專利名稱：廢棄鉆井液混凝脫水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣田廢棄鉆井液的處理方法，特別是廢棄鉆井液的脫水處理方法。
背景技術(shù)：
油氣田鉆井過(guò)程中鉆井液泄漏、更換鉆井液、清洗鉆臺(tái)、清除鉆屑以及井噴事故等都會(huì)產(chǎn)生大量廢棄鉆井液和污水。根據(jù)鉆機(jī)大小和鉆井深淺其產(chǎn)生的廢物量不等，一般每口井產(chǎn)生的廢棄鉆井液約為200～300方。因此，對(duì)廢棄鉆井液的處理已成為環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。中國(guó)專利《鉆井完井泥漿回收處理裝置》(88218926.3)介紹用加熱干燥和固化系統(tǒng)處理廢泥漿，該裝置存在能耗大及處理速度慢的缺點(diǎn)，不適合用來(lái)大批量處理廢棄鉆井液。專利《漿體固液分離方法和設(shè)備》(98104310)提出依靠自然沉降法和采用活動(dòng)過(guò)濾器來(lái)分離讓漿體中所含的固體物質(zhì)，但不適合膠體穩(wěn)定性很好的鉆井泥漿，泥漿靜止放置數(shù)月也不會(huì)沉降分離。專利《處理泥漿水的方法》(90101597.0)提出向泥漿水中加入堿土金屬氧化物或氫氧化物和陰離子多聚物凝結(jié)劑，隨后再加入硫酸和陰離子多聚物凝結(jié)劑，而產(chǎn)生大塊的絮凝物，用此方法處理廢棄鉆井液所得到的絮凝物穩(wěn)定性差，遇水長(zhǎng)時(shí)間浸泡后又可返膠成泥漿，存在潛在的二次污染。專利《廢鉆井液的處理方法及存放結(jié)構(gòu)》(92108103.0)和專利《復(fù)合高效鉆井泥漿廢水處理劑》(91102191)都提出向廢鉆井液中加入硫酸鋁等無(wú)機(jī)絮凝劑和水解聚丙烯酰胺等有機(jī)絮凝劑，絮凝沉降后抽出上層清液，在濃縮絮凝沉淀物上加蓋一層纖維物，再用水泥等混凝土密封覆蓋。由于水解聚丙烯酰胺是陰離子型的高分子絮凝劑，對(duì)泥漿粘土顆粒的絮凝是通過(guò)架橋吸附作用形成的，用這種方法處理廢棄鉆井液所產(chǎn)生的絮凝物穩(wěn)定性差，水中長(zhǎng)時(shí)間浸泡就自動(dòng)返膠形成泥漿。雖然絮凝物頂面的混凝土覆蓋層將其與空氣隔絕，但返膠泥漿可以沿著土坑的四周和底層向周圍土壤中擴(kuò)散滲漏，繼續(xù)造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是為了克服現(xiàn)有處理方法的不足，提供一種耗能低，處理速度快，絮凝物穩(wěn)定性好、有利于環(huán)保的廢棄鉆井液的脫水處理方法。
本發(fā)明的處理方法由凝聚與絮凝、化學(xué)脫穩(wěn)脫水、固液分離幾部分組成，具體方法是在廢棄鉆井液中加入無(wú)機(jī)凝聚劑和有機(jī)絮凝劑溶液，攪拌均勻后靜止混凝10～15分鐘。待廢棄鉆井液完全化學(xué)脫穩(wěn)脫水后，再將團(tuán)塊絮凝物和部分絮出水離心脫水，離心機(jī)轉(zhuǎn)速可選擇在2000～5000轉(zhuǎn)/分。
本發(fā)明提供了新型的無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑；上述無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑由硫酸鋁、三氯化鋁、十二水合硫酸鋁鉀、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、鐵鋁共聚物等其中一種或多種組成；優(yōu)選無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑是三氯化鋁，其使用量為2000～3500mg/L。
上述有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑是帶有季銨鹽陽(yáng)離子官能團(tuán)的有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)，如二烯丙基二甲基氯化銨—丙烯酰胺共聚物、丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物、丙烯酰胺—甲基丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物、丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基銨硫酸甲酯共聚物、丙烯酰胺—甲基丙烯酸乙酯基三甲基銨硫酸甲酯共聚物等一種或多種。
所述含有季銨鹽陽(yáng)離子基團(tuán)的聚電解質(zhì)，其特征是粘均分子量為1×106～10×106，陽(yáng)離子度為5％～80％，其中與凝聚劑三氯化鋁協(xié)合使用的最佳陽(yáng)離子絮凝劑丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物的粘均分子量為3×106，陽(yáng)離子度為15％。
最佳協(xié)合的無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑是三氯化鋁和丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物，能夠有效絮凝廢棄鉆井液化學(xué)脫穩(wěn)后體系中的固相顆粒，后者使用量為200～300mg/L。
在本發(fā)明的新型無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑凝聚與絮凝的協(xié)同作用下，泥漿中表面呈負(fù)電性的粘土顆粒通過(guò)靜電中和作用和大分子的架橋吸附作用徹底破壞其膠體體系，促使懸浮的細(xì)小顆粒聚結(jié)為大塊絮凝物，經(jīng)離心脫水，確保絮凝泥渣具有很好的抗水浸泡能力，分離出的水可循環(huán)再用，如配制鉆井液等，脫水泥渣可直接安全埋入地下，最終達(dá)到廢棄鉆井液固液分離的目的。


圖1是廢棄鉆井液混凝脫水處理的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式按照?qǐng)D1所示，首先將廢棄鉆井液用泵抽送到泥漿罐或其它容器中，再將無(wú)機(jī)凝聚劑和陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑溶液依次加到裝有廢棄鉆井液的容器中，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)緩慢攪拌均勻，靜止混凝10～15分鐘，待廢棄鉆井液完全化學(xué)脫穩(wěn)脫水后，再將團(tuán)塊絮凝物和部分絮出水用泵抽送到離心機(jī)中，經(jīng)離心分離出的水可循環(huán)再用于鉆井作業(yè)，脫水泥渣可直接安全埋入地下。
以中原濮5123井、新疆寶101井、江蘇沙7井和江蘇真138井等我國(guó)四個(gè)油田四口井產(chǎn)生的不同類型廢棄鉆井液混凝脫水的處理為例，見(jiàn)下表。
表1

上述四種廢棄鉆井液化學(xué)脫穩(wěn)后都產(chǎn)生強(qiáng)烈絮凝，固相顆粒明顯聚結(jié)增大，顆粒粒徑均值由絮凝前的10.3μm增大到126.3～283μm；粒徑中值由4.1μm增大到106.9～246.1μm，粒徑小于20μm以下的顆粒數(shù)由絮凝前的85.5％減少到5.3％，并可自然分離出一部分水，進(jìn)一步使用離心機(jī)可將絮凝團(tuán)塊孔隙中殘留的自由水分離干凈，從而使分離出水的濁度低脫色好，保證了廢棄鉆井液固液分離的質(zhì)量，結(jié)果見(jiàn)表2、表3。再經(jīng)過(guò)4000轉(zhuǎn)/分離心脫水后，最終廢棄鉆井液離心脫水率達(dá)到59％。
表2

注①?gòu)U漿粘度測(cè)試溫度為25℃左右；②鉆井液所用的主要處理劑HPAN、HPAM、FCLS、CMC、FA367、XY27、SMP、SPNH、PAC142、ABSN等都是具有不同作用功能的高分子化合物的代號(hào)。
其中HPAN水解聚丙烯睛。
HPAM水解聚丙烯酰胺。
FCLS鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽。
CMC羧甲基纖維素鈉鹽。
FA367復(fù)合離子型高分子聚合物降濾失劑。
XY-27含有陰離子和陽(yáng)離子基團(tuán)的兩性離子聚合物，屬于乙烯基單體多元共聚物。
SMP磺甲基酚醛樹(shù)脂。
SPNH以褐煤、晴綸廢絲為主要原料，采用接枝共聚和磺化法制得的一種含羥基、羰基、亞甲基、磺酸基、苯環(huán)、羧基和睛基的三元以上的共聚物。
PAC142丙烯酸、丙烯酸胺、丙烯睛、丙烯磺酸鈉的多元共聚物。
ABSN十二烷基苯磺酸鈉。
表3

權(quán)利要求
1.一種廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，其特征是由凝聚與絮凝、化學(xué)脫穩(wěn)脫水、固液分離幾部分組成；具體方法是在廢棄鉆井液中加入無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑溶液，攪拌均勻后靜止混凝10～15分鐘；待廢棄鉆井液完全化學(xué)脫穩(wěn)脫水后，再將團(tuán)塊絮凝物和部分絮出水離心脫水，離心機(jī)轉(zhuǎn)速是2000～5000轉(zhuǎn)/分。
2.權(quán)利要求1所述的廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，其特征是所述無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑由硫酸鋁、三氯化鋁、十二水合硫酸鋁鉀、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、鐵鋁共聚物等其中一種或多種組成；
3.權(quán)利要求2所述的廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，其特征是所述無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑優(yōu)選是三氯化鋁，其使用量為2000～3500mg/L。
4.權(quán)利要求1所述的廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，其特征是所述有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑是帶有季銨鹽陽(yáng)離子官能團(tuán)的有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)，包括二烯丙基二甲基氯化銨—丙烯酰胺共聚物、丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物、丙烯酰胺—甲基丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物、丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基銨硫酸甲酯共聚物、丙烯酰胺—甲基丙烯酸乙酯基三甲基銨硫酸甲酯共聚物等一種或多種。
5.權(quán)利要求4所述的廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，其特征是所述有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑含有季銨鹽陽(yáng)離子基團(tuán)的聚電解質(zhì)，其粘均分子量為1×106～10×106，陽(yáng)離子度為5％～80％，其中與凝聚劑三氯化鋁協(xié)合使用的最佳陽(yáng)離子絮凝劑丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物的粘均分子量為3×106，陽(yáng)離子度為15％。
6.權(quán)利要求1所述的廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，其特征是所述最佳組合的無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑是三氯化鋁和丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物，丙烯酰胺—丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物使用量為200～300mg/L。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，具體方法是在廢棄鉆井液中加入無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑溶液，攪拌均勻后靜止混凝10～15分鐘；待廢棄鉆井液完全化學(xué)脫穩(wěn)脫水后，再將團(tuán)塊絮凝物和部分絮出水離心脫水；無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑優(yōu)選是三氯化鋁，其使用量為2000～3500mg/L；有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑是帶有季銨鹽陽(yáng)離子官能團(tuán)的有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)，在無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑凝聚與絮凝的協(xié)同作用下，促使懸浮的細(xì)小顆粒聚結(jié)為大塊絮凝物，經(jīng)離心脫水，最終達(dá)到廢棄鉆井液固液分離的目的。
文檔編號(hào)C02F1/56GK1458076SQ0211732
公開(kāi)日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者趙雄虎, 黎鋼, 朱墨 申請(qǐng)人:石油大學(xué)(北京)