[发明专利]废弃钻井泥浆固液分离的原电池法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井泥浆固液分离方法。

背景技术

石油与天然气勘探开发过程会产生大量污染物，废弃钻井泥浆是主要污染物之一，它是一种含粘土、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体系。从环境指标来看，其主要污染物为有机物、悬浮物、酸碱物、油类和重金属。若不采用适当的方法处理，将对环境造成极大的危害。

目前，国内外废钻井泥浆处理技术主要有：简单处理排放、注入安全地层或井的环形空间、集中处理、回填、坑内密封、土地耕作、固化、固液分离、焚烧、微生物处理等。从现有资料来看，国内外对废泥浆一般均先实行固化处置，然后再搞综合利用。但废钻井泥浆的含水率高，一般在80％～90％，因而需要首先进行固液分离，然后再对沉积物做固化处理。

絮凝-沉降法是目前各油田处理钻井泥浆常用的固液分离方法，通过在废弃钻井泥浆中加入适当的混凝剂，以改变钻井泥浆体系的物理、化学性质，彻底破坏钻井泥浆胶体体系，改变废钻井泥浆中粘土颗粒表面性质，让更细的颗粒产生聚结，使其在重力或机械辅助分离条件下实现固液分离。常用的混凝剂有无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂两类。

絮凝-沉降法工艺简单、灵活，对悬浮物、胶体物质去除率高。在合理的技术条件下，可在固液分离的同时把废泥浆中的有害成份转化为危害性较小的无害物质，同时也大大减少了粘稠废泥浆的体积，降低了固相废弃物的处理难度。其缺点是絮凝剂和凝聚剂用量较大、药剂价格昂贵，且絮凝沉淀效果有待提高；固液分离装置昂贵，操作复杂，在山区、丘陵地区搬运不方便；固液分离过程中分离出的污水一般还达不到排放标准，还需要采用污水处理装置或设备进一步处理使其达标；而且未完全反应的药剂同时可能造成二次污染。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明的目的是提供一种用于废弃钻井泥浆固液分离的新方法，不需要投加化学药剂，能提高固液分离的效果。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

在废弃钻井泥浆中布置电势低的金属负电极和电势较高的金属或非金属正电极(负极材料可采用铁、铝、锌等，正极材料可采用铜、碳、石墨等)，使两电极间存在较高的电势差，用导线将电极连接，形成原电池。负电极金属失去电子，形成带正电的离子进入废弃钻井泥浆，中和泥浆中胶体所带的负电荷，使胶体失去稳定性，通过碰撞由小颗粒变成大颗粒发生沉降；金属离子和泥浆中的氢氧根离子形成氢氧化物沉淀，水中的胶粒可作为金属氢氧化物沉淀形成的核心或被沉淀物在形成时所网捕，进而随氢氧化物沉淀一同沉降。沉降完全后，钻井泥浆固液实现分离。

本发明与现有技术相比，具有如下优点及突出性效果：

(1)成本低：所用材料可来自废弃金属，工业加工车间的废料、下脚料等，反应原料来源广泛且价格低廉，切实达到了废物再利用的目的，大大节约了处理成本；原位处理，不需要使用固液分离装置，节省了运输成本；不需要使用动力，降低了运行成本。

(2)处理效果好：固液分离的出水率可达到90％，同时钻井泥浆中的一些有害物质得以去除，上清液澄清度高。

(3)操作简便、安全：电极材料的运输、安装简单；布置完成后自动运行，无需人工操作。

附图说明

图1为本发明的工作原理图。

图中，1、钻井泥浆，2、负极，3、导线，4、正极，5、胶体颗粒

具体实施方式

为清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

在废弃钻井泥浆1中布置电势低的金属负电极和电势较高的金属或非金属正电极3(负极材料可采用铁、铝、锌等，正极材料可采用铜、碳、石墨等)，使两电极间存在较高的电势差，用导线4将电极连接，形成原电池。

根据泥浆的形成机理，粘土矿物因晶格取代使其表面带负电荷，在碱性条件下，粘土表面易形成水化膜，在静电斥力的作用下，使粘土颗粒可与水溶液形成稳定的分散体系；高分子材料(PAM、CMC等)在水中电离成带负电的基团，因电荷的作用，分子形态舒展，有利于同粘土、水共同形成稳定的泥浆体系。因此，钻井泥浆在自然条件下很难沉降。