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1、 钻采废液集中处理及再生利用模式构建与工程应用 钻采废液是油气田井场开采过程中产生的一类污染物，主要包括废弃钻井液和措施废液。 废弃钻井液也称废弃钻井泥浆，具有高悬浮物、高含油量及含有肯定量有毒有机和无机污染物等特点。 措施废液主要来源于压裂、酸化、修井、洗井等井下作业产生的废水，主要以压裂返排液为主。压裂返排液呈黑褐色，成分简单，具有高COD、高色度、高悬浮物、高含油量、高稳定性等特点。 长庆油田对钻采废液早期的处理思路是现场挖池，池底部铺设防渗膜，将钻采废液排入沟池中进展自然沉降，沉降后上部钻采废液就地处理回注，底部钻屑和沉砂（泥），参加固化剂后就地固化填埋处理。这种处理方式一方面会造成大
2、量的土地荒废，另一方面在上述处理过程中不行避开地消失漏失、处理不彻底等问题，从而造成不同程度的环境污染。 另外，长庆油田地处我国西北生态脆弱区域，沟壑纵横，井场分布分散。由于各井场间钻采工艺不同，导致处理工艺差异很大，处理效果差异明显，不行避开地造成资源的铺张。 因此，建立分散式井场集中化处理模式，马上各分散井场中产生的钻采废液进展集中收集、处理及资源化再利用，对于油气田开采污染掌握及节省资源具有重要意义。 构建分散式井场集中化处理模式具有如下优点： （1）将各分散井场钻采废液进展统一收集，可实现钻采废液水质均质化，便于后续处理； （2）对钻采废液进展集中处理，构建标准化集中处理厂，便于治理，
3、并可制定适用于资源再利用的统一处理标准； （3）对钻采废液进展集中处理，可节省处理资源与本钱； （4）构建集中化处理模式，可避开处置的无序化，有利于处理后的资源再利用及集中再安排。 1 工程概况 “苏里格气田钻井岩屑/压裂返排液集中处理厂”位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗，是国内最大的钻采废液集中处理厂，总投资9 937.39万元，占地面积约200亩（133 334 ），处理规模为钻井岩屑50万m/a，压裂返排液5 000 m/d。 由于钻井泥浆与措施废液性质差异很大，需实行不同的处理方式。对于钻井泥浆，首先通过震惊分别以及延时搅拌等物化手段实现固液分别，所产生的固相物质进展资源化利用；所产生
4、的的液相与措施废液混合，进展后续处理。 对于措施废液，在预处理阶段，通过铁碳微电解与核晶分散等对其进展固液分别，分别后的液相再与钻井泥浆压滤后的上清液混合进入生物处理阶段。在生物处理阶段，通过水解酸化-生物接触氧化工艺对水中污染物进展降解，然后进入深度处理阶段。在深度处理阶段，采纳电诱导臭氧气浮工艺对水中污染物进展进一步降解，然后进入膜处理组件。经过两级膜处理，可大幅度提高中水的回收率。 由于膜处理产生的浓水含盐量高，直接排放会严峻污染环境，故将其接入机械蒸发系统（MVR），实现水中盐分结晶回收。处理工艺流程如图 1所示。 2 运行效果评价 2.1 预处理效果评价 2.1.1 钻井泥浆预处理
5、将钻井泥浆拉运至厂区卸料泥斗进展震惊分别，分别后的液相经过延时搅拌、压滤后，产生的固相送至制砖厂房或送至微生物修复床，添加复合菌剂，完成污染物降解过程后，再用于后续的免烧砖制作、路基材料制作及沙坑恢复治理。产生的滤液经过沉淀后与预处理后的措施废液一并进入生化处理系统。 2.1.2 措施废液预处理 将措施废液由井场运至厂区调蓄池储存，调整pH后首先进展铁碳微电解处理，以提高水体的可混凝性。随后废液进入核晶分散反响池，进展固液分别处理，该技术可有效提高絮凝体的有效密度以及沉降速度等，从而提高去除效果。措施废液的预处理效果如图 2所示。 由图 2可以看出，经预处理后，措施废液的COD由平均3 740
6、 mg/L降至2 650 mg/L，COD去除率为29.14%。结果说明，经过铁碳微电解与核晶分散反响后，水中有机物得到有效去除，为下一步进展生物处理供应了良好的根底。 2.2 生物处理效果评价 生物处理阶段的工艺为水解酸化+生物接触氧化，其核心在于培育适应于高盐度及高有机物含量废水体系的微生物种群，并针对内蒙古地区长期低温的条件，通过调控生物处理系统的运行参数与影响因子，保证生物处理工艺的稳定处理效果。 将取自城市污水处理厂的活性污泥置于钻采废液中进展自适应调控，以保证接种在水解酸化池与生物接触氧化池中的活性污泥微生物具有适应高盐度及高有机物含量废水环境的力量。 内蒙古地区秋季天气严寒，水温
7、降低，大多数微生物的生长代谢会受到抑制，导致生物处理出水水质恶化，处理效果不稳定。秋季可通过延长废水在水解酸化池和接触氧化池的HRT来提高有机物与水中微生物的接触时间，本工程确定HRT为4 d。 此外，将生物接触氧化池设置于室内，在曝气池中悬挂塑料蜂窝填料，池底部配加热设施，顶棚设置喷雾保温措施，以保证在秋季低温条件下的生物处理效果。冬季由于温度过低，处理效果差，处理厂在冬季停顿运行。在水解酸化工艺中，进水pH不同可能导致水解产物不同，本工程确定进水pH为7.5。在生物接触氧化工艺中，本工程确定缺氧、好氧的容积比为1:3。生物处理阶段进水为预处理后的措施废液与压滤后钻井泥浆上清液的混合液，CO
8、D平均为3120 mg/L。生物处理效果如图 3所示。 由图3可知，经生物处理后，污水平均COD降至450 mg/L，COD去除率达85.6%。 2.3 深度处理效果评价 为使水中各类污染物质得到进一步降解以满意资源化再利用要求，采纳电诱导臭氧气浮+膜处理+ MVR的工艺对生物处理阶段出水进展深度处理。通过电化学诱导将水中污染物改性，再结合臭氧氧化进一步降低水体中难分散的有机物含量，最终通过气浮过滤除浊。在电诱导臭氧气浮中，掌握原水pH为7，电流密度为10 mA/c，极板间距为2 cm，臭氧浓度为2 mgO3/mgCOD。在膜处理中，通过超滤膜和反渗透膜两级膜处理对水中的无机盐进展浓缩，从污水
9、中分别出可回收利用的中水，同时削减高浓盐水的处理量。对于分别出的高浓盐水采纳MVR技术进展蒸发脱盐，蒸发出的水分最终变成冷凝水排出，所产生的结晶盐经枯燥后返回井场，用于配制压裂返排液。深度处理效果如图 4所示。 由图 4可知，深度处理进水COD平均为450 mg/L，经电诱导臭氧气浮与膜分别后出水COD平均降至20 mg/L左右，COD去除率为95.6%；MVR出水COD平均降至2.1 mg/L左右，总的COD去除率为99.5%。膜分别出水与MVR出水水质均优于地表水环境质量标准（GB 38382002）中类水的标准，可用于厂区自用、市政杂用等。 2.4 资源化利用效果评价 生化处理出水可用于
10、配制工作液（钻井液、压裂液）。苏里格气田井场对于所配制的钻井液，要求其表观黏度损失15%。在肯定量的生化出水中参加14 g/L离子沉淀剂AIP-1进展充分反响，然后过滤，取上清液并参加0.2 g/L的离子屏蔽剂ISA-1。经过离子沉淀与屏蔽处理后，生化出水中的钙离子由平均2 820 mg/L降至140 mg/L，镁离子由平均410 mg/L降至40 mg/L，钙镁离子去除率达90%以上。 经检测，由此配制出的钻井液表观黏度损失15%，符合钻井液技术标准（SY/T 81292005），满意井场再利用配制钻井液的要求。 在配制压裂液的过程中，主要影响因素为有机物含量、总铁浓度、钙镁离子含量及含盐量
11、。将生化出水与肯定量的离子沉淀剂及离子屏蔽剂反响后，调整pH=7，然后将其与胍胶、杀菌剂、起泡助排剂等快速搅拌混合，即可制成压裂液。配制压裂液的试验结果如表 1所示。 由表1可知，所配制的压裂液基液表观黏度42 mPas，交联时间4580 s，符合压裂液通用技术条件（SY/T 63762022），满意井场再利用要求。 将预处理压滤工段产生的固体物质与一般硅酸盐水泥、胶黏剂或石灰粉充分拌合并压制成型后，输送至带遮雨棚的养护场，阴凉风干约20 d，即可得成品免烧砖和路基材料。根据陆上石油自然气开采含油污泥资源化综合利用及污染掌握技术要求（SY/T 73012022），对砖坯体和路基材料进展石油烃总
12、量检测，结果说明，制备的免烧砖、路基材料中的石油烃为0.46%，小于2%；且成型路基浸出液中六价铬0.012 mg/L，氟化物0.21 mg/L，锌0.31 g/L，汞0.82 g/L，到达污水综合排放标准（GB 89782002）的要求。由此本工程所生产的免烧砖与路基材料可自用或外售至苏里格气田井场、建筑工地进展综合利用。 钻采废液经过固液分别之后产生的固体物质与预处理压滤工段产生的固体物质，通过添加土著降解产表活剂复合菌剂处理后，其中所含有的石油类污染物质含量显著降低。将处理好的样品进展检测，结果说明，本工程所处理修复的土壤的各项指标符合土壤环境质量标准（GB 156181995），到达了
13、沙漠修复的要求。 3 技术经济分析 本工程主要针对钻井泥浆和措施废液进展处理，其中运行费用主要包括钻井泥浆和措施废液分别出的固废处理与废水处理运行费用。固废处理运行费用主要包括加药费69.7元/m3，水电费8.35元/m，人工费2.45元/m，折合处理费用80.5元/m；废水处理运行费用主要包括加药费148.4元/m3，水电费25.75元/m，人工费8.25元/m，折合处理费用182.4元/m。 4 结论 （1）地处生态脆弱区的长庆油田，其井场分布较为分散，存在各井场就地现场处理钻采废液难度高、处理工艺差异大及简单造成资源铺张等问题，由此提出了分散式井场的集中化处理模式，并建成了国内规模最大的钻采废液集中处理厂“苏里格气田钻井岩屑/压裂返排液集中处理厂”。其采纳预处理、水解酸化-生物接触氧化、电诱导臭氧气浮、膜过滤、MVR的处理工艺，处理钻井岩屑50万m/a，压裂返排液5 000 m/d。 （2）该厂钻采废液经处理后，生化出水可用于配制钻井液、压裂液。配制出的钻井液符合钻井液技术标准（SY/T 81292005），压裂液符合压裂液通用技术条件（SY/T 63762022）。膜分别出水与MVR出水水质均优于地表水环境质量标准（GB38382002）中类水的标准，可用于厂区自用、市政杂用等。处理过程中产生的固体废弃物可用于制作免烧砖、路基材料及沙漠修复。
