CN104747107B - 钻井废弃泥浆一体化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井废弃泥浆一体化处理方法，本发明将井队固有的除砂器、除泥器和振动筛所产的泥浆通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机依次进行固液分离，使液相依次通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机处理后收集回用，将岩屑脱浆机、沙屑去除机、水处理再生机和井队固有的离心机所产生的固相通过螺旋输送机输送到运输车辆，在螺旋输送机输送过程中向螺旋输送机中的固相添加固化剂。本发明一方面通过分类分治的处理方式，可大大减少固化药剂的使用，从而从根本上减少有害固相的排放；另一方面在处理过程中由于在不添加固化剂的情况下进行固液分离，这样可大大提高处理后液相的回用率，从而从根本上实现废弃泥浆的减量化。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井废弃泥浆处理方法。
背景技术
在石油天然气勘探开发钻井过程中，钻井设施中的振动筛、除砂器、陈泥器和离心机都会产生泥浆，这些废弃泥浆是由固相、液相和化学处理剂三部分组成，其中含有大量的粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多项胶体悬浮体系，如果不加以处理，必将会对自然环境造成不可估量的危害。
目前国内对废钻井液的处理方式有三种：直接排放、大循环池沉淀及固化处理。
（1）直接排放法
有些废钻井液可以直接排放到环境中去，但是这仅限于低毒或无毒钻井液，或者易生物降解的钻井液废弃物，该方法不适合有害成分比较高的油基钻井液及聚合物类钻井液。
（2）大循环池沉淀法
废钻井液在大循环池内通过自然沉降法分离，上部清夜达到环保标准后就地排放，余下的固体经自然干燥在循环池内就地填埋，但必须保持上部土层1米到1.5米的厚度。经石油环境研究委员会对填埋后的钻井液废弃物通过中子探针、测渗计等仪器对填埋区域地表水及辐射土壤进行跟踪监测，发现该方法对地表水及辐射区土壤有很大影响，必须慎用。
（3）固化处理钻井液的方法
固化法是指向废钻井液中加入固化剂，使其转化为土壤或胶结强度很大的固体，就地填埋或用于建筑材料等，该方法能够消除钻井液中重金属离子与有机物对土壤、水质及生态环境的影响与危害。对于含水量较高的废钻井液，结合固液分离法，可以取得较好的效果。固化法目前是最常用的处理钻井废弃泥浆的方法。
这几种方式都不能重复利用，并且对周边环境造成潜在的影响，增加了环境风险与成本压力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种钻井废弃泥浆一体化处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明将井队固有的除砂器、除泥器和振动筛所产的泥浆通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机依次进行固液分离，使液相依次通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机处理后收集回用，将岩屑脱浆机、沙屑去除机、水处理再生机和井队固有的离心机所产生的固相通过螺旋输送机输送到运输车辆，在螺旋输送机输送过程中向螺旋输送机中的固相添加固化剂。
为了提高固液分离效果，所述的岩屑脱浆机采用振动筛，沙屑除去机采用离心机，水处理再生机采用叠螺机。
为了操作方便，本方法采用的设备包括自动分类收集模块、多级固液分离组合模块和固相输送系统，自动分类收集模块包括多个串联的所述的岩屑脱浆机和储浆罐组合，每个岩屑脱浆机和储浆罐组合中岩屑脱浆机的液相出口连接储浆罐，前一个岩屑脱浆机和储浆罐组合的储浆罐连接其后一个岩屑脱浆机和储浆罐组合的岩屑脱浆机的进料口，多级固液分离组合模块包括所述的沙屑除去机、多功能调节罐和所述的水处理再生机，最后一个储浆罐连接沙屑除去机的进料口，多功能调节罐包括加药处理区和清水暂存区，沙屑除去机的液相出口连通多功能调节罐的加药处理区，多功能调节罐的加药处理区连接水处理再生机的进料口，水处理再生机的液相出口接多功能调节罐的清水暂存区，各岩屑脱浆机和沙屑除去机的固相出口接固相输送系统，固相输送系统连接有固化剂添加机，固相输送系统为所述的螺旋输送机，通过固化剂添加机向螺旋输送机添加固化剂。
为了实现部分固相在多能调节罐中自动沉淀，所述的自动分类收集模块包括两个岩屑脱浆机和储浆罐组合，为第一岩屑脱浆机和第一储浆罐组合以及第二岩屑脱浆机和第二储浆罐组合，所述的多功能调节罐还包括有污水暂存区，污水暂存区和加药处理区之间设置有溢流坝，沙屑除去机的液相出口连接污水暂存区，沙屑除去机的液相出口通过污水暂存区连通加药处理区，污水暂存区与第二储浆罐通过带阀门的旁通管路连接。
为了使第一储浆罐对第二储浆罐的容量进行补偿，在减少占地面积的同时保证处理效果，所述的第一储浆罐和第二储浆罐是通过一个罐体分割形成，在罐体内设有溢流隔板，溢流隔板低于罐体的罐壁，溢流隔板的两侧分别为第一储浆罐和第二储浆罐，第二储浆罐的容积小于第一储浆罐，控制第一储浆罐和第二储浆罐的液位，使只有第二储浆罐向第一储浆罐溢流，而第一储浆罐不向第二储浆罐溢流。
为了应急处理，本方法采用的设备还包括有应急储罐和液位自动补偿控制器，第一储浆罐内设置有第一输送泵，应急储罐内设有第二输送泵，第一输送泵出口分别通过带有电动阀门的管线连接应急储罐和第二岩屑脱浆机的进料口，第二输送泵的出口通过管线连接第一岩屑脱浆机的进料口，第一储浆罐内设有液位检测装置，液位检测装置、第一输送泵、第二输送泵和电动阀门均与液位自动补偿控制器连接，液位自动补偿控制器用于接收液位检测装置的信号和控制第一输送泵、第二输送泵和电动阀门的启闭，当第一储浆罐内的液位达到设定高值时，将井队固有的振动筛的泥浆出口接第一储浆罐，并使振动筛的泥浆在岩屑脱浆机处理过程中通过应急储罐中转，当第一储浆罐内的液位达到设定低值时，将井队固有的振动筛的泥浆出口接第一岩屑脱浆机的进料口，关闭第一输送泵，并使应急储罐向第一岩屑脱浆机输送废弃泥浆，当第一储浆罐液位于前述两种液位之间时，将井队固有的振动筛的泥浆出口接第一岩屑脱浆机的进料口，切断应急储罐，并使振动筛的泥浆在岩屑脱浆机处理过程中通过应急储罐中转。
为了便于加入污水处理用药剂，所述的多级固液分离组合模块还包括有加药机，加药机的进水口通过泵连接多功能调节罐的清水暂存区，加药机的出料口接多功能调节罐的加药处理区，清水暂存区连接有清水罐。
为了使污水处理用药剂与污水混合均匀，所述的多功能调节罐的加药处理区内设有搅拌器。
为了便于输送固相，所述的固相输送系统包括依次串联的第一输送机、第二输送机、第三输送机、第四输送机和第五输送机，五台输送机均为螺旋输送机，第一输送机和第二输送机通过固化剂添加机连接，所有岩屑脱浆机的固相出口接第一输送机，井队固有的离心机的固相出口接第二输送机，沙屑除去机的固相出口接第四输送机，水处理再生机的固相出口接第五输送机，固相依次通过第一输送机、第二输送机、第三输送机、第四输送机和第五输送机输送到运输车辆。
本发明的有益效果是：本发明能够在不改变原钻井工艺、不构筑落地泥浆池及不加入药剂的情况下充分采用物化技术实现对废弃泥浆的现场固液分离处理，避免了传统废弃泥浆处理过程中因大量投放药剂所带来的二次污染及污染排放物的增量，真正意义上实现了对钻井废弃物的现场减量化及无害化处理。本发明能够科学有效地对钻井钻进过程中的废弃泥浆进行分类分治，实现了随钻随固化的创新模式，填补了该方面的国内空白。本发明实现了危险废弃物处理的减量化、无害化和资源化，消除了污染源，有利于保护井场周边环境的土壤及地下水资源。本发明对钻井废弃泥浆进行多级固液分离后，固相可以由运输车辆运输出井场，进行后续处理，液相可以回注到钻井泥浆系统中进行重复利用，以减少有害物质的排放。本发明一方面通过分类分治的处理方式，可大大减少固化药剂的使用，从而从根本上减少有害固相的排放；另一方面在处理过程中由于在不添加固化剂的情况下进行固液分离，这样可大大提高处理后液相的回用率，从而从根本上实现废弃泥浆的减量化。
附图说明
图1 是本发明的结构流程图；
图2是图1中件1的结构示意放大图；
图3是图1中件3的结构示意放大图；
图中：1.自动分类收集模块，2.固相输送系统，3.多级固液分离组合模块，4.软体清水罐，5.运输车辆，6.组合应急储罐，1-1．第一岩屑脱浆机，1-2．第一储浆罐，1-3．第二储浆罐，1-4．第二岩屑脱浆机，1-5．固化剂添加机，1-6．液位检测装置，1-7．阀门，1-8．泵，1-9．LED防爆照明灯，1-10．搅拌器，3-1．沙屑除去机，3-2．多功能调节罐，3-3．阀门，3-4．搅拌器，3-5．泵，3-6．加药机，3-7．水处理再生机，3-8．LED防爆照明灯，7、振动筛，8、除砂器，9、除泥器，10、离心机。
具体实施方式
例一
将井队固有的除砂器、除泥器和振动筛所产的泥浆通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机依次进行固液分离，使液相依次通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机处理后收集回用，将岩屑脱浆机、沙屑去除机、水处理再生机和井队固有的离心机所产生的固相通过螺旋输送机输送到运输车辆，在螺旋输送机输送过程中向螺旋输送机中的固相添加固化剂。
岩屑脱浆机采用振动筛，沙屑除去机采用离心机，水处理再生机即为污泥脱水机，污泥脱水机可采用叠螺机。
例二
本具体实施例在例一方法的基础上采用下述钻井废弃泥浆一体化处理设备。
如图1所示的一种钻井废弃泥浆一体化处理设备，它包括自动分类收集模块1、固相输送系统2、多级固液分离组合模块3和软体清水罐4。
如图2所示，自动分类收集模块1包括第一岩屑脱浆机1-1、第一储浆罐1-2、第二储浆罐1-3、第二岩屑脱浆机1-4、固化剂添加机1-5、阀门1-7、泵1-8、LED防爆照明灯1-9和和搅拌器1-10。第一储浆罐1-2和第二储浆罐1-3是通过一个罐体分割形成，在罐体内设有溢流隔板，溢流隔板低于罐体的罐壁，溢流隔板的两侧分别为第一储浆罐1-2和第二储浆罐1-3，第二储浆罐1-3的容积小于第一储浆罐1-2。第一储浆罐1-2和第二储浆罐1-3内均设有搅拌器1-10、LED防爆照明灯1-9和泵1-8，第二储浆罐1-3设置有液位自动补偿控制器1-6，液位自动补偿控制器1-6的补偿液入口接组合应急储罐6，第一岩屑脱浆机1-1的液相出口接第一储浆罐1-2，第二岩屑脱浆机1-4的进料口接第一储浆罐1-2，第二岩屑脱浆机1-4的液相出口接第二储浆罐1-3。
还包括有应急储罐6和液位自动补偿控制器，第一储浆罐1-2内设置有第一输送泵，即泵1-8，应急储罐6内设有第二输送泵，第一输送泵出口分别通过带有电动阀门（图2中阀门1-7）的管线连接应急储罐6和第二岩屑脱浆机1-4的进料口，第二输送泵的出口通过管线连接第一岩屑脱浆机1-1的进料口，第一储浆罐1-2内设有液位检测装置1-6，液位检测装置1-6、第一输送泵、第二输送泵和电动阀门均与液位自动补偿控制器连接，液位自动补偿控制器用于接收液位检测装置的信号和控制第一输送泵、第二输送泵和电动阀门的启闭。
如图3所示，多级固液分离组合模块3包括沙屑除去机3-1、多功能调节罐3-2、阀门3-3、搅拌器3-4、泵3-5、加药机3-6、水处理再生机3-7和LED防爆照明灯3-8。LED防爆照明灯3-8设置在沙屑除去机3-1上。多功能调节罐3-2包括污水暂存区、加药处理区和清水暂存区，污水暂存区和加药处理区之间设置有溢流坝，清水暂存区与污水暂存区和加药处理区相隔离，沙屑除去机3-1的液相出口接多功能调节罐3-2的污水暂存区，多功能调节罐3-2的加药处理区内设有搅拌器3-4和泵3-5，多功能调节罐3-2的加药处理区通过泵3-5连接水处理再生机3-7的进料口，水处理再生机3-7的液相出口接多功能调节罐3-2的清水暂存区，多功能调节罐3-2的清水暂存区通过泵接软体清水罐4。加药机3-6的进水口接多功能调节罐3-2的清水暂存区，加药机3-6的出料口接多功能调节罐3-2的加药处理区。多功能调节罐3-2的污水暂存区通过带阀门3-3的旁通管路接第二储浆罐1-3。
沙屑除去机3-1的进料口接第二储浆罐1-3。
钻井系统的固控设备包括振动筛7、除砂器8、除泥器9和离心机10。
振动筛7的泥浆出口接第一岩屑脱浆机1-1，除砂器8和除泥器9的泥浆出口均接第二岩屑脱浆机1-4。
固相输送系统包括依次串联的第一输送机、第二输送机、第三输送机、第四输送机和第五输送机，五台输送机均为螺旋输送机，第一输送机和第二输送机通过固化剂添加机1-5连接，第一岩屑脱浆机1-1和第二岩屑脱浆机1-4的固相出口接第一输送机，沙屑除去机3-1的固相出口接第四输送机，水处理再生机3-7的固相出口接第五输送机。运输车辆5从第五输送机的出口将固相送走。
第一储浆罐1-2与第二岩屑脱浆机1-4、组合应急储罐6与第一岩屑脱浆机1-1、第一储浆罐1-2与组合应急储罐6、第二储浆罐1-3与沙屑除去机3-1、多功能调节罐3-2与水处理再生机3-7以及多功能调节罐3-2与软体清水罐4之间均设有泵，从而能加快液相的流动。
两岩屑脱浆机采用振动筛，最好采用高G振动筛，沙屑除去机采用离心机，水处理再生机即为污泥脱水机，污泥脱水机可采用叠螺机。
例2处理方法的基本流程及说明（如图1、图2、图3所示）：
（1）液相流程：
1）正常排浆：
①：井队固有振动筛7→第一岩屑脱浆机1-1→第一储浆罐1-2（液位保持在设定高值和低值之间）→第二岩屑脱浆机1-4→第二储浆罐1-3→沙屑除去机3-1→多功能调节罐3-2的污水暂存区→多功能调节罐3-2的加药处理区→水处理再生机3-7→多功能调节罐3-2的清水暂存区→软体清水罐4→回用，当第一储浆罐1-2低于设定低值，控制组合应急储罐6向第一岩屑脱浆机1-1补液。
②：井队固有除砂器8、除泥器9→第二岩屑脱浆机1-4→第二储浆罐1-3→沙屑除去机3-1→多功能调节罐3-2的污水暂存区→多功能调节罐3-2的加药处理区→水处理再生机3-7→多功能调节罐3-2的清水暂存区→软体清水罐4→回用
2）替浆、应急：先将井队固有振动筛7接到第一储浆罐1-2。
井队固有振动筛7→第一储浆罐1-2，当第一储浆罐1-2达到设定高值→组合应急储罐6→第一岩屑脱浆机1-1→第一储浆罐1-2→第二岩屑脱浆机1-4→第二储浆罐1-3→沙屑除去机3-1→多功能调节罐3-2的污水暂存区→多功能调节罐3-2的加药处理区→水处理再生机3-7→多功能调节罐3-2的清水暂存区→软体清水罐4→回用
在整个处理过程中，控制第一储浆罐和第二储浆罐的液位，使只有第二储浆罐向第一储浆罐溢流，而第一储浆罐不向第二储浆罐溢流。
（2）固相流程：
①：第一岩屑脱浆机1-1与第二岩屑脱浆机1-4→固相输送系统2→运输车辆
②：井队固有离心机10→螺旋输送机→运输车辆
③：沙屑除去机3-1与水处理再生机3-7→固相输送系统2→运输车辆
流程说明：
由第一岩屑脱浆机1-1收集到的井队固有振动筛7所排出的液相钻井废弃泥浆，经第一岩屑脱浆机1-1进行固液分离后，液相钻井废弃泥浆进入第一储浆罐1-2；第一储浆罐1-2中的液相钻井废弃泥浆由泵抽入到第二岩屑脱浆机1-4，来自于井队固有除砂器8、除泥器9所排出的液相钻井废弃泥浆也进入第二岩屑脱浆机1-4，经过第二岩屑脱浆机1-4固液分离后，液相钻井废弃泥浆进入第二储浆罐1-3；第二储浆罐1-3中的液相钻井废弃泥浆由泵入抽到沙屑除去机3-1，经沙屑除去机3-1进行固液分离后，液相钻井废弃泥浆进入多功能调节罐3-2，经少量加药、搅拌后，由泵3-5抽入到水处理再生机3-7，经水处理再生机3-7进行固液分离后，将达到回用标准的液相，排入到多功能调节罐3-2的清水暂存区。根据现场实际情况，可将多功能调节罐的清水暂存区中的液相进行配制药品，或可由泵抽入出到软体清水罐4内，软体清水罐4内的液相可输送回井队泥浆系统进行回用，也可进行暂存，等待后续处理。
经第一岩屑脱浆机和第二岩屑脱浆机进行固液分离后的固相钻井废弃泥浆，进入第一级螺旋输送机，经过固化剂添加机1-5加入固化剂，进入第二级螺旋输送机进行输送过程中的混合搅拌，然后，进入第三级螺旋输送机与第三级螺旋输送机接收到的井队固有离心机10所排放出的固相钻井废弃泥浆，进行输送过程中的混合搅拌后，进入第四级螺旋输送机与第四级螺旋输送机接收到的经沙屑除去机3-1进行固液分离后的固相钻井废弃泥浆，进行输送过程中的混合搅拌后，进入第五级螺旋输送机与第五级螺旋输送机接收到的经水处理再生机3-7进行固液分离后的固相钻井废弃泥浆，进行输送过程中的混合搅拌后，输送到运输车辆5等待后续处理。
例二相对于例一的区别在于采用一种整体的连贯的处理设备，在处理时易于控制。例二在采用与表1-3基本相同的数据时，能达到与例一基本相同的效果，但能缩短操作时间，减少工人的工作量。
本专利中各分离设备分离出的密度较大的称为固相，密度较小的称为液相，本专利中所称的固相并不是绝对的固相，液相也不是绝对的液相，比如说水处理再生机14分离出固相也可能是潮湿的泥土或有一定流动性的污泥。
Claims (8)
1.一种钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：将井队固有的除砂器、除泥器和振动筛所产的泥浆通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机依次进行固液分离，使液相依次通过岩屑脱浆机、沙屑去除机和水处理再生机处理后收集回用，将岩屑脱浆机、沙屑去除机、水处理再生机和井队固有的离心机所产生的固相通过螺旋输送机输送到运输车辆，在螺旋输送机输送过程中向螺旋输送机中的固相添加固化剂，本方法采用的设备包括自动分类收集模块、多级固液分离组合模块和固相输送系统，自动分类收集模块包括多个串联的所述的岩屑脱浆机和储浆罐组合，每个岩屑脱浆机和储浆罐组合中岩屑脱浆机的液相出口连接储浆罐，前一个岩屑脱浆机和储浆罐组合的储浆罐连接其后一个岩屑脱浆机和储浆罐组合的岩屑脱浆机的进料口，多级固液分离组合模块包括所述的沙屑除去机、多功能调节罐和所述的水处理再生机，最后一个储浆罐连接沙屑除去机的进料口，多功能调节罐包括加药处理区和清水暂存区，沙屑除去机的液相出口连通多功能调节罐的加药处理区，多功能调节罐的加药处理区连接水处理再生机的进料口，水处理再生机的液相出口接多功能调节罐的清水暂存区，各岩屑脱浆机和沙屑除去机的固相出口接固相输送系统，固相输送系统连接有固化剂添加机，固相输送系统为所述的螺旋输送机，通过固化剂添加机向螺旋输送机添加固化剂。
2.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：所述的岩屑脱浆机采用振动筛，沙屑除去机采用离心机，水处理再生机采用叠螺机。
3.根据权利要求1或2所述的钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：所述的自动分类收集模块包括两个岩屑脱浆机和储浆罐组合，为第一岩屑脱浆机和第一储浆罐组合以及第二岩屑脱浆机和第二储浆罐组合，所述的多功能调节罐还包括有污水暂存区，污水暂存区和加药处理区之间设置有溢流坝，沙屑除去机的液相出口连接污水暂存区，沙屑除去机的液相出口通过污水暂存区连通加药处理区，污水暂存区与第二储浆罐通过带阀门的旁通管路连接。
4.根据权利要求3所述的钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：所述的第一储浆罐和第二储浆罐是通过一个罐体分割形成，在罐体内设有溢流隔板，溢流隔板低于罐体的罐壁，溢流隔板的两侧分别为第一储浆罐和第二储浆罐，第二储浆罐的容积小于第一储浆罐，控制第一储浆罐和第二储浆罐的液位，使只有第二储浆罐向第一储浆罐溢流，而第一储浆罐不向第二储浆罐溢流。
5.根据权利要求4所述的钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：本方法采用的设备还包括有应急储罐和液位自动补偿控制器，第一储浆罐内设置有第一输送泵，应急储罐内设有第二输送泵，第一输送泵出口分别通过带有电动阀门的管线连接应急储罐和第二岩屑脱浆机的进料口，第二输送泵的出口通过管线连接第一岩屑脱浆机的进料口，第一储浆罐内设有液位检测装置，液位检测装置、第一输送泵、第二输送泵和电动阀门均与液位自动补偿控制器连接，液位自动补偿控制器用于接收液位检测装置的信号和控制第一输送泵、第二输送泵和电动阀门的启闭，当第一储浆罐内的液位达到设定高值时，将井队固有的振动筛的泥浆出口接第一储浆罐，并使振动筛的泥浆在岩屑脱浆机处理过程中通过应急储罐中转，当第一储浆罐内的液位达到设定低值时，将井队固有的振动筛的泥浆出口接第一岩屑脱浆机的进料口，关闭第一输送泵，并使应急储罐向第一岩屑脱浆机输送废弃泥浆，当第一储浆罐液位于前述两种液位之间时，将井队固有的振动筛的泥浆出口接第一岩屑脱浆机的进料口，切断应急储罐，并使振动筛的泥浆在岩屑脱浆机处理过程中通过应急储罐中转。
6.根据权利要求5所述的钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：所述的多级固液分离组合模块还包括有加药机，加药机的进水口通过泵连接多功能调节罐的清水暂存区，加药机的出料口接多功能调节罐的加药处理区，清水暂存区连接有清水罐。
7.根据权利要求6所述的钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：所述的多功能调节罐的加药处理区内设有搅拌器。
8.根据权利要求7所述的钻井废弃泥浆一体化处理方法，其特征在于：所述的固相输送系统包括依次串联的第一输送机、第二输送机、第三输送机、第四输送机和第五输送机，五台输送机均为螺旋输送机，第一输送机和第二输送机通过固化剂添加机连接，所有岩屑脱浆机的固相出口接第一输送机，井队固有的离心机的固相出口接第二输送机，沙屑除去机的固相出口接第四输送机，水处理再生机的固相出口接第五输送机，固相依次通过第一输送机、第二输送机、第三输送机、第四输送机和第五输送机输送到运输车辆。
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