油田废弃钻井液无害化处理_徐辉

文章编号:1001-5620(2009)04-0083-03油田废弃钻井液无害化处理徐辉王兵钱杉衫杨丹丹(西南石油大学国家重点实验室,成都)摘要通过对废弃钻井液的来源、水质特征和治理现状等问题的分析,合成了一种新型的化学脱稳剂PJJ,并对化学脱稳、Fe/C微电解、H2O2/Fe2+催化氧化处理方法进行了讨论,通过实验确定了各工艺的最佳条件。实验证明,PJJ对废弃钻井液的处理效果非常好,处理后的废弃钻井液达到国家二级排放标准。关键词废弃钻井液;微电解;催化氧化中图分类号:TE91.05文献标识码:A油田废弃钻井液作为勘探开发中最主要的污染源,来源于钻井作业过程,是一种含黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多相稳态胶体悬浮物,其危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离子(汞、铜、砷、铬、锌及铅)及重晶石中的杂质。研究表明,它将对土壤、地表和地下水产生污染,直接或间接对动植物及人类健康产生危害[1]。1一般废弃钻井液处理工艺废弃钻井液随钻井井深、地质条件而差异很大,具有复杂性、多变性的水质特征。其污染特点为[2]:①色度大,呈黑褐色;②悬浮物浓度高,其原因是钻井液中所用处理剂较多,使膨润土颗粒稳定,不易聚沉,从而使得废弃钻井液浓度增加;③ζ电位值大,粒径小(平均为1.32μm,接近胶体范围),有机污染物的相对指标———CODCr严重超标,主要是废弃钻井液中富集了大量可溶性有机化合物的结果。一般废弃钻井液处理工艺中存在的问题主要为处理后废水的COD值、色度达标率低。其主要原因为[3]:①废弃钻井液的组成太复杂、浓度太高;②受化学混凝法去除污染能力的限制;③处理工艺不完善。实验以COD的去除率为主要标准。2化学脱稳的实验研究首先用不同的处理剂进行化学脱稳,采用离心分离的方法实现固液分离,通过观察分离出水的色度、透明度、对废弃液pH值的影响等因数,初步筛选出适用的化学脱稳剂,然后对化学脱稳剂的不同加量、废弃钻井液不同反应的pH值、不同离心时间进行研究,以出水的COD值作为评价标准,得到该实验的最佳工艺条件。2.1化学脱稳剂的初步筛选实验选用了4种脱稳剂进行实验研究,结果见表1。由表1可知,PJJ的处理效果较好,处理出水的色度明显降低,因此选定PJJ作为化学脱稳剂。表1不同化学脱稳剂在模拟工况条件下的脱稳结果脱稳剂pH出水水质水色备注AlCl33～4较混浊暗黄色引入大量Cl-CaCl26～7较混浊暗黄色引入大量Cl-H2SO4(浓)<1较混浊暗黄色出水呈强酸性PJJ(室内合成)6～7透明黄色效果好2.2PJJ加量对脱稳效果的影响化学脱稳剂PJJ加量对脱稳效果的影响见表2。由表2可以看出,PJJ的加量较小时,化学脱稳不完全,出水的COD值较大;当其加量较适宜时,COD的去除率最高;继续增大PJJ的加量,COD值的变化趋于平缓。考虑到成本,选定PJJ的加量为9000mg/L。第一作者简介:徐辉,1979年生,在读博士研究生,主要从事油气田开发方面的工作。地址:成都市西南石油大学国家重点实验室;邮政编码610500;E-mail:xuhui19790910@sina.com。第26卷第4期钻井液与完井液Vol.26No.42009年7月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJuly2009表2PJJ加量对脱稳效果的影响PJJ/(mg/L)出水体积/mL出水颜色COD/(mg/L)800063暗黄1495900068黄13701000069黄13251100070黄13141200071黄13052.3pH值对PJJ处理效果的影响当pH值分别为4、6、8、10、12时,沉降分离后的出水体积分别为70、71、71、70、73mL,出水COD值分别为1641、1489、1352、1410和1420mg/L。由此可知,当pH值在8附近时,PJJ处理效果最好。2.4离心时间对脱稳效果的影响离心时间对脱稳效果的影响见表3。由表3可以看出,离心时间过短,废弃钻井液还未得到充分的分离,分离后的出水效果不好;离心时间过长,离心机能耗大,增大了处理的成本;离心时间为3～5min时,出水的COD值趋于稳定。表3离心时间对脱稳效果的影响离心时间/min出水体积/mL出水颜色COD/(mg/L)160暗黄1978367黄1379571黄1320774黄1312975黄1310基于正交实验确定优化的工艺条件为:化学脱稳剂PJJ的加量为9000mg/L,废弃钻井液的pH值为8,离心时间为3min。根据优化的工艺条件,进行放大样实验,初始COD值为13491mg/L,得到出水的色度为50,出水的COD值为1300mg/L。3化学脱稳后出水的微电解实验研究将化学脱稳后的出水进行Fe/C微电解处理,考察Fe/C比、pH值