趙宏波， 李新寶， 王 沖， 曹國佳

(中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710021)

廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術在長北氣田的應用

趙宏波， 李新寶， 王 沖， 曹國佳

(中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710021)

為了解決廢棄鉆井液中有毒有害組分含量高導致的嚴重污染環(huán)境和損害人體健康等問題，從減少有毒有害組分和降低其含量出發(fā)，將初級固液分離、深度固液分離和化學處理技術結合，形成了廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術。長北氣田5口井的現場試驗結果表明，試驗井的廢棄鉆井液經過固液分離—化學處理后，鉆井液污水、巖屑和泥餅浸出液的各項指標均滿足相關排放標準，能夠達標排放或循環(huán)利用，且處理成本低于常規(guī)的固化-凈化法。研究結果表明，廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術能夠實現廢棄鉆井液的有效處理。

廢棄鉆井液；環(huán)境污染；固液分離；化學處理；經濟效益；長北氣田

廢棄鉆井液是由水、黏土、鉆屑、絮凝劑、鉆井液添加劑和油類等組成的多相穩(wěn)定膠態(tài)懸浮體系，其化學需氧量(COD)、懸浮物、色度、石油類物質和氯化物等含量高，其中的油類、鹽類、殺菌劑、化學添加劑、重金屬(如汞、銅、鉻、鎘、鋅及鉛等)、高分子有機化合物和堿性物質等會污染環(huán)境和損害人體健康[1-3]。如何降低廢棄鉆井液中的有毒有害組分、使其達標排放或循環(huán)利用，是鉆井行業(yè)迫切需要解決的難題之一[4-5]。國內外對此進行了大量的研究，并形成了不同的處理技術，主要有破乳法[6-8]、回注法[9]、冷凍填埋法[10]、生物降解法[11]、固化法[12]、坑內密封法和加熱解吸法[13]等，但以上方法存在二次污染環(huán)境、成本較高和在溫暖地區(qū)無法應用等局限性。國外已經進行了廢棄鉆井液固液分離及分離產物深度處理技術研究，筆者針對長北氣田目前常用的鉆井液體系特征，提出了固液相初步分離、固液相深度分離和化學處理相結合的方法，形成了廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術，并在長北氣田5口井進行了現場試驗，實現了廢棄鉆井液的達標排放，與常規(guī)處理方法相比，處理成本更低。

1 廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術基本原理

廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術是指將從井眼返出的鉆井液首先經過四級固控設備和清洗甩干機進行固液初步分離，然后經過帶式真空脫水機的破膠-混凝絮凝單元清除污泥、微納米氣泡氣浮分離單元清除浮渣和精細過濾單元清除濾渣，實現固液深度分離，最后通過化學處理一體式裝置的Fe/C微電解-Fenton氧化反應單元降解有機質與降低COD，RO反滲透膜單元脫鹽和多羥基高級氧化化學處理單元深度氧化分解污染物，以及MVR多效蒸發(fā)單元加熱蒸發(fā)高濃度鹽類水分，從而實現鉆井液達標排放或重復利用、鹽類資源被回收利用的目的。

廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術使用的設備包括：鉆井液固液初步分離體系(由螺旋輸送器、沉砂除油罐、巖屑清洗甩干機和污水儲存攪拌罐等組成)，以帶式真空脫水機(包括破膠-混凝絮凝單元、微納米氣泡氣浮分離單元和精細過濾單元)為主的固液深度分離體系及以化學處理一體式裝置(包括催化氧化單元、RO反滲透膜單元、多羥基高級氧化化學處理單元和MVR多效蒸發(fā)單元)為主的廢水化學處理體系等3個部分(見圖1)。

圖1 廢棄鉆井液固液分離—化學處理設備及流程Fig.1 Equipment and the process flow of solid/liquid separation—chemistry processing technology for waste drilling fluid

廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術具有以下優(yōu)點：1)不用挖鉆井液池，可節(jié)省修建和維護鉆井液池所需的材料、時間和資金；2)廢棄鉆井液的處理設備采用模塊化、撬裝式設計，便于拆卸、安裝和長途搬遷，且可重復利用；3)可實現廢棄鉆井液的凈化處理、循環(huán)利用和部分鉆井液藥品的回收利用，從而降低成本，減少環(huán)境污染。

廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術的缺點為：1)設備雖然可以重復使用，但是設備多而復雜，一次性投入和維護保養(yǎng)成本高；2)設備和工藝流程復雜，對設備操作、維護和保養(yǎng)人員的操作技能要求高。

2 主要工藝流程

廢棄鉆井液固液分離—化學處理主要工藝流程包括固液初步分離、固液深度分離和廢水化學處理等3部分。

2.1 固液初步分離

固液初步分離就是經鉆井現場固控設備(振動篩、除泥器、除砂器及離心機)初步分離后的液相進入鉆井液罐循環(huán)利用，固相經螺旋輸送器傳送到沉砂除油罐進行一級除油、然后進入巖屑清洗甩干機進行分離、使巖屑達標排放的工藝過程。

沉砂除油罐配備攪拌機、加藥漏斗和抽油泵。固相進入沉砂除油罐后，開啟攪拌機，加入適量清水和可使油水分離的藥品，使混在固相中的油類物質初步分離并漂浮在混合物表面，然后用抽油泵將油類物質抽走而實現油類物質的一級分離，最后將罐下部的固液混合物攪拌后泵入巖屑清洗甩干機。

巖屑清洗甩干機配有高壓水沖洗系統(tǒng)和旋轉脫水系統(tǒng)，在高壓水沖洗系統(tǒng)對巖屑進行沖洗的同時，旋轉脫水系統(tǒng)高速旋轉，混合物在離心力的作用下實現巖屑與鉆井液污水的分離。分離出的巖屑如達到國家標準《污水綜合排放標準》(GB 8978—2002)一級排污標準則運離井場或作他用，否則繼續(xù)清洗直至達到排污標準的要求；分離出來的污泥及鉆井液污水進入污水儲存罐。

2.2 固液深度分離及固相無害化處理

污水儲存攪拌罐中的污泥及鉆井液污水泵入帶式真空脫水機后，首先進行強效破膠和混凝絮凝清除污泥，然后分離出固體懸浮物浮渣，最后通過精細過濾單元分離出濾渣。分離出的浮渣和濾渣通過強效破膠單元循環(huán)處理，直到達標排放；污泥脫水后呈泥餅狀態(tài)，檢測其COD、NTU、pH值、色度、石油類物質、氨氮、硫化物、氯化物、總汞、總鉻、總鐵、總銅、總鋅、總鉛、總鎘和總砷等污染指標(以下簡稱污染指標)，達到一級排污標準后排放或作他用，否則通過破膠單元進行循環(huán)處理，直至達到排污標準；鉆井液污水進入液體收集箱中進行化學處理。

2.2.1 強效破膠除污泥

污水儲存罐中的污泥及鉆井液污水為穩(wěn)定膠體，表面呈現負電性,顆粒之間的電性斥力導致其穩(wěn)定性極強，很難通過自然方法分離,可以采用先破膠脫穩(wěn)后絮凝的方法處理[14]：首先將污泥及鉆井液污水泵入帶式真空脫水機的破膠脫穩(wěn)單元中，根據鉆井液體系及性能加入合適的高效破膠劑并進行攪拌，使破膠劑表面的正電荷迅速中和膠體表面的負電荷，促使膠體快速破膠脫穩(wěn)；破膠脫穩(wěn)后的混合物泵入高速旋轉脫水系統(tǒng)進行污泥和鉆井液污水分離，如分理出的污泥泥餅浸出液達到一級排污標準可進行排放，否則繼續(xù)進行破膠脫穩(wěn)處理，直至污泥泥餅浸出液滿足排污標準；鉆井液污水進入混凝絮凝單元進行下一步處理。

破膠劑的選擇是該環(huán)節(jié)的關鍵，其破膠率受破膠劑類型、溫度、壓力和破膠時間的影響。在常溫、常壓下分別取相同體積的長北氣田某水平井二開和三開井段的廢鉆井液樣品各7份(其中，二開井段的鉆井液為KCl-聚合物鉆井液,三開井段的鉆井液為低傷害無固相鉆井液)，分別加入2.0 g的破膠劑MgSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、AlCl3、PAC和FeCl3，攪拌10 min后，再靜置沉降30 min，將各樣品過濾并測量濾液的體積，濾液體積除以原樣品體積即為對應破膠劑的破膠率，以此為依據對破膠劑進行優(yōu)選，試驗結果見圖2。

圖2 7種破膠劑的破膠率試驗結果Fig.2 Test results for gel-breaking performances of 7 gel breakers

從圖2可以看出，FeCl3對該井二開和三開井段廢鉆井液的破膠率最高，故選擇其為破膠劑。采用該破膠劑破膠并清除污泥后的鉆井液污水水質透明而略呈黃色，污泥脫水良好并易形成泥餅。

2.2.2 混凝絮凝清除污泥

破膠清除污泥之后的鉆井液污水中仍然懸浮著少量微小的膠態(tài)和固相顆粒、性質穩(wěn)定的中性黏稠油類和聚合長鏈大分子有機污染物等，將其泵入混凝絮凝單元，加入合適的高效混凝絮凝劑并攪拌，混凝絮凝劑使膠體迅速脫穩(wěn)，并使極小的固體顆粒和油類各自結合變大，而絮凝劑使固體顆粒進一步絮凝成較大團塊；之后進入高速旋轉脫水系統(tǒng)，在離心力的作用下實現污泥泥餅和鉆井液污水的分離。分離出的污泥泥餅達到一級排污標準后可進行排放，否則送入破膠脫穩(wěn)單元繼續(xù)破膠脫穩(wěn)直至污泥泥餅達到排污標準；鉆井液污水進入微納米氣泡氣浮分離單元。

該環(huán)節(jié)的關鍵是混凝絮凝劑的選擇，大多數混凝劑也是絮凝劑，混凝絮凝作用同步進行，其混凝絮凝的效果用破膠率表示。在常溫、常壓下分別取長北氣田某水平井破膠除污泥后的二開和三開井段鉆井液污水，分別試驗評價硫酸鋁、硫酸鉀鋁、氯化鋁、聚合氯化鐵和聚合氯化鋁等5種混凝絮凝劑的破膠率，二開和三開井段鉆井液污水的試驗結果基本相似，其中三開井段鉆井液污水的絮凝劑試驗結果見圖3。

圖3 不同混凝絮凝劑的試驗結果Fig.3 Performances of different flocculating agents

由圖3可知，5種絮凝劑中，聚合氯化鋁對鉆井液污水混凝絮凝效率最高，破膠率達到了23%，且最佳用量最少，僅為0.007%，故優(yōu)選聚合氯化鋁為混凝絮凝劑。

鉆井液污水通過強效破膠和混凝絮凝處理，將水轉化為游離水，并將有害物質轉化到水溶液中，使污泥與含油鉆井液污水分開，固液分離徹底，污泥泥餅脫水性好，廢水清澈透明，測得固相去除率達85%～95%，膠體物質去除率達75%～95%，COD降低75%以上，脫色、脫水效果好，特別是對難破膠-絮凝處理的三磺鉆井液體系的污水處理效果更佳，為后續(xù)處理奠定了基礎。

2.2.3 微納米氣泡氣浮分離除浮渣

強效破膠、混凝絮凝后的鉆井液污水中含有油類和其他有機質，而氣浮分離技術是處理含油污水的一種有效工藝，對油類、固態(tài)懸浮物及部分有機物有較高的去除率[15]，其中微納米氣泡氣浮分離技術的分離效果較好。其原理是：當空氣(或臭氧)通過負壓吸入(或加壓進入)微納米氣泡氣浮分離裝置后，氣水混合液在氣水混合罐內高速旋轉、切割，產生直徑10～50 μm的微米氣泡和直徑小于200 nm的納米氣泡[16-17]，氣泡破滅時會產生超高溫、超高壓和羧基自由基，羧基自由基具有較強的氧化作用，能夠氧化大部分油類和其他有機質[18-19]，從而實現油類的二次清除；同時，微納米氣泡界面帶電，能夠與水中固態(tài)懸浮物等雜質顆粒相黏附形成污泥浮渣并浮出水面，從而實現固液分離[20-21]。浮渣進入破膠單元循環(huán)處理；鉆井液污水進入精細過濾單元。

鉆井液污水經過微納米氣泡氣浮分離后，進一步清除了其中的油類、固態(tài)懸浮物和有機質，為后續(xù)的催化氧化或RO膜處理奠定了基礎。

2.2.4 精細過濾清除濾渣

經過強效破膠和混凝絮凝除污泥、微納米氣泡氣浮除油和分離浮渣后，鉆井液污水中仍含有少數污泥和浮渣，可應用精細過濾單元清除濾渣。濾渣送入破膠單元循環(huán)處理，鉆井液污水進入液體儲存罐，等待化學處理。

2.3 化學處理

鉆井液污水化學處理流程為：液體儲存罐中的鉆井液污水依次經過化學處理一體裝置的Fe/C微電解-Fenton催化氧化反應單元以降低COD和凈化水質、RO反滲透膜單元以脫離出高濃度鹽類溶液和多羥基高級氧化化學處理單元以深度氧化分解污染物后，鉆井液達標排放或重復利用，高濃度鹽溶液經MVR多效蒸發(fā)單元加熱蒸發(fā)掉水分后得到固態(tài)鹽。

2.3.1 Fe/C微電解-Fenton催化氧化處理

經過固液深度分離后的鉆井液污水的COD仍然大于GB 8978—2002規(guī)定的一級排污標準50 mg/L，需采用Fe/C微電解-Fenton氧化處理工藝對其進行處理[22-30]。其基本原理為：在酸性條件下，Fe/C因存在電勢差，形成Fe/C原電池反應(其中C為陽極，Fe為陰極)，反應產生的高化學活性的H原子和Fe2+能夠有效降解有機物，在曝氣條件下Fe2+發(fā)生氧化反應生成Fe3+，Fe3+水解后生成的Fe(OH)3是一種高效絮凝劑，能夠增強對鉆井液污水的凈化。

Fenton氧化反應是指Fe2+與H2O2反應生成具有極強氧化能力的羥基自由基(·OH)，(·OH)是氧化有機物的有效因子，能將廢水中的有機物氧化分解生成CO2、H2O及Fe(OH)3，Fe(OH)3具有絮凝、吸附功能，可以清除水中部分有機物，從而降低水相中的COD值。這個過程中，Fe2+、H2O2和pH值等決定了(·OH)的產生及氧化程度。

經過Fe/C微電解-Fenton催化氧化反應后，鉆井液污水中的COD減少了75%～90%，處理后的鉆井液污水COD低于800 mg/L。

經過Fe/C微電解-Fenton氧化反應處理后的鉆井液污水進入RO反滲透膜單元脫鹽或進入多羥基高級氧化化學處理單元，進行進一步的處理。

2.3.2 RO反滲透膜脫鹽

經過Fe/C微電解-Fenton氧化反應單元處理的鉆井液污水中仍然含有純堿、燒堿、氯化鈉、氯化鈣和氯化鉀等鹽類，其中的Cl-等大量無機鹽離子排放會造成嚴重環(huán)境污染，排放前必須進行脫鹽處理。目前,反滲透膜脫鹽技術已相當成熟,反滲透膜經擴散作用可去除離子型無機物[31]，因而可以應用到鉆井液污水脫鹽處理中[32-33]。RO反滲透膜采用專用膜片改性技術和抗污染結構設計，具有膜通量高、防阻塞、易清洗、壽命長、能耗低、維護簡單和壽命長等特點，能夠有效實現鉆井液污水脫鹽，且較為經濟。分離后的高含鹽濃縮液和較清潔鉆井液分別進入MVR多效蒸發(fā)單元和多羥基高級氧化化學處理單元，進行下一步處理。

2.3.3 多羥基高級氧化化學處理

鉆井液污水經過催化氧化及RO反滲透膜脫鹽處理后，COD仍達500～800 mg/L，達不到一級排放標準中規(guī)定的COD≤50 mg/L的要求[34]，必須進行深度氧化處理?，F有研究表明[35]，羥基自由基具有極強的氧化性，可以將水中多種污染物深度氧化分解，實現水質的有效凈化，其氧化的最終產物是H2O、CO2或無機鹽，不會產生污染，且羧基越多，氧化效果越佳。

催化氧化后的鉆井液污水經過多羥基高級氧化30～60 min后，其COD可降至50 mg/L以下。

另外，由于羥基高級氧化劑的腐蝕性強，設備必須具有很強的抗腐蝕能力。長北氣田試驗應用了由厚度6.0 mm的Q235鋼板壓筋加強防腐和內外防腐處理的高級氧化裝置，現場應用表明，該裝置具有很好的防腐性能。

2.3.4 MVR多效蒸發(fā)脫鹽

該工藝的核心是通過暴曬、加熱等方法處理經RO反滲透膜脫鹽所得到的高含鹽濃縮液體，使其水分蒸發(fā)，鹽類回收利用。

3 現場應用

廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術在長北氣田5口井廢棄鉆井液處理中進行了現場應用。應用結果表明，廢棄鉆井液處理后產生的巖屑、泥餅和鉆井液污水能夠達標排放，與目前長北氣田普遍應用的固化-凈化法廢棄鉆井液處理方法相比，效果更好，成本更低。下面以CB10-2井為例，介紹廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術的現場應用效果。

3.1 廢棄鉆井液處理后的污水性能

CB10-2井為雙分支水平井，一開井段采用清水聚合物鉆井液體系，處理劑主要包括膨潤土、燒堿和聚陰離子纖維素(高黏)PAC-HV提黏劑；二開井段采用KCl-聚合物鉆井液體系，應用的主要處理劑包括KCl、GD-K(3)、G309-JLS、XCD、PAC-HV、PAC-LV、G303-WYR和重晶石；三開井段采用低傷害無固相鉆井液體系，應用的主要處理劑包括甲酸鈉、GD-K(3)、XCD、PAC-HV、PAC-LV、DFL-1和石灰石等。

3.1.1 鉆井液處理前后主要污染物對比

利用COD加熱回流裝置、2106P便攜式濁度儀、PHS-3精度酸度計等儀器和重鉻酸鹽法、便攜式濁度儀法、玻璃電極法等方法，依次對經固液分離—化學處理法處理前后的CB10-2井二開及三開井段鉆井液中的COD值、懸浮物和pH值等污染指標進行了檢測，結果見表1。

另外，分別利用50 mL滴定管、LCE-3500原子吸收分光光度儀對鉆井液處理前后的氯化物和總鐵進行了檢測，處理前的一開、二開和三開井段鉆井液中氯化物含量分別為1 540，83 596和27 860 mg/L(參考河北省地方標準《氯化物排放標準》(DB 13/831—2006)中的一級排放標準為400 mg/L),總鐵分別為0.29，0.36和5.21 mg/L(國家標準《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838—2002)中排放標準為0.30 mg/L)；處理后的一開、二開和三開井段鉆井液中氯化物含量分別為155，377和200 mg/L，總鐵含量分別為0.06，0.06和0.26 mg/L。

表1 CB10-2井各開次鉆井液經固液分離—化學處理技術處理前后的污染指標對比

Table 1 Pollution indexes of drilling fluids before and after processing by solid-liquid separation and chemistry processing technology in Well CB10-2

項目污水綜合排放標準GB8978—2002原始鉆井液處理后鉆井液一級二級三級一開二開三開一開二開三開COD/(mg·L-1)506010055 2024364 027172 651 005 0015 00懸浮物/(NTU)102030157 1273 8427 0<5<5<5pH值6～96～96～99 010 010 06 86 26 2色度/度30304045 2418290 2212072 12<5<5<5石油類物質，%135—13 967 73—<0 160 29氨氮/(mg·L-1)5825—76 887 3—3 624 82硫化物/(mg·L-1)1 00 9813 925 55<0 005<0 005<0 005總汞/(mg·L-1)0 0001—0 150 07—0 000040 00004總鉻/(mg·L-1)0 1—3 225 47———總銅/(mg·L-1)0 5—0 120 15—0 050 05總鋅/(mg·L-1)1 0—13 215 7—0 010 01總鉛/(mg·L-1)0 1—0 941 67———總鎘/(mg·L-1)0 0—0 00840 0040———總砷/(mg·L-1)0 5—47 6263 6———

由表1及上述試驗結果可以看出，采用固液分離—化學處理技術處理后，CB10-2井二開及三開井段鉆井液的污染指標均低于一級排放標準，表明該處理技術能夠實現廢棄鉆井液的有效處理，滿足達標排放的要求。

3.1.2 處理后鉆井液污水與鉆井液處理劑的配伍性試驗

經固液分離—化學處理技術處理后的鉆井液污水除了實現達標排放外，還要用來重新配制鉆井液。按照一開、二開和三開井段鉆井液配方，分別用清水和處理后的鉆井液污水配制鉆井液，并進行了性能測試，結果見表2。

3.1.3 處理后鉆井液污水配制的鉆井液對儲層傷害試驗

表2 清水和鉆井液污水配制的鉆井液性能對比

Table 2 Comparison of the performance of drilling fluids prepared by using fresh water and these prepared by using processed water from drilling fluids

配制用水樣品來源六速黏度計讀數濾失量/mL密度/(kg·L-1)硬度/(mg·L-1)CO2-3/HCO-3/(mg·L-1)清水一開71/54/42/38/5/48 01 040380683/805二開71/53/43/37/5/47 61 035380610/1000三開81/61/51/37/11/99 21 095420549/1037污水一開66/49/41/32/10/99 61 090440475/1146二開65/48/41/31/10/8 58 01 090420475/1268三開43/29/23/15/2 5/18 01 030380488/1220

要將固液分離—化學處理技術處理后的鉆井液污水用于配制鉆井液，除了確保其與鉆井液處理劑配伍之外，還要確保其不會傷害儲層。鑒于此，按照三開井段鉆井液配方，分別用清水、處理后的一開、二開和三開井段鉆井液污水配制鉆井液，并選取了Yu25井山2段相鄰4塊巖心，采用美國AC-FDS-800-10000地層傷害測試系統(tǒng),在溫度90°C、圍壓12 MPa、入口壓力3.5 MPa、出口壓力0 MPa條件下對巖心進行了鉆井液傷害室內試驗，結果見表3。

表3 不同鉆井液的巖心滲透率恢復率室內試驗結果

Table 3 Lab test results for permeability restoration in cores with different drilling fluids

巖心編號配鉆井液所用水巖心原始滲透率/mD傷害后滲透率/mD滲透率恢復率，%1清水0 82160 762592 682一開鉆井液污水0 81270 743991 533二開鉆井液污水0 81270 745791 764三開鉆井液污水0 82370 749290 95

從表3可以看出，不同鉆井液傷害后的巖心滲透率基本相當，滲透率恢復率都在90%以上，表明用處理后的鉆井液污水配制的鉆井液對儲層傷害輕微，且與清水配制的鉆井液對儲層的傷害相當，能夠滿足配制鉆井液并保護儲層的要求。

3.2 處理后固體廢棄物毒性評價

在CB10-2井廢棄鉆井液固液分離—化學處理試驗中，采集處理后的巖屑和污泥樣品128個，按照環(huán)境保護行業(yè)標準《固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》(HJ/T 299—2007)制備固體廢物浸出液，并對浸出液毒性進行了檢測，其中6個樣品(其中1—4號為巖屑樣品，5—6號為泥餅樣品)的測試結果見表4。

表4 處理后的巖屑和泥餅浸出液毒性檢測結果

Table 4 Toxicity testing data of the drilling cuttings and mud cake after processing by solid/liquid separation-chemistry processing technology

項目一級排放標準樣品檢測結果123456色度/度50(GB8978—2002)151513151515COD/(mg·L-1)100(GB8978—2002)679878695761懸浮物/(NTU)70(GB8978—2002)56866332836石油類物質，%5(GB8978—2002)0 080 100 100 060 020 01pH值6～9(GB8978—2002)8 138 707 608 238 168 11總銅/(mg·L-1)100(GB5085 3—2007)—0 160 14———總鋅/(mg·L-1)100(GB5085 3—2007)—0 760 58———總鎘/(mg·L-1)1 0(GB5085 3—2007)—0 030 01———總鉛/(mg·L-1)5 0(GB5085 3—2007)—0 070 66———總砷/(mg·L-1)5 0(GB5085 3—2007)—0 050 04———六價鉻/(mg·L-1)15 0(GB5085 3—2007)—0 040 02———汞/(mg·L-1)0 1(GB5085 3—2007)—0 0040 003———鐵/(mg·L-1)0 30(GB3838—2002)0 060 300 300 160 250 20氯化物/(mg·L-1)400(DB13/831—2006)29635631377347236

從表4可以看出，CB10-2井廢棄鉆井液經固液分離—化學處理后的巖屑和污泥樣品浸出液的pH值、色度、COD、銅、鋅、鎘、鉛、砷、六價鉻、汞、鐵和氯化物含量均低于一級排放標準，表明處理后的污泥和巖屑達到了固體廢棄物排放或重新利用的標準。

3.3 效益評價

目前，長北氣田主要采用固化-凈化法處理廢棄鉆井液，首先需要挖2個鉆井液池(一個沉淀經固控設備分離后的巖屑等固相，一個容納分離后的液相)，完井后固相固化填埋，液相運往當地污水處理廠處理后達標排放。按照長北氣田標準要求，每個鉆井液池規(guī)格為長35.0 m、寬25. 0 m、深3.5 m，鉆井液池底部和四周用240 mm×115 mm×53 mm實心標準磚混結構修砌，表面再澆筑厚50 mm的砂漿。按照以上鉆井液池修建要求計算，2個鉆井液池總土方約6 120 m3,表面積約2 600 m2，挖、砌鉆井液池單價分別為6.6元/m3和230.0元/m2，則挖、砌鉆井液池分別需要4.04萬元和59.80萬元；實際每口井約產生廢棄鉆井液2 500 m3,距離最近污水處理廠150 km，處理和運費單價分別為368.0元/m3和2.17元/(t·km),合計凈化費用92.00萬元，運輸費用81.38萬元，總計廢棄鉆井液處理費用約250萬元。

CB10-2井所用的固液分離—廢棄鉆井液設備租賃于其他公司，租期96 d，每日租金1.0萬元，租金共計96.0萬元人民幣；消耗破膠劑、絮凝劑和混凝劑等各種化學藥品約4.0 t，價值約1.6萬元，則該井廢棄鉆井液處理費用共計約97.6萬元。

由此可知，固液分離—化學處理技術的廢棄鉆井液處理成本遠低于常規(guī)的固化-凈化法。

4 結論與建議

1) 廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術對廢棄鉆井液進行固液初步分離、固液深度分離及化學處理，使處理后產生的鉆井液污水、巖屑和污泥能夠達到排放標準排放或者重復利用，且處理費用比固化-凈化法低，具有推廣應用價值。

2) 廢棄鉆井液固液分離—化學處理技術所用的設備多，占地廣，投資大，自動化程度較低，需要加大投入和研究，使其向小型化、自動化、智能化和低成本方向發(fā)展。

3) 目前該工藝花費仍然比較高，需對破膠劑、絮凝劑、Fe/C微電解反應的高效微電解填料、Fenton氧化反應的H2O2用量、RO反滲透膜和多羥基高級氧化劑進一步優(yōu)選或優(yōu)化，以提高處理廢棄鉆井液的能力和降低成本。

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[編輯 滕春鳴]

The Application of Solid Liquid Separation-Chemistry Processing Technology for Waste Drilling Fluid in the Changbei Gas Field

ZHAO Hongbo,LI Xinbao,WANG Chong,CAO Guojia

(No.2GasProductionPlant，PetroChinaChangqingOilfieldCompany,Xi’an,Shaanxi,710021,China)

Toxicand harmful chemical components in waste drilling fluids may cause severe environmental pollution and physical injuries.To reduce the quantity of such toxic materials and to minimize concentrations of these materials,preliminary solid/liquid separation,deep solid/liquid separation and chemical processing techniques were combined to establish integral solid/liquid separation-chemistry processing technology.Field application results obtained in 5 wells of Changbei Gas Field showed that upon processing of waste drilling fluids by using the innovative separation technology,sewage contents,cuttings,mud cake leachates and all other indexes could meet the requirements specified in relevant emission standards.The processed waste fluids could be discharged or reused as required，and the cost was lower than the conventional solidification-purification technologies.Research results showed the proposed integral solid/liquid separation-chemistry processing technology could effectively process waste drilling fluids.

waste drilling fluid;environmental pollution;solid-liquid separation;chemical processing;economic benefit;Changbei Gas Field

2016-10-12；改回日期：2017-03-22。

趙宏波(1976—)，男，甘肅鎮(zhèn)原人，1999年畢業(yè)于江漢石油學院石油地質專業(yè)，高級工程師，主要從事石油與天然氣的勘探開發(fā)工作。E-mail：2290236948@qq.com。

10.11911/syztjs.201703009

TE992

A

1001-0890(2017)03-0048-09