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不同盐度-温度下的废泥浆固化处理技术

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泥浆技术 废泥浆处理
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收 稿 日 期 :2009 - 04 - 25作 者 简 介 :林 孟 雄 (1981 - ) ,男 ,四 川 南 充 人 ,硕 士 研 究 生 。不 同 盐 度 、 温 度 下 的 废 泥 浆 固 化 处 理 技 术Re a  雄 1   朱 广 河 1   王 建 华 1   苏 丹 丹 2   魏 晓 宏 1(1. 长 庆 油 田 第 三 采 油 厂   银 川   750004) ; (2. 长 庆 油 田 第 三 采 气 厂   乌 审 旗   017300)摘 要   钻 井 过 程 中 产 生 的 废 钻 井 液 对 环 境 危 害 性 极 大 ,而 固 化 处 理 是 现 阶 段 钻 井 液 处 理 的 主 要 研 究 方 向 。 本 文 结 合国 内 外 关 于 废 泥 浆 处 理 的 技 术 资 料 并 吸 收 其 研 究 方 法 和 已 有 成 果 ,利 用 研 发 出 的  固 化 剂 ,根 据 不 同 盐 度 、 温 度 下的 废 泥 浆 、 污 泥 、 岩 屑 的 污 染 情 况 ,研 究 出 与 之 适 应 的 固 化 处 理 方 法 ,从 而 在 经 济 和 技 术 上 保 证 川 西 地 区 和 新 疆 油 田 的 废泥 浆 固 化 处 理 能 够 有 效 施 行 。 本 研 究 改 进 了 目 前 不 同 的 盐 度 、 温 度 下 固 化 作 业 施 工 中 如 何 确 保 施 工 质 量 的 问 题 ,优 化 了现 有 技 术 水 平 。关 键 词   废 弃 泥 浆   固 化 处 理 技 术   盐 度   温 度   施 工 工 艺 is to In  in  is  G,   of  so as to to in of to        引 言在 工 程 施 工 与 石 油 钻 井 过 程 中 会 产 生 大 量 的废 泥 浆 ,这 些 泥 浆 既 影 响 施 工 又 污 染 环 境 ,因 此 对废 泥 浆 的 处 理 及 合 理 利 用 日 益 引 起 人 们 的 重视 〔 1〕 。 目 前 ,国 内 外 废 钻 井 液 常 见 的 处 理 方 法 有 :直 接 排 放 、 注 入 安 全 地 层 或 油 井 的 环 形 空 间 、 运 到指 定 场 地 进 行 回 填 、 坑 内 密 封 等 集 中 处 理 、 土 地 耕作 法 、 固 化 处 理 及 回 收 利 用 。 在 这 些 方 法 中 ,固 化处 理 既 能 保 证 废 钻 井 液 对 环 境 的 影 响 最 小 ,又 能极 大 地 降 低 处 理 成 本 ,是 目 前 首 选 的 处 理 方 法 。2   实 验 目 的废 钻 井 泥 浆 来 源 广 泛 ,污 染 成 分 复 杂 〔 1〕 。 主要 污 染 成 分 包 括 :烃 类 、 各 种 表 面 活 性 剂 、 无 机 盐类 、 有 机 聚 合 物 、 木 质 磺 酸 盐 、 重 金 属 (如 汞 、 铬 、铜 、 铅 、 砷 ) 及 一 些 加 重 材 料 等 。 该 实 验 主 要 考 察 固 化 剂 在 川 西 及 新 疆 地 区 不 同 条 件 下 的固 化 效 果 〔 3〕 。 通 常 ,考 察 固 化 剂 的 性 能 指 标 主 要从 固 化 体 早 期 固 化 强 度 、 抗 压 强 度 、 膨 胀 率 及 浸 出液 水 质 方 面 进 行 。  剂 以 水 泥 基 为 主 ,原 料易 得 ,处 理 费 用 低 ,固 结 、 解 毒 效 果 好 ,固 结 物 的 机械 强 度 较 高 ,水 溶 性 、 膨 胀 率 及 水 渗 透 性 较 低 。 到目 前 为 止 ,西 南 局 泥 浆 公 司 利 用  固 化 剂 已在 川 西 地 区 累 计 处 理 超 过 1. 5 万  钻 井 泥 浆 ,被 甲 方 单 位 评 为 优 良 。 由 于 业 务 发 展 的 需 要 ,现在 迫 切 需 要 评 价 出 该 固 化 剂 对 新 疆 某 地 区 钻 井 泥浆 处 理 的 固 化 效 果 。3   污 染 评 价 方 法 〔 2〕单 因 子 指 数 评 价 法 中 各 污 染 单 项 污 染 指 数 及—32—不 同 盐 度 、 温 度 下 的 废 泥 浆 固 化 处 理 技 术   林 孟 雄污 染 物 污 染 因 子 分 担 率 计 算 公 式 :    :  i 种 污 染 物 单 项 污 染 指 数 ; i 污 染 物 的 监 测 值 , i 污 染 物 评 价 标 准 , i 污 染 物 污 染 因 子 分 担 率 , %一 般 P  1为 已 污 染 , 大 ,污 染 越 重 。4   实 验 部 分公 司 业 务 主 要 分 布 在 新 疆 土 哈 油 田 温 西 区 块 和塔 里 木 油 田 克 拉 地 区 ,这 两 个 区 域 位 置 相 对 特 殊 ,温西 区 块 属 盐 碱 地 ,而 克 拉 地 区 则 朝 晚 的 温 差 较 大 ,因此 ,有 必 要 评 价 出  剂 对 其 的 固 化 效 果 。4. 1   干 基 泥 浆 的 污 染 物 分 析 及 评 价取 温 西 区 块 和 克 拉 地 区 具 有 代 表 性 土 壤 在 自然 风 干 后 进 行 重 金 属 污 染 指 标 检 测 ,并 依 据 《 土 壤环 境 标 准 》 (  95)进 行 评 价 ,结 果 见 表 1。表 1   干 基 泥 样 污 染 物 单 因 子 指 数 评 价分 析 项 目 土 壤 环 境质 量 标 准  1 测 定 结 果 单 污 染 因 子  染 因 子 分 担 率 P% 土 壤 级 别温 西 区 块总  200 7. 48 0. 037 0. 51 一 级总  0. 5 未 检 出 0 0 一 级总  30 0. 045 0. 0015 0. 016 一 级总  300 14. 8 0. 049 30. 35 一 级总  0. 3 未 检 出 0 0 一 级克 拉 地 区总  200 6. 35 0. 032 0. 45 一 级总  0. 5 未 检 出 0 0 一 级总  30 0. 026 0. 0009 0. 012 一 级总  300 11. 57 0. 039 26. 75 一 级总  0. 3 0. 004 0. 013 2. 18 一 级表 1 考 察 了 目 前 土 壤 中 主 要 的 重 金 属 污 染 指标 ,并 对 其 单 污 染 因 子 进 行 了 评 价 ,基 本 不 超 标 。总 体 来 看 ,该 土 样 中 重 金 属 含 量 能 满 足 土 壤 环 境质 量 标 准 。由 于 新 疆 地 区 气 候 条 件 恶 劣 ,早 、 中 、 晚 温 差较 大 ,并 且 各 地 区 土 壤 的 酸 碱 度 都 不 同 ,有 些 井 场还 直 接 建 在 盐 碱 地 上 〔 5〕 ,因 此 ,就 要 求 在 室 内 模 拟出 与 当 地 相 似 的 条 件 ,考 察 在 不 同 盐 度 、 温 度 情 况下  固 化 剂 的 固 化 效 果 。4. 2   钻 井 液 密 度 、 固 化 剂 加 量 对 固 化 强 度 的 影 响固 化 剂 加 量 对 固 化 强 度 的 影 响 见 表 2。表 2   固 化 剂 加 量 对 固 化 强 度 的 影 响泥 浆 密 度 . 4 1. 4 1. 4 1. 7 1. 7 1. 7 2. 0 2. 0 2. 0固 化 剂 量 P% 10 15 20 10 15 20 10 15 20固 化 强 度 . 49 0. 98 1. 52 1. 15 1. 3 1. 5 1. 5 1. 6 1. 8在 通 常 情 况 下 ,废 钻 井 液 的 密 度 越 大 ,其 固 相含 量 也 越 高 〔 4〕 。 由 表 2 可 知 ,在 相 同 固 化 剂 加 量的 情 况 下 ,随 着 密 度 的 增 加 ,其 固 化 强 度 也 随 之 增加 ,这 表 明 废 钻 井 液 的 密 度 是 影 响 固 化 强 度 的 一个 重 要 因 素 。 而 在 密 度 相 同 的 前 提 下 ,提 高 固 化剂 加 量 可 以 较 大 幅 度 的 提 高 废 钻 井 液 固 化 体 的 固化 强 度 ,在 满 足 现 场 应 用 的 条 件 下 ,尽 可 能 地 提 高废 钻 井 液 的 密 度 是 提 高 固 化 强 度 的 一 个 比 较 有 效的 方 法 。 因 此 ,现 场 操 作 时 在 固 化 剂 中 适 量 加 入添 加 剂  ,不 但 可 以 加 强 废 钻 井 液 凝 固 速 度 ,还能 够 有 效 提 高 固 化 强 度 。4. 3   盐 度 对 固 化 效 果 的 影 响在 新 疆 紧 挨 塔 克 拉 玛 干 沙 漠 的 湿 地 和 哈 德 胡扬 林 地 区 ,以 及 土 哈 油 田 温 西 区 块 的  12 井 、 417 井 等 ,其 土 壤 属 于 盐 碱 地 ,这 些 地 区 生态 环 境 脆 弱 ,属 于 新 疆 政 府 极 力 进 行 环 境 保 护 的区 块 ,对 污 染 控 制 相 对 比 较 严 格 。 而 温 西 区 块 各井 场 钻 井 液 类 型 相 同 ,盐 度 不 相 同 ,因 此 ,在 进 行评 价 的 时 候 就 必 须 进 行 盐 度 调 节 ,温 西 区 块 钻 井液 污 染 分 析 见 表 3。 取 温 西 区 块 钻 井 液 ,加 入  节 盐 度 进 行 实 验 。—42—环 境 保 护 科 学   第 35 卷   第 6 期   2009 年 12 月表 3   温 西 区 块 钻 井 液 污 染 分 析密 度L - 1含 油 量L - 1总 铬L - 1L - 1排 放 标 准 6~ 9 ≤ 150 ≤ 10 ≤ 1. 5 ≤ 0. 5深 井 泥 浆 1. 39 9. 5 11344 1562 1. 34 0. 38取 7 份 泥 浆 加 入   节 盐 度 ,然后 加 入 18 % (固 化 剂 进 行 室 内 固 化 实 验 。 其固 化 实 验 情 况 见 表 4。表 4   不 同 盐 度 下 室 内 固 化 情 况 v - 1v - 1L - 1浸 出 液(倍 )固 化 后 含 油L - 1固 化 强 度 后 总 铬L - 1固 化 后 L - 1≤ 150 6~ 9 ≤ 80 ≤ 10 ≤ 1. 5 ≤ 0. 53 % 603 7. 5 150 13 1. 1 0. 23 0. 0476 % 609 7. 0 130 17 1. 0 0. 35 0. 0569 % 597 7. 5 110 17 1. 0 0. 28 0. 03512 % 599 8. 5 135 16 0. 9 0. 17 0. 02815 % 602 8. 0 120 18 1. 0 0. 32 0. 03417 % 607 7. 5 110 18 0. 9 0. 25 0. 02520 % 604 8. 5 130 20 1. 1 0. 24 0. 025从 表 4 可 以 看 出 ,随 着 盐 度 的 增 加 ,固 化 处 理效 果 变 差 ,主 要 表 现 为 色 度 和  不 能 有 效 达到 排 放 标 准 。 由 于 原 液 污 染 较 严 重 ,用 0. 1 %HK( 1 %(硫 酸 铝 溶 液 进 行 预 处 理 ,再 加 入18 %固 化 剂 ,结 果 见 表 5。表 5   不 同 盐 度 下 经 预 处 理 后 的 固 化 效 果 v - 1v - 1L - 1浸 出 液(倍 )固 化 后 含 油L - 1固 化 强 度 后 总 铬L - 1固 化 后 L - 1≤ 150 6~ 9 ≤ 80 ≤ 10 ≤ 1. 5 ≤ 0. 53 % 125 8. 5 50 6. 5 1. 0 0. 35 0. 0256 % 127 9. 0 40 7. 0 1. 1 0. 35 0. 0389 % 116 7. 5 50 6. 5 1. 2 0. 47 0. 01712 % 118 8. 5 50 5. 5 1. 2 0. 35 0. 02515 % 121 7. 0 30 8. 5 1. 2 0. 30 0. 02817 % 127 7. 5 60 6. 5 1. 1 0. 49 0. 03220 % 126 7. 5 50 5. 0 1. 2 0. 62 0. 038由 表 5 可 以 看 出 ,经 过 预 处 理 后 ,其 浸 出 液 指标 已 经 达 到 相 关 排 放 标 准 , 和 硫 酸 铝 在 处理 这 类 污 染 较 严 重 的 废 泥 浆 时 ,其 效 果 还 是 比 较明 显 。4. 4   温 度 对 固 化 效 果 的 影 响新 疆 克 拉 所 处 地 区 气 候 干 旱 、 山 陵 起 伏 、 沟 壑纵 横 ,属 于 戈 壁 和 荒 漠 ,气 田 海 拔 高 度 在 1400m 至1600m ,早 晚 常 年 温 差 较 大 ,一 般 在 10 ℃ 以 上 ,其 环境 生 态 属 敏 感 性 区 域 ,因 此 ,有 必 要 考 虑 温 度 对 固化 效 果 的 影 响 。 受 到 场 地 和 实 验 条 件 的 限 制 ,固化 前 后 温 度 的 调 节 就 在 冰 柜 中 完 成 ,克 拉 区 块 钻井 液 污 染 分 析 见 表 6。表 6   克 拉 区 块 钻 井 液 污 染 分 析密 度L - 1含 油 量L - 1总 铬L - 1L - 1排 放 标 准 6~ 9 ≤ 150 ≤ 10 ≤ 1. 5 ≤ 0. 5深 井 泥 浆 1. 40 8 9739 129. 5 0. 86 0. 067取 上 述 钻 井 液 4 份 ,分 别 加 入 固 化 剂 16 %、18 %、 20 %、 22 % (进 行 实 验 ,再 分 别 在 - 5 ℃ 、0 ℃ 、 25 ℃ 下 进 行 固 化 实 验 ,结 果 见 表 7。(下 转 第 40 页 )—52—不 同 盐 度 、 温 度 下 的 废 泥 浆 固 化 处 理 技 术   林 孟 雄2000 (88) : 528 -  M ,  J . J〕 .  2002 ,17(4) : 164 - , . as a J〕 .  2002 , 17 (4) :170 -  M.  to J〕 .  2000 (288) : 852 -  U ,  M. of on J〕 .  1997 (277) : 1302 -  J ,  H , et in of J〕 .  2000(91) : 97 - . J〕 .  1999 (22) : 5 - 李 博 , 徐 炳 声 , 陈 家 宽 . 从 上 海 外 来 杂 草 区 系 剖 析 植 物 入 侵 的一 般 特 征 . 生 物 多 样 性 , 2001 , 9 (4) : 446 -  F ,  H ,  , et J〕 .  1997 (85) : 464 -  S ,  , , et s of of J〕 .  1998 (48) : 13 -  S ,  ,  A. On of  J〕 .  2001(51) : 225 - 234.(上 接 第 25 页 )表 7   不 同 温 度 下 克 拉 区 块 钻 井 液 固 化 效 果固 化 温 度  L - 1 浸 出 液 度 (倍 ) 固 化 后 含 油L - 1 固 化 强 度 化 后 总 铬L - 1 固 化 后 L - 1≤ 150 6~ 9 ≤ 80 ≤ 10 ≤ 1. 5 ≤ 0. 5- 5 ℃16 % 130 8. 5 90 6. 5 1. 0 0. 36 0. 04518 % 108 8. 5 80 7. 5 1. 1 0. 34 0. 03620 % 83 9. 0 90 5. 0 1. 2 0. 28 0. 02822 % 59 9. 0 70 5. 5 1. 2 0. 28 0. 0310 ℃16 % 47 8. 0 40 6. 5 0. 9 0. 35 0. 06818 % 36 8. 0 40 5. 0 0. 9 0. 32 0. 05620 % 38 8. 5 30 4. 8 1. 0 0. 27 0. 04822 % 28 9. 0 35 5. 0 1. 1 0. 25 0. 05025 ℃16 % 114 8. 5 60 7. 5 1. 0 0. 48 0. 03618 % 64 8. 5 50 6. 5 1. 1 0. 45 0. 02820 % 60 9. 0 50 5. 0 1. 1 0. 39 0. 02522 % 55 9. 0 35 4. 5 1. 2 0. 31 0. 025备 注 :在 - 5 ℃ 、 0 ℃ 、 25 ℃ 状 态 下 的 固 化 时 间 分 别 为 8d、 6d、 4 7 可 以 看 出 ,当  固 化 剂 加 量 在16 %时 ,其 浸 出 液 的  经 达 到 排 放 标 准 ,由 综合 效 果 来 看 ,在 0 ℃ 左 右 其 固 化 效 果 最 好 ,固 化 时间 最 短 。 因 此 ,建 议 在 傍 晚 时 进 行 固 化 施 工 ,趁 着夜 间 温 度 降 低 ,可 有 效 提 高 固 化 质 量 。5   结 论(1)增 加 钻 井 液 密 度 和 提 高  剂 加 量 ,可 以 较 大 幅 度 的 提 高 废 钻 井 液 固 化 强 度 。(2)盐 度 在 很 大 程 度 上 会 加 重 泥 浆 的 污 染 治理 难 度 ,但 是 通 过 一 定 的 预 处 理 就 会 达 到 很 好 的固 化 效 果 。 目 前 ,在 现 场 固 化 处 理 中 所 采 取 的 预处 理 手 段 有 :3 2 0. 1 % %  剂 ,经 过 预 处 理 后 其 浸 出 液 能 满足 国 家 二 级 排 放 标 准 。(3)在 废 钻 井 液 的 固 化 处 理 中 ,  剂 的处 理 作 用 会 受 到 温 度 的 影 响 ,该 系 列 固 化 剂 在 0 ℃状 态 下 处 理 效 果 最 好 ,但 在 - 5 ℃ ~ 25 ℃ 范 围 内 ,其 固 化 处 理 的 浸 出 液 都 能 达 标 。(4)  固 化 剂 对 新 疆 温 西 区 块 和 克 拉 地区 的 钻 井 泥 浆 有 较 好 的 固 化 处 理 效 果 ,经 处 理 后的 泥 浆 浸 出 液 能 够 达 到 国 家 相 关 排 放 标 准 ,完 全能 够 满 足 新 疆 地 区 钻 井 泥 浆 的 处 理 要 求 。参 考 文  杰 ,梁 万 林 ,金 庆 荣 ,等 . 钻 井 废 泥 浆 综 合 治 理 技 术 研 究〔 J〕 . 矿 物 岩 石 ,2003 ,23 (1) :109 - 李 美 蓉 ,孙 向 东 . 油 田 污 水 站 废 泥 浆 的 污 染 评 价 及 无 害 化 固 化〔 J〕 . 石 油 化 工 环 境 保 护 ,2005 ,28 (4) :11 - 张 军 ,汪 建 军 ,袁 海 ,等 . 川 西 油 气 田 钻 井 污 水 及 废 泥 浆 固 化 处理 技 术 〔 J〕 . 天 然 气 工 业 ,2005 ,25 (11) :2 -  峰 . 废 钻 井 液 、 泥 浆 的 处 理 与 控 制 对 策 〔 J〕 . 生 产 与 环 境 ,2006 ,6 (5) :32 - 刘 罡 ,王 松 ,邓 皓 ,等 . 废 弃 钻 井 液 固 化 处 理 试 验 研 究 〔 J〕 . 江 汉 石油 学 院 学 报 ,2000 ,22 (3) :95 - 96.—04—环 境 保 护 科 学   第 35 卷   第 6 期   2009 年 12 月

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