[发明专利]油田井场废弃钻井泥浆快速浓缩脱水方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥快速脱水方法，特别涉及一种油田井场废弃钻井泥浆快速浓缩脱水方法与装置。

背景技术

石油钻井施工过程中会产生大量(200～1000m³)的废钻井液，其主要成分是粘土、水、各种化学添加剂等，其中含有重金属、碱、盐、油污、有机物等多种有毒有害污染物质，这些污染物混合在一起（一般统称混合液），外观与稀释后的泥浆相似，含有大量的泥浆(含水率在94～97%之间)，污染物浓度高，处理难度较大。如果不对废弃钻井泥浆进行有效的处理，将导致对土壤、地表和地下水的污染，对环境造成严重的影响和破坏，直接或间接对动物、植物及人类健康产生危害。

然而，目前对废弃钻井液普遍的做法是对采出的深层岩屑、钻井液化学物、污油泥等固体废弃物不采取任何安全处理，而是将废弃钻井泥浆置于井场钻井施工时挖取的池内并在太阳下长期暴晒，利用太阳产生的热能将其中的水分蒸发。但是由于钻井液有着特殊的稳定性，直接脱水难度大而且具有保水性能极好的特殊性质，单单依靠太阳光从表面照射数月甚至数年只能是将堆置的钻井泥浆表面干化，而在干化的表面下层，钻井液性质及其含水率几乎没有变化，所以当覆土填埋后不久便发生反浆的问题。

近年来，随着国家环境保护法律的完善以及政策的加强，国内各油田公司对气田废弃钻井泥浆的处理力度持续加大，对于废弃钻井泥浆的处理主要是采用固化法，即向钻井泥浆池中加入固化剂等固化药剂，如水泥、粉煤灰、水玻璃、氧化铝等，使钻井泥浆由液相转为固相，然后再覆土填埋。这一做法的优点是固体硬度高，不反浆。但是，由于处理技术问题，在检测中会或多或少发现难以达标的问题，尤其是不能控制其中的重金属等污染指标。同时因此也引来了土壤不可修复难于耕作的诸多环境次生问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种油田井场废弃钻井泥浆快速浓缩脱水方法与装置，利用旋流脱水技术，结合重金属螯合作用，在进行废弃钻井泥浆脱水的同时实现脱出水中的重金属去除，本方法大幅提高了废弃钻井泥浆的处理效率，且操作简便、运行稳定，适用于油田井场新井钻探过程。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种油田井场废弃钻井泥浆快速浓缩脱水方法，包括如下步骤：

将废弃钻井泥浆与絮凝剂混合后进行凝聚；

将凝聚形成的含污泥絮体的泥浆利用水力旋流作用使泥浆中的悬浮物与污泥絮体在水流剪切力的作用下形成密实的颗粒污泥；

旋流过程中加入重金属捕集剂，与泥浆脱出水中的重金属离子发生螯合作用，以去除水中残留的重金属，形成的螯合物吸附于颗粒污泥内；

将颗粒污泥及泥浆脱出水混合物进行泥水分离。

所述絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，投加量为10～20mg/L；所述重金属捕集剂为氨基甲酸盐类(DTC)高分子重金属螯合剂，投加量100ppm。

所述凝聚的水力停留时间15min；水力旋流的水力停留时间30min；泥水分离水力停留时间为45min。

本发明还提供了一种油田井场废弃钻井泥浆快速浓缩脱水装置，包括旋流脱水设备，所述旋流脱水设备的中心设置有上端封闭的导流筒8，导流筒8中有中心旋流筒7，中心旋流筒7的下端承接混合凝聚区5，导流筒8的下端与泥水分离区9连通，所述混合凝聚区5连通废弃钻井泥浆管道和絮凝剂投加装置2a，中心旋流筒7下端连通重金属捕集剂投加装置2b。

所述混合凝聚区5呈圆锥形，顶点连接中心旋流筒7，导流筒8下端开口为与混合凝聚区5相应的圆锥形。

所述混合凝聚区5与中心旋流筒7中均设置有旋流导流板6，以形成水流剪切作用。

所述废弃钻井泥浆管道和絮凝剂投加装置2a出口管道交汇后连通混合凝聚区5，且在连通管道上设置有管道混合器3。

所述泥水分离区9内部设置有污泥浓度计11，顶端有出水堰10，底端有排泥管道，排泥管道上设置排泥电动阀12和污泥螺杆泵13，所述废弃钻井泥浆管道中设置有电传流量计1，电传流量计1和污泥浓度计11的数据输出端接设置于旋流脱水设备外部的配电控制器4，配电控制器4的控制端接排泥电动阀12和污泥螺杆泵13。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）利用旋流造粒技术以及污泥颗粒密实化技术快速降低废弃钻井泥浆的含水率，整个过程用时仅为1.5h，脱水效率高。

2）利用重金属捕集剂的强螯合能力，极大限度的去除脱出水中重金属离子的含量，确保脱出水不会对环境造成二次污染。