本發(fā)明涉及鉆井液回收處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種廢棄鉆井液的處理方法及其裝置。

背景技術(shù)：

鉆井液主要由液相、固相和化學(xué)處理劑組成的多相穩(wěn)定懸浮膠體體系。液相可以是水（淡水、鹽水）、油（原油、柴油）或乳狀液（混油乳化液和反相乳化液），固相包括膨潤(rùn)土、加重材料?；瘜W(xué)處理劑包括無(wú)機(jī)、有機(jī)及高分子化合物。鉆井液90%為水基鉆井液包括（膨潤(rùn)土鉆井液、聚合物鉆井液、聚磺體系鉆井液、鹽水鉆井液等）10%為其他類型鉆井液（解卡劑、油包水型乳化鉆井液等）。

廢棄鉆井液是油氣鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的形成的不可利用的泥漿，除了配制鉆井液所加的各種物質(zhì)外，還包括鉆進(jìn)地層時(shí)混入的地下水、鉆屑、粘土、原油等，含水率約10-80％，含固率約10-60％，含油率1-36％，另外還含有其它有機(jī)物及揮發(fā)性物質(zhì)。

廢棄鉆井液成份比較復(fù)雜，污染較大，對(duì)環(huán)境的影響也是多方面的，主要危害有：(1)污染面積大、區(qū)域廣，這是由鉆井生產(chǎn)流動(dòng)性大等特點(diǎn)所決定；(2)過(guò)高濃度的可溶性鹽類及有機(jī)物，影響土壤的結(jié)構(gòu)和危害植物的生長(zhǎng)；(3)含有重金屬離子，不易被動(dòng)植物降解，并可在環(huán)境或動(dòng)植物體內(nèi)蓄積，危害人類的身體健康。

目前，國(guó)內(nèi)石油鉆井行業(yè)無(wú)害化處理廢棄鉆井液的方法普遍存在缺點(diǎn)，主要有：a.廢棄水基鉆井泥漿資源化回收效率不高，或經(jīng)過(guò)處理后的泥漿或回收水不能滿足回用要求；b.無(wú)害化處理后的固相或液相處理后不能滿足達(dá)標(biāo)排放要求，因此實(shí)現(xiàn)廢棄鉆井液的無(wú)害化處理存在很大的困難。

申請(qǐng)?zhí)枮閏n02117325的發(fā)明專利公開(kāi)了一種廢棄鉆井液混凝脫水處理方法，具體方法是在廢棄鉆井液中加入無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑溶液，攪拌均勻后靜止混凝10～15分鐘；待廢棄鉆井液完全化學(xué)脫穩(wěn)脫水后，再將團(tuán)塊絮凝物和部分絮出水離心脫水；無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑優(yōu)選是三氯化鋁，其使用量為2000～3500mg/l；有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑是帶有季銨鹽陽(yáng)離子官能團(tuán)的有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)，在無(wú)機(jī)鋁鹽凝聚劑和有機(jī)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)絮凝劑凝聚與絮凝的協(xié)同作用下，促使懸浮的細(xì)小顆粒聚結(jié)為大塊絮凝物，經(jīng)離心脫水，最終達(dá)到廢棄鉆井液固液分離的目的。該方法的缺點(diǎn)是離心脫水后的固相含水率高，出水所含鹽分大。

申請(qǐng)?zhí)枮閏n88218926.3的中國(guó)專利介紹用加熱干燥和固化系統(tǒng)處理廢泥漿，該裝置存在能耗大及處理速度慢的缺點(diǎn)，不適合用來(lái)大批量處理廢棄鉆井液。

申請(qǐng)?zhí)枮閏n98104310的中國(guó)專利提出依靠自然沉降法和采用活動(dòng)過(guò)濾器來(lái)分離讓漿體中所含的固體物質(zhì)，但不適合膠體穩(wěn)定性很好的鉆井泥漿，泥漿靜止放置數(shù)月也不會(huì)沉降分離。

申請(qǐng)?zhí)枮?0101597.0的中國(guó)專利提出向泥漿水中加入堿土金屬氧化物或氫氧化物和陰離子多聚物凝結(jié)劑，隨后再加入硫酸和陰離子多聚物凝結(jié)劑，而產(chǎn)生大塊的絮凝物，用此方法處理廢棄鉆井液所得到的絮凝物穩(wěn)定性差，遇水長(zhǎng)時(shí)間浸泡后又可返膠成泥漿，存在潛在的二次污染。

申請(qǐng)?zhí)枮?2108103.0和申請(qǐng)?zhí)枮?1102191的中國(guó)專利都提出向廢鉆井液中加入硫酸鋁等無(wú)機(jī)絮凝劑和水解聚丙烯酰胺等有機(jī)絮凝劑，絮凝沉降后抽出上層清液，在濃縮絮凝沉淀物上加蓋一層纖維物，再用水泥等混凝土密封覆蓋。由于水解聚丙烯酰胺是陰離子型的高分子絮凝劑，對(duì)泥漿粘土顆粒的絮凝是通過(guò)架橋吸附作用形成的，用這種方法處理廢棄鉆井液所產(chǎn)生的絮凝物穩(wěn)定性差，水中長(zhǎng)時(shí)間浸泡就自動(dòng)返膠形成泥漿。雖然絮凝物頂面的混凝土覆蓋層將其與空氣隔絕，但返膠泥漿可以沿著土坑的四周和底層向周圍土壤中擴(kuò)散滲漏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有處理方法的不足，提供一種固液分離效果好,能量消耗低、處理后的固相或液相可完全回用或排放的廢棄鉆井液的無(wú)害化處理方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種廢棄鉆井液的處理方法，所述鉆井液為由液相、固相和化學(xué)處理劑組成的多相穩(wěn)定懸浮膠體體系，處理方法包括以下步驟：

1）向廢棄鉆井液中加入20%~5倍的破膠劑，并混合攪拌，完全破壞鉆井液的穩(wěn)定膠體體系；

2）將混合了破膠劑的廢棄鉆井液泵入離心機(jī)中進(jìn)行固液分離；

3）固液分離后的固相物料和液相物料分別進(jìn)行處理，回收破膠劑循環(huán)利用；

其中破膠劑為沸點(diǎn)低于100℃的有機(jī)溶劑。

進(jìn)一步的，所述破膠劑為沸點(diǎn)低于85℃的有機(jī)溶劑。

進(jìn)一步的，所述破膠劑為醇類、氯代烴類中的任意一種化合物或者幾種化合物的混合物。

進(jìn)一步的，所述破膠劑為二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烷、三氯乙烯、甲醇、乙醇中的一種或幾種的混合物。

進(jìn)一步的，步驟3)的具體處理方式為：

a.將固相物料進(jìn)行干燥處理，并將其中的破膠劑蒸出，蒸出的破膠劑氣體通過(guò)冷凝裝置冷凝成液體，并循環(huán)使用，干燥后的固相物料排出；

b．離心機(jī)分離出的液相送往蒸發(fā)裝置或膜分離裝置進(jìn)行處理；

c．蒸發(fā)裝置將液相中的破膠劑蒸出，蒸發(fā)的破膠劑氣體送往冷凝裝置冷凝成液體，并循環(huán)使用，剩余的液相排出；

d．將破膠劑回輸至裝有廢棄鉆井液的攪拌罐循環(huán)利用；將排出的液相用于配制新的鉆井液。

一種廢棄鉆井液回收處理裝置，所述裝置包括攪拌罐、混合液輸送泵、離心機(jī)、冷凝裝置、蒸發(fā)裝置、干燥裝置；所述攪拌罐上端設(shè)置有進(jìn)料口和破膠劑進(jìn)口，攪拌罐的下端設(shè)置混合液出口并通過(guò)管路連接至混合液輸送泵的進(jìn)口，混合液輸送泵的出口通過(guò)管路連接離心機(jī)的進(jìn)口，離心機(jī)的固相出口連接干燥裝置的進(jìn)口，離心機(jī)的液相出口連接蒸發(fā)裝置的進(jìn)液口；干燥裝置的氣體出口通過(guò)管路連接至冷凝裝置的進(jìn)氣端；蒸發(fā)裝置的下端設(shè)置出液口，蒸發(fā)裝置的出氣口通過(guò)管路連接冷凝裝置的進(jìn)氣端；冷凝裝置的出液端連接至攪拌罐的破膠劑進(jìn)口。

進(jìn)一步的，所述攪拌罐內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)槳葉攪拌裝置。

進(jìn)一步的，所述離心機(jī)為沉降式離心機(jī)、螺旋卸料式離心機(jī)、三足式沉降離心機(jī)、管式離心機(jī)、碟式離心機(jī)中任意一種。

進(jìn)一步的，所述干燥裝置為槳葉干燥機(jī)、耙式干燥機(jī)、盤式干燥機(jī)中任意一種。

進(jìn)一步的，所述蒸發(fā)裝置為閃蒸器或蒸餾塔；所述冷凝裝置為水冷凝塔或壓縮冷凝機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在廢棄鉆井液離心機(jī)固液分離過(guò)程中添加低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑做破膠劑，完全破壞鉆井液的穩(wěn)定膠體體系，獲得最佳固液分離效果。再與干化設(shè)備、蒸餾設(shè)備、膜分離設(shè)備合理結(jié)合，可達(dá)到廢棄鉆井液無(wú)害化處理的目的。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明處理流程圖；

圖2為本發(fā)明處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1.進(jìn)料口；2.攪拌罐；3.離心機(jī)；4.冷凝裝置；5.蒸發(fā)裝置；6.干燥裝置；7.混合液輸送泵；8.攪拌葉片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種廢棄鉆井液的處理方法，所述鉆井液為由液相、固相和化學(xué)處理劑組成的多相穩(wěn)定懸浮膠體體系，包括以下步驟：

1）向廢棄鉆井液中加入20%~5倍的破膠劑，并混合攪拌，完全破壞鉆井液的穩(wěn)定膠體體系；

2）將混合了破膠劑的廢棄鉆井液泵入離心機(jī)中進(jìn)行固液分離；

3）固液分離后的固相物料和液相物料分別進(jìn)行蒸餾處理，回收破膠劑循環(huán)利用；

步驟3）具體處理方式為（圖1）：

a.將固相物料進(jìn)行干燥處理，并將其中的破膠劑蒸出，蒸出的破膠劑氣體通過(guò)冷凝裝置冷凝成液體，并循環(huán)使用，干燥后的固相物料排出；

b．離心機(jī)分離出的液相送往蒸發(fā)裝置或膜分離裝置進(jìn)行處理；

c．蒸發(fā)裝置將液相中的破膠劑蒸出，蒸發(fā)的破膠劑氣體送往冷凝裝置冷凝成液體，并循環(huán)使用，剩余的液相排出；

d．將破膠劑回輸至裝有廢棄鉆井液的攪拌罐循環(huán)利用；將排出的液相用于配制新的鉆井液。

其中破膠劑為沸點(diǎn)低于100℃的有機(jī)溶劑，優(yōu)選為沸點(diǎn)低于85℃的有機(jī)溶劑。

破膠劑優(yōu)選為醇類、氯代烴類中的任意一種化合物或者幾種化合物的混合物；或者為二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烷、三氯乙烯、甲醇、乙醇中的一種或幾種的混合物。

有機(jī)溶劑破膠劑的作用機(jī)理是：

鉆井液中起到穩(wěn)定作用的有機(jī)化合物添加劑主要有：cmc、pacspnhsmpkpamsmcsmpspan-80mmh等，首先選擇適合的溶劑促使上述高分子化合物在鉆井液的穩(wěn)定作用失效，也就是說(shuō)，使用有機(jī)溶劑破膠劑，破壞鉆井液中高分子有機(jī)化合物物形成的膠液，隨著有機(jī)溶劑破膠劑在鉆井液中濃度的增加，水溶性高分子有機(jī)物出現(xiàn)析出現(xiàn)象，親油性有機(jī)物出現(xiàn)被萃取現(xiàn)象，正負(fù)電荷中和現(xiàn)象，造成鉆井液失粘、脫穩(wěn)、破膠進(jìn)而固液分離。優(yōu)點(diǎn)是處理出水蒸餾出溶劑破膠劑后不含有任何外加藥劑，是一種純物理的固液分離方法，所以出水可以回用配制鉆井液。

傳統(tǒng)廢棄鉆井液化學(xué)脫穩(wěn)破膠固液分離脫水法工藝存在以下情況：高固含鉆井液破膠時(shí)需用大量水稀釋；出水的水質(zhì)含鹽分增加很多；出水中混凝劑、絮凝劑有殘存，回用于配制鉆井液影響性能；污水想要達(dá)標(biāo)排放還需多步凈化處理，處理難度大、設(shè)備造價(jià)高、最終產(chǎn)物處理不完全；傳統(tǒng)方法處理的固相由于絮凝劑的保水作用造成含水率高約40-70%，造成后續(xù)固化困難。本發(fā)明與傳統(tǒng)的化學(xué)脫穩(wěn)破膠固液分離脫水法相比最大的創(chuàng)新是：用低沸點(diǎn)溶劑破膠劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法普遍使用無(wú)機(jī)鋁鹽、鐵鹽等混凝劑和聚丙烯酰胺大分子絮凝劑破膠劑，克服了傳統(tǒng)化學(xué)脫穩(wěn)脫水法的缺點(diǎn)。出水水質(zhì)可以回用配制鉆井液，處理后固相密度比傳統(tǒng)絮凝劑法高80%以上，含水率可以降為20%以下。

本方法工藝處理流程簡(jiǎn)單：

在廢棄鉆井液中加入20%-5倍的低沸點(diǎn)的溶劑破膠劑，充分?jǐn)嚢韬笥帽帽萌腚x心機(jī)，利用離心力場(chǎng)和低沸點(diǎn)的溶劑破膠劑對(duì)鉆井液的穩(wěn)定膠體體系的破壞作用，把鉆井液固液分離成固相、液相。

離心分離的泥沙等固相含有部分低沸點(diǎn)的溶劑與水分，需用干燥裝置烘出破膠劑及部分水分，低沸點(diǎn)溶劑具有遠(yuǎn)低于水的汽化潛熱、比熱容，所以能耗遠(yuǎn)低于各種烘干水分的干燥裝置，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)固相含水降為20%以下時(shí)，能耗僅為污泥直接干化的5-10%，通過(guò)冷凝裝置回收低沸點(diǎn)的溶劑，回收的低沸點(diǎn)的溶劑循環(huán)使用。

離心分離出來(lái)的含溶劑的液相可以多次循環(huán)使用，液相里溶劑含量降低到30%以下后，利用蒸餾冷凝裝置或膜分離裝置驅(qū)除溶劑型破膠劑，剩余的水由于不含外加藥劑，用于回配鉆井液，鉆井液性能良好。低沸點(diǎn)溶劑具有遠(yuǎn)低于水的的汽化潛熱、比熱容，所以能耗遠(yuǎn)低于水的蒸發(fā)裝置，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)?zāi)芎膬H為水蒸餾的10-20%，通過(guò)冷凝裝置回收低沸點(diǎn)的溶劑，回收的低沸點(diǎn)的溶劑循環(huán)使用。

實(shí)施例2

本實(shí)施例為用于實(shí)施例1處理方法的設(shè)備，如圖2所示。

一種廢棄鉆井液回收處理裝置，所述裝置包括攪拌罐2、混合液輸送泵7、離心機(jī)3、冷凝裝置4、蒸發(fā)裝置5、干燥裝置6；所述攪拌罐2上端設(shè)置有進(jìn)料口1和破膠劑進(jìn)口，攪拌罐的下端設(shè)置混合液出口并通過(guò)管路連接至混合液輸送泵的進(jìn)口，混合液輸送泵的出口通過(guò)管路連接離心機(jī)的進(jìn)口，離心機(jī)的固相出口連接干燥裝置的進(jìn)口，離心機(jī)的液相出口連接蒸發(fā)裝置的進(jìn)液口；干燥裝置的氣體出口通過(guò)管路連接至冷凝裝置的進(jìn)氣端；蒸發(fā)裝置的下端設(shè)置出液口，蒸發(fā)裝置的出氣口通過(guò)管路連接冷凝裝置的進(jìn)氣端；冷凝裝置的出液端連接至攪拌罐的破膠劑進(jìn)口。攪拌罐2內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)槳葉攪拌裝置，設(shè)置攪拌葉片8。

所述離心機(jī)為沉降式離心機(jī)、螺旋卸料式離心機(jī)、三足式沉降離心機(jī)、管式離心機(jī)、碟式離心機(jī)中任意一種。所述干燥裝置為槳葉干燥機(jī)、耙式干燥機(jī)、盤式干燥機(jī)中任意一種。所述蒸發(fā)裝置為閃蒸器或蒸餾塔；所述冷凝裝置為水冷凝塔或壓縮冷凝機(jī)。

實(shí)施例3

本實(shí)施例為在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次具體的處理案例。

（以質(zhì)量計(jì)）新疆聚合物鉆井液含水率70%，比重1.27g/ml。

在攪拌罐中加入上述鉆井液，添加鉆井液質(zhì)量40%的低沸點(diǎn)溶劑破膠劑甲醇，充分?jǐn)嚢璺稚ⅰ?/p>

鉆井液泵入臥螺離心機(jī)固液分離，離心機(jī)轉(zhuǎn)速選用3000r/min，鉆井液分離為泥沙和甲醇水溶液，經(jīng)測(cè)試：離心后泥沙含水率17%。

甲醇水溶液經(jīng)蒸餾去除甲醇后的水為1#，與清水2#同時(shí)配制聚合物鉆井液，測(cè)試鉆井液性能二者基本相符。

實(shí)施例4

本實(shí)施例為在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次具體的處理案例。

（以質(zhì)量計(jì)）威海聚磺鉆井液樣品含水率42%，含油1%，比重1.8g/ml。

在攪拌罐中加入上述鉆井液，添加鉆井液質(zhì)量50%的低沸點(diǎn)溶劑破膠劑甲醇與二氯甲烷，充分?jǐn)嚢璺稚ⅰ?/p>

鉆井液泵入臥螺離心機(jī)固液分離，離心機(jī)轉(zhuǎn)速選用2600r/min，鉆井液分離為泥沙和二氯甲烷與甲醇水溶液。

泥砂、二氯甲烷與甲醇水溶液再分別進(jìn)行干化、蒸餾冷凝等后續(xù)凈化處理，二氯甲烷與甲醇循環(huán)使用，水回用配制鉆井液。經(jīng)測(cè)試：處理后泥砂含礦物油率降至0.1%，含水率降為13%。

實(shí)施例5

本實(shí)施例為在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次具體的處理案例。

油田鉆井用油包水乳化鉆井液樣品含礦物油22%,含水率20%，泥砂58%

在攪拌罐中加入上述鉆井液，添加鉆井液質(zhì)量2倍的低沸點(diǎn)溶劑破膠劑三氯甲烷，充分?jǐn)嚢琛?/p>

鉆井液泵入離心機(jī)固液分離，離心機(jī)轉(zhuǎn)速選用3200r/min，鉆井液分離為泥砂、三氯甲烷與礦物油及溶解的處理劑、水。

泥砂、氯仿與礦物油、水三相再分別進(jìn)行干化、油水分離、蒸餾冷凝等后續(xù)凈化處理，經(jīng)測(cè)試：處理后泥砂含礦物油率降至1%，含水率降為8%，液相回用配制鉆井液，鉆井液性能良好。