專利名稱：油田含鹽鉆井廢棄泥漿無(wú)害化處理和資源化利用的一種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田含鹽鉆井廢棄泥漿無(wú)害化處理和資源化利用的一種方法。
國(guó)內(nèi)外對(duì)鉆井含鹽廢棄泥漿和鉆井含鹽泥屑的處理起步于七十年代，由于含鹽泥漿及含鹽泥屑的組分不同，處理方法也不一樣，其處理方法有兩種，即回注地下法和固化處理法。由于回注地下法處理費(fèi)用高昂，而固化法處理不能很好地封閉廢棄含鹽泥漿和含鹽泥屑中的氯化物，因此對(duì)含鹽廢棄泥漿和含鹽泥屑的處理，目前尚無(wú)更好的方法。
我國(guó)于八十年代也展開(kāi)這方面的工作，其主要是對(duì)鉆井淡水泥漿的處理，但對(duì)含鹽廢棄泥漿和含鹽泥屑的處理還是一大空白。
鉆井含鹽廢棄泥漿和鉆井含鹽泥屑處理的難點(diǎn)主要有1、鉆井廢棄泥漿和鉆井巖屑含鹽量高，其濃度高達(dá)8-10％。
2、廢棄泥漿中的鹽份其2/3呈吸附狀態(tài)，整個(gè)泥漿呈膠體狀態(tài)，直接把鹽分從泥漿中脫出來(lái)是不可能的。
3、采用常規(guī)的方法，如水洗、電滲析、反滲透、離子交換、蒸發(fā)，很難直接對(duì)其進(jìn)行處理。
4、整個(gè)處理過(guò)程要在野外作業(yè)，受其自然條件的限制。
5、在整套設(shè)備的配置上既要小型化、重量輕，還要方便移動(dòng)。
針對(duì)上述技術(shù)難點(diǎn)，展開(kāi)了各項(xiàng)基礎(chǔ)工作的研究，包括基礎(chǔ)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)室小試，在設(shè)備上進(jìn)行中試等過(guò)程，完成了對(duì)鉆井廢棄含鹽泥漿和鉆井含鹽泥屑的無(wú)害化處理及資源化利用整套工藝流程。達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的各項(xiàng)排放指標(biāo)。
本發(fā)明的方法包括以下步驟(A)置換步驟解決鹽離子吸附的問(wèn)題。由于鉆井含鹽廢棄泥漿中的鹽離子2/3呈吸附狀態(tài)，整個(gè)泥漿呈膠體狀態(tài)，直接用水洗滌，不能夠把鹽分從泥漿中洗滌出來(lái)。本發(fā)明采用絮凝劑對(duì)泥漿進(jìn)行絮凝，破壞其膠體狀態(tài)，使吸附的鹽離子轉(zhuǎn)化成游離態(tài)，存在于水溶液中，并把泥漿中的水和泥漿分離開(kāi)。然后采用真空吸附的方法把游離水抽出去。
(B)水洗和脫水步驟把已經(jīng)被破壞膠體狀態(tài)的泥漿進(jìn)行水洗，使泥漿和泥屑中的鹽含量去除率高達(dá)99％以上，再通過(guò)例如抽濾、壓榨等手段脫除水分。
(C)水溶液中脫鹽步驟采用反滲透和多效升膜蒸發(fā)相結(jié)合的工藝除去水中的鹽分。由于在真空吸附和第一、二次洗滌中水溶液含鹽量最高達(dá)15％，最低達(dá)2％，直接采用反滲透很難直接進(jìn)行處理，對(duì)這一部分的鹽水采用多效升膜蒸發(fā)，對(duì)鹽含量小于或等于2％的鹽水用反滲透進(jìn)行處理。在此把反滲透脫出的濃鹽水送入升膜蒸發(fā)器中繼續(xù)脫鹽。再把反滲透和升膜蒸發(fā)回收的淡水用于水洗工藝流程中循環(huán)利用。
(D)把升膜蒸發(fā)器中濃縮至飽和的濃鹽水采用太陽(yáng)能濃縮結(jié)晶工藝，根據(jù)NaCl、KCl、K2SO4、K2NO3等的結(jié)晶點(diǎn)不同，回收NaCl、KCl、K2SO4、KNO3等。
(E)任選將脫鹽后的泥漿和泥屑進(jìn)行酸堿綜合、添加有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、有機(jī)養(yǎng)分等，進(jìn)行土壤改性，使其能夠達(dá)到直接復(fù)耕的目的。
以下結(jié)合附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
1、復(fù)合絮凝采用經(jīng)篩選的兩種高效絮凝劑聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁，使其破壞泥漿膠體狀態(tài)，使吸附的鹽離子轉(zhuǎn)變成游離的鹽離子，并把水和泥漿分離開(kāi)來(lái)。
2、真空吸附通過(guò)真空泵對(duì)泥漿濾布下面空間進(jìn)行抽真空，抽去含鹽的游離水。
3、洗滌用淡水對(duì)泥漿進(jìn)行洗滌，直到泥漿中的鹽脫除到280mg/L以下為止。在此過(guò)程中，洗滌的次數(shù)一般為3-6次，優(yōu)選4或5次。在洗滌的過(guò)程中也采用抽真空的方法把洗滌鹽水抽出去。
4、收集罐1在此收集絮凝和第一次、第二次抽出來(lái)的高濃度的鹽水。鹽水濃度在2-12％。
5、收集罐2在此收集第三次以上的洗滌鹽水。鹽水濃度在800mg/L-5000mg/L。
6、升膜蒸發(fā)把收集罐1收集到的2-12％鹽水進(jìn)行升膜蒸發(fā)。升膜蒸發(fā)過(guò)程中回收的淡水用于絮凝和洗滌，對(duì)淡水采取循環(huán)利用。
7、反滲透把收集罐2收集到的800-5000mg/L鹽水進(jìn)行反滲透，反滲透回收的淡水用于絮凝和洗滌，對(duì)淡水采取循環(huán)利用。把反滲透脫除的濃鹽水回收到升膜蒸發(fā)中，繼續(xù)濃縮脫鹽和回收淡水。
8、結(jié)晶回收把升膜蒸發(fā)回收的飽和濃鹽水采用太陽(yáng)能濃縮結(jié)晶，回收NaCl、KCl、K2SO4、KNO3等。
9、泥漿改性在脫鹽后的泥漿中加入土壤改性劑，腐殖酸、有機(jī)養(yǎng)分，進(jìn)行土壤改性，使其能夠達(dá)到直接復(fù)耕的目的。
其中將聚丙烯酰胺(分子量在1200萬(wàn)以上)配制成在水中的約0.1％的溶液。溶解約需30分鐘。為了加速溶解，在溶解的過(guò)程中需要充分?jǐn)嚢?。將聚合氯化鋁配制成在水中的約5％的溶液。首先向含鹽泥漿和含鹽泥屑中添加配制好的聚丙烯酰胺水溶液，其添加比例為8-12％，優(yōu)選10％，然后向含鹽泥漿和含鹽泥屑中添加配制好的聚合氯化鋁水溶液，其添加比例為3-6％，優(yōu)選5％。兩種絮凝劑添加后，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，其攪拌速度控制?3-16轉(zhuǎn)/分鐘，其攪拌時(shí)間約數(shù)分鐘，例如3分鐘。至此，整個(gè)絮凝分離過(guò)程完成。
絮凝抽真空和洗滌抽真空的真空度一般控制在0.2-0.4個(gè)大氣壓，升膜蒸發(fā)真空度控制在0.1-0.3大氣壓。
升膜蒸發(fā)加熱溫度控制在約360℃左右。
用于泥漿改性的土壤改性劑例如是CaSO4，在泥漿中添加的比例為5％左右。
腐殖酸例如是草炭，其添加比例為3％。
有機(jī)養(yǎng)分例如是綠色高效有機(jī)肥，其添加比例為4％。
通過(guò)用本發(fā)明，獲得了以下技術(shù)指標(biāo)1、排放水BOD＝10mg/L，COD＝30mg/L，SS＝5mg/L，鹽離子總濃度＝800mg/L，Cl-＝280mg/L。排放水達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。(國(guó)家地面水排放標(biāo)準(zhǔn)鹽離子總濃度小于1500mg/L，Cl-小于300mg/L)。
2、廢棄泥漿處理后含鹽量260mg/L。
3、經(jīng)處理后的泥漿酸堿度為6.8-8.2。
本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益1、經(jīng)濟(jì)效益在我國(guó)石油行業(yè)中，在打井時(shí)臨時(shí)征地7畝，完鉆后留下4畝土地為征用。井場(chǎng)面積實(shí)際1.8畝就足夠，如果我們對(duì)含鹽廢棄泥漿和含鹽泥屑進(jìn)行無(wú)害化處理后，就能平均每個(gè)井場(chǎng)減少征地2.2畝。每畝征地費(fèi)用為10萬(wàn)元，僅計(jì)算征地費(fèi)用，就能節(jié)約22萬(wàn)元，另外，還要賠償農(nóng)民的青苗費(fèi)。以江漢油田為例，每年新增打井60口，以此計(jì)算，每年能夠節(jié)約土地資源132畝，節(jié)約經(jīng)濟(jì)效益1320萬(wàn)元(青苗費(fèi)賠償還未計(jì)算在內(nèi))，可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
2、社會(huì)環(huán)境效益(1)節(jié)約大量土地資源，以江漢油田為例，每年能夠節(jié)約征地132畝。
(2)減少土地鹽堿化。
(3)減少對(duì)水資源的污染。
2、配制0.1％的聚丙烯酰胺1噸，配制5％聚合氯化鋁0.5噸。
3、將1、2配制好的絮凝劑全部加入到10噸泥漿中，攪拌3分鐘，攪拌速度控制在15轉(zhuǎn)/分鐘。
4、將絮凝后的泥漿用帶式壓榨真空脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，真空度控制0.3個(gè)大氣壓，在脫出的水用濃鹽水收集罐進(jìn)行收集后，再進(jìn)行四次洗滌，將第一、二次洗滌的濃鹽水收集到濃鹽水儲(chǔ)存罐，將第三、四次洗滌水收集到淡鹽水儲(chǔ)存罐。泥漿洗滌后的鹽離子濃度為260mg/L。
5、將脫鹽后的泥漿進(jìn)行壓榨，對(duì)壓榨后的泥餅進(jìn)行改性，(1)添加劑CaSO4500公斤，(2)添加劑草炭300公斤，(3)有機(jī)養(yǎng)分添加綠色高效有機(jī)肥400公斤。
6、淡鹽水儲(chǔ)存罐用泵注入到反滲透裝置中，進(jìn)行反滲透，反滲透回收的濃鹽水用泵注入到升膜蒸發(fā)器中，回收的淡水進(jìn)行排放。
7、將濃鹽水儲(chǔ)存罐的濃鹽水用泵注入到升膜蒸發(fā)器中，真空度控制在0.2大氣壓。進(jìn)行升膜蒸發(fā)，蒸發(fā)加熱溫度控制在360℃，蒸發(fā)的水分控制在回收的濃鹽水的濃度為約30％。蒸發(fā)回收的淡水進(jìn)行排放。
8、將30％左右的飽和濃鹽水用太陽(yáng)能進(jìn)行濃縮結(jié)晶，分離出NaCl、KCl、K2SO4、KNO3。
權(quán)利要求
1.一種油田含鹽鉆井廢棄泥漿的處理方法，包括以下步驟(A)置換步驟包括采用絮凝劑對(duì)泥漿進(jìn)行絮凝，破壞其膠體狀態(tài)，使吸附的鹽離子轉(zhuǎn)化成游離態(tài)并存在于水溶液中，并把泥漿中的水和泥漿分離開(kāi)；(B)水洗和脫水步驟包括把上述已經(jīng)被破壞膠體狀態(tài)的泥漿進(jìn)行水洗三至六次，再脫除水溶液，以去除泥漿中的鹽含量；(C)采用反滲透和多效升膜蒸發(fā)相結(jié)合的工藝除去水中的鹽分包括將含鹽量在2％以上的步驟(A)中脫除的水和步驟(B)的第一、二次洗滌中脫除的水溶液采用多效相結(jié)合的升膜蒸發(fā)，對(duì)鹽含量小于或等于2％的鹽水用反滲透進(jìn)行處理，再把反滲透脫出的濃鹽水送入升膜蒸發(fā)器中繼續(xù)脫鹽，反滲透和升膜蒸發(fā)回收的淡水可用于水洗工藝中循環(huán)或排放；(D)把升膜蒸發(fā)器中濃縮至飽和的濃鹽水采用太陽(yáng)能濃縮結(jié)晶工藝，回收各種鹽分；(E)任選將脫鹽后的泥漿和泥屑進(jìn)行酸堿綜合、添加有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、有機(jī)養(yǎng)分，進(jìn)行土壤改性，使其能夠達(dá)到直接復(fù)耕的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于絮凝劑是聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁的結(jié)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，特征在于聚丙烯酰胺的添加比例為10％，按基于所處理的含鹽泥漿的重量的聚丙烯酰胺的0.1％水溶液計(jì)算，聚合氯化鋁的添加比例為5％，按基于所處理的含鹽泥漿的重量的聚合氯化鋁的5％的水溶液計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法，特征在于絮凝在13-16轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下進(jìn)行3分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于采用帶式壓榨真空脫水設(shè)備進(jìn)行水洗和脫水步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特征在于升膜蒸發(fā)的的真空度為0.1-0.3大氣壓，升膜蒸發(fā)的加熱溫度為360℃。
全文摘要
一種油田含鹽鉆井廢棄泥漿的處理方法,包括以下步驟:(A)置換步驟:包括采用絮凝劑對(duì)泥漿進(jìn)行絮凝,破壞其膠體狀態(tài),使吸附的鹽離子轉(zhuǎn)化成游離態(tài)并存在于水溶液中,并把泥漿中的水和泥漿分離開(kāi);(B)水洗和脫水步驟:包括把上述已經(jīng)被破壞膠體狀態(tài)的泥漿進(jìn)行水洗三至六次,再脫除水溶液,以去除泥漿中的鹽含量;(C)采用反滲透和多效相結(jié)合的升膜蒸發(fā)相結(jié)合的工藝除去水中的鹽分;(D)把升膜蒸發(fā)器中濃縮至飽和的濃鹽水采用太陽(yáng)能濃縮結(jié)晶工藝,回收各種鹽分;(E)任選將脫鹽后的泥漿和泥屑進(jìn)行酸堿綜合、添加有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、有機(jī)養(yǎng)分,進(jìn)行土壤改性,使其能夠達(dá)到直接復(fù)耕的目的。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1370637SQ0211655
公開(kāi)日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2002年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者黃大軍 申請(qǐng)人:黃大軍