油田钻井废弃泥浆随钻固化探讨
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摘要:钻井废弃泥浆的处理受到广泛关注,化学固化法已成为各油田处理废弃泥浆的重要方法。原始固化施工方式存在很多弊端,改进施工工艺和研制新型固化设备,可以大大减少环境的污染并且节约人力、财力。
关键词:废弃泥浆无害处理固化固化设备
中图分类号:TE4文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010) 08-033-02
钻井废弃泥浆为泥状工业废弃物,经浸出液分析表明是有害工业固体废物。油田钻井作业过程中每年都有大量废弃泥浆没有进行彻底无害化处理直接埋藏在地下。钻井液在石油和天然气钻井过程中必不可少,现在为达到安全、快速钻井的目的,使用了各种类型的钻井液添加剂,而且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来越大。采用不落地方式处理废弃泥浆,通过无害化处理,从根本上解决含油泥渣无害化处理的难题,实现了危险废物处理的减量化、无害化和资源化,清除了污染源,有利于保护周围环境的土壤及地下水资源,缓解了因污染引起的工农矛盾。小型固化设备随钻固化施工,现场施工工艺简便,成本较低。
1现在施工作业弊端分析
(1)大庆地区现状是泥浆现在固化施工是在钻井施工结束后单独固化处理。
(2)原有固化方式是人工投掷药粉、挖掘机和推土机进行搅拌来施工,存在的弊端。
(3)施工人员劳动强度大,安全风险隐患大。
(4)设备动用量大,固化一个30m3大坑,至少需要12台挖掘机、推土机12台;燃油消耗量大,设备磨损严重,施工效率低,而且设备磨损造成的维护费用很高。
(5)药品搅拌不均匀,药粉成本投入大,固化效果不理想。
(6)废弃泥浆排放到泥浆坑内然后在集中处理,这种情况对环境已经造成了污染。固化不彻底导致土壤的板结(主要是盐、碱和岩盐地层的影响),对植物生长不利,甚至无法生长,致使土壤无法返耕,造成土壤的浪费,对地表水和地下水资源的污染。
从以上可看出现行固化施工比较原始,施工成本大,没有实现废弃泥浆不落地的施工标准,固化效率不高,土壤和地表水污染程度大。
2施工工艺改进
随着人们对环境保护意识的增强,各大油田废弃钻井泥浆无害化(固化)处理工作,取得了较好的社会效益,对保护我们生活的环境起到了非常重要的作用。现在钻井作业和废弃泥浆固化是两个独立的施工过程,钻机施工结束后有专门的固化队伍进行固化施工,这样施工投入大量人力物力。如果固化施工和钻井施工同时进行就可以提高效率、减少污染。
如果新型固化设备连接到现有的固控系统中,随着钻井施工过程就直接把废弃的钻井液固化,那么两个独立的施工过程合并在一起会节约很大的资金投入,把固化填埋工艺(图2)和钻井作业施工工艺(图1)合并到一起(图3)就是改进后的随钻固化工艺流程。
图1钻井作业时泥浆流程
图2废弃泥浆固化流程
图3随钻固化的流程
原有施工方式是用挖掘机搅拌,人员抛洒一定比例药剂到废弃泥浆坑中,搅拌混合均匀后候凝,候凝一段时间后,泥浆固化完毕,按照要求在固化体上层覆盖50-80cm的厚土层,完成固化过程。
随钻固化就在钻井施工过程中把振动筛、除砂除泥器排出的泥砂混合物以及完井后的废弃泥浆先经过固化设备处理然后在排到填埋坑。随钻固化施工时待处理废弃泥浆量测定要相对准确,以便确定合适的药剂加量,避免药剂加多浪费和药剂加少固化效果不好;废泥浆中有害物质含量的测量准确,根据有害物质含量不同配制不同的药粉,提高固化的效果,解决了普通人工固化导致土壤的板结(主要是盐、碱和岩盐地层的影响),对植物生长不利,甚至无法生长,致使土壤无法返耕,造成土壤的浪费问题。随钻固化提高了工作效率,废弃泥浆对环境的污染也得到有效控制。
经过工艺的改进实现了废弃泥浆的不落地固化处理,选用相应的固化剂(药粉)减少了以前的人工抛洒药粉固化施工对环境的污染,同时也减少了废弃泥浆坑的占用面积。废弃泥浆无害处理的原则:(1)阳离子沉淀剂是一种含磷酸盐的无机物,沉淀重金属离子,降低其活性,同时赋予固化物一定的肥效。(2)阴离子沉淀剂能将可溶性阴离子有机污染物变成不溶物,降低其毒性,并调节废弃物的PH值,同时与阳离子沉淀剂协同其破乳作用。(3)吸附剂具有很大的比表面积,可吸附有机物和金属离子。(4)硬化剂通过化学反应可形成立体构架的无机聚合物包裹和固定污染物,使其在外力作用下不能游离出来,降低其迁移能力,以提高无害化处理效果。固化处理后的废弃泥浆排放达能到国家相关标准,符合HES管理要求。
3固化装置
研制实验的小型固化设备具有操作简单、安装方便、维护简单等特点。整个固化系统装置大概由以下几部分组成:动力系统、吸入(输送)系统、药粉下料系统、搅拌系统、电控系统等。固化设备工作原理:
(1)钻进过程中振动筛、除砂除泥器排出的废弃泥沙混和物,使用螺旋输送器把废弃物输送到固化设备搅拌系统中和药物混合固化。
(2)完井后固控罐里的废弃泥浆被泵入到固化设备内,经过药粉泥浆的混合搅拌,固化排出。
新型的固化设备集成投料、搅拌系统能够充分混合固化剂和废弃泥浆然后排放到固化坑中填埋,这样既能保证废弃钻井液不落地,环保效果非常好,又简化固化施工流程,从而减小了施工投入。
4应用与发展前景
随着能源的不断需求,各大油田开发速度的加快,钻井技术的不断成熟,钻井速度也不断提高,废弃钻井液增加,所以为了减少对环境的污染废弃泥浆随钻处理还是很有必要性的。废弃泥浆随钻固化既减少了环境污染又节约了财力、物力,因此随钻固化施工值得推广。
另外把固化后的泥浆重复利用也是一个很好的发展方向,中原油田普光气田钻井废弃固化泥浆烧制的第一窑砖在四川达州红星砖窑厂出窑,标志着钻井废弃固化泥浆烧砖技术研究成功。将钻井固体这一新技术实施和推广后,对我国各大油气田建成绿色油气田和生态工程具有废物烧成砖是实现泥浆资源化利用的有效途径,可从根本上解决二次污染问题,意义重大。
参考文献:
[1]王冀川. 川东北地区钻井废弃泥浆固化处理技术及应用[J].科技创业月刊,2007(11).