化：污染物通过水生生物特别是微生物的生命活动，使其存在形态发生变化，有机物无机化、有害物无害化，从而使污染物的浓度降低、总量减少。废水处理方法处理原理具体方法物理处理法利用物理作用来分离废水中呈悬浮状态的污染物质筛滤法、沉淀法、气浮法、蒸发浓缩法、离心分离法、超滤法、反渗透法化学处理法利用化学反应的作用来处理水中溶解性的污染物或胶体物质中和法、氧化还原法、混凝法、电解法、吹脱法、萃取法、吸附法、离子交换法、电渗析法生物处理法利用微生物的作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被分解和生物利用好氧生物处理（活性污泥法、生物膜法、生物氧化塘、湿地及土壤处理等）和厌氧生物处理。3.2废液处理废水处理方法（按处理原理分类）三钻井废弃物处理方法三钻井废弃物处理方法浮渣污泥回用排放预处理电絮凝浮选过滤污水电絮凝浮选法利用电化学原理，通过电絮凝浮选装置，在钻井废水中通入直流电，利用可溶性阳极(如Al、Fe)电解后产生的氢氧化物起絮凝作用。然后通过絮凝剂和气泡的吸附、电中和作用，使污染物絮凝沉降或上浮，达到分离和去除污染物的目的。该方法操作简单，无须另加絮凝剂，且易于自动化控制。缺点是处理成本高，并且需要经常更换电极。3.2废液处理絮凝-气浮-过滤法在钻井废水中加入浮选剂进行絮凝，然后在气浮池中通过空气压缩释放产生的微小气泡将絮凝物携带上浮，再将分离水经过砂滤和活性炭吸附，达到净化的目的。絮凝-气浮-过滤工艺简单、效率高、处理水质较好，但处理费用较高，且气浮方式各具优缺点。一般需根据处理量、水质特点和要求等方面综合进行选择。污水污泥（废油）絮凝剂反应罐气浮分离器砂滤器活性炭吸附溶气塔出水3.2废液处理三钻井废弃物处理方法排放污水滤饼填埋机械过滤减压装置机械过滤法机械过滤法是以聚酯纤维物作为过滤材料，在减压条件下过滤钻井废水，待滤饼干化后再进行填埋。这是一种先进的钻井废水处理工艺，具有操作简便和处理后水质好等特点。但对过滤材料的要求严格，目前仍属于研究和试用阶段。3.2废液处理三钻井废弃物处理方法浓盐水污水纯净水滤饼填埋机械过滤油水分离过滤吸附反渗透油类过滤-吸附-反渗透法过滤-吸附-反渗透法通过污水池中的过滤器进行分离，然后通过油水分离器及吸附装置分离出油类，再利用反渗透装置处理后可获得洁净的水流。该方法处理效果好，出水水质甚至可达到饮用标准。但由于处理成本昂贵，应用受到了限制。3.2废液处理三钻井废弃物处理方法污水絮凝剂絮凝剂回用排放混合离心沉淀混凝沉淀化学絮凝-强化固液分离法化学絮凝-强化固液分离法是目前国内外钻井废水处理中最普遍使用的一种方法。该法将化学絮凝和强化固液分离结合起来，可显著提高絮凝质量、絮体密度及结合强度。该法相应的工艺技术最成熟，因此被广泛应用。3.2废液处理三钻井废弃物处理方法有机污泥钻井废水（搅拌或滚动式负压加热）反相破乳剂絮凝剂Fenton试剂水负压热力法研选反相破乳剂和无机高分子絮凝剂，并借鉴海水淡化工艺特点，在此基础上提出了破乳-絮凝-深度氧化（可选）一锅法负压热力法的治理研究方案。3.2废液处理三钻井废弃物处理方法3.3废固处理方法微生物处理选育具有高效降解能力的微生物复合菌群，通过微生物在废弃物中原位生长繁殖，经过复杂的生物、化学过程，对废弃物的有害成分降解转化，使其脱毒、脱胶、脱盐碱、脱水，达到无害化处理。优点：不增加其它物质，降解后环保效果好。缺点：时间长、菌种不具有广谱性。三钻井废弃物处理方法物理-化学脱附添加合适类型的化学处理剂将固体废弃物中的有机质、油等脱附下来。优点：理论上能够脱附所有有害物质缺点：每一口钻井的泥浆成份相当复杂，不同时段所产生的污泥必须及时有针对性的配置化学药剂（混凝剂、絮凝剂）等来处理，现场实际操作难度很大。3.3废固处理方法三钻井废弃物处理方法固化适当使用固化剂，将固相污染物相对稳定的固定在固化体中，降低固化体的沥滤性和迁移作用，并对固化体进行转移，或在固化体上直接覆土还耕造林等。①固化物抗压强度测试——能够按照相关规定，符合标准；②固化物侵蚀后水质检测——能够按照相关规定，符合标准；③污水水质分析——污水蒸发或回收利用。优点：适用范围广缺点:只是延缓了污染环境的时间而已，并没有彻底解决污染问题。二次污染3.3废固处理方法三钻井废弃物处理方法热处理：焚烧、电磁波处理、蒸馏脱液---干燥----热解电磁波处理利用光波、电磁波和微波的综合热效应，可对固废中的有机质、油等实现降解、气化、分离。优点：外加药剂少缺点：电磁污染3.3废固处理方法三钻井废弃物处理方法物理吸收法（类似脱硫工艺）：如LERT技术在尽量脱液的固废中加入有机化合物为溶剂，在高压、低温下油溶解于溶剂内，使固废物“甜化”并与溶剂分离。吸收油的溶剂在另一塔器内，改变工艺条件（加热、降压、汽提等）释放油，使溶剂恢复吸收能力，使脱油过程循环持续进行。物理溶剂再生时所需的加热量较少。3.3废固处理方法三钻井废弃物处理方法三钻井废弃物处理方法焚烧：焚烧处理方法，能使废固的全部有机物质、病原体等氧化、热解，彻底破坏，是最彻底的减容化、无害化和资源化的处理方法。缺点：常规污泥垃圾焚烧处理设备有鼓泡式流化床、循环流化床、回转焚烧炉，都是要有固定场地、固定污泥垃圾特性、固定大容量垃圾及大吨位的焚烧设备，并且不能防止焚烧过程中各种有害物质的产生，因此根本不适用钻井污泥处理处置方式。高温热解钻井污泥技术是一种高温热解处理技术，使污泥的全部有机质、病原体等物质在高温下氧化、热解并被彻底破坏，并能有效防止有毒有害物质的产生。三钻井废弃物处理方法工艺流程一：污泥干燥离心脱水（油）器该工艺流程采用