對國內外鉆井污水處理技術現狀的研究

［摘 要］20世紀70年代以來，美國、前蘇聯、加拿大和中國的環保工作者對油田鉆井污水處理問題進行了大量研究，找到了一些處理方法，設計和制造了各種鉆井污水處理裝置，并研制出處理藥劑。近年來，隨著水處理技術和裝備不斷更新，鉆井污水處理技術也不斷取得新進展。本文對對國內外鉆井污水處理技術現狀進行了整理，指出了現有技術的不足及發展方向。

［關鍵詞］鉆井污水 污水處理

［中圖分類號］X703

［文獻標識碼］A

［文章編號］1009－5489(2008)04－115－02

一、國內外技術現狀

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1992年，Borehole Consolidation Muds等撰文介紹了應用化學劑與污水中的懸浮體形成絮體從水中濾除的方法。主要是利用聚丙烯酞胺、順丁烯二酸醉/丙烯酞胺的共聚物和次氮基三甲基磷酸鹽的化合物處理鉆井污水。具體操作步驟為：先加入5—10g/L無機凝聚劑，然后再加入聚丙烯酞胺和次氮基三甲基磷酸鹽的化合物及順丁烯二酸醉/丙烯酞胺(摩爾比3：7)的共聚物的凝聚劑。從而使泥漿中的污物沉淀出來。

Arkhan Sect Geol Prosp Inst等將廢棄的鉆井液放到露天的沉降池中用硫酸鋁進行化學混凝。在冬季的時候待沉降池中的液體自然冰凍，至春季待其融化，將其分離的液相經泵出后，用適當的通用方法將其留下的固相殘留物進行中和，然后將池用土覆蓋掩埋。試驗表明該法與一般方法相比，所用的硫酸鋁濃度為0．8~2．4g/L，并且使固相殘留物降到1．8%~4．0%，而一般方法時硫酸鋁濃度為1．2~4．0g/L，固相殘留物降到11．0%~12．0%，也即絮凝劑的耗用量降低到1/1．4~1/1．7，而固體殘留物的體積至少降到1/6。

Newpark Waste treat等用下列方法把含有鉆屑、地層水、固體和液體等的油井的廢棄鉆井液變為對環境無害的液態及塊狀排放物：(1)將廢鉆井液連續地流入液漿泵波動槽并加入無機酸絮凝劑使之沉降及增稠；(2)用有機聚丙烯酞胺絮凝劑處理稠化的漿液并將水與固體分離至含水量在50%以下；(3)對水再進行第二次清除固體及化學處理，并把固體再循環到(2)去；(4)用活性炭吸附劑處理由(3)分出的水以除去有機物質或用反滲透法除去有機物質及溶解的固體(包括氯的化合物)這樣可使COD降低到可排放的水平；(5)將從(2)得到的固體處理后作鋪地面用。在(1)步驟中絮凝劑最好用硫酸鋁、磷酸和硝酸，其用量能使pH＜4．5。此法的特點是連續地并采用便攜式設備。

Borehole Consolidation Muds等對于含有及石油產品的廢液的處理方法是先用硫酸鋁凝聚劑(用量為5~10g/L)處理，然后再用混合有氮川一三甲基磷酸鹽的聚丙烯酞胺絮凝劑處理，最后用馬來酸配與丙烯酞胺的共聚物處理(后者的比例為3：7)，以上各處理劑的用量比例為0．5~10：0．7~0．2：0．5~1．0g/L。將處理所得漿液靜置待固化分離。可以作為處理含有分散黏土、石油、石油產品、有機化學劑及礦物鹽類的鉆井液的一種物理化學的處理方法。由于靜置時間從16分鐘縮短為5分鐘，故處理效率提高3倍。化學劑消耗量降低25%，而對有機物的凈化率可達到87．3%，石油達到100%，固體物可達99．9%，但以前的一般方法其值則分別為80．8%，88．6%及83．2% 。

2000年，肖遙等報道了對遼河油田曙2－06－08井鉆井污水進行絮凝處理實驗結果。其采用兩次絮凝工藝處理鉆井污水，系統探討了絮凝劑種類及投加條件對處理效果的影響，并借助顯微照相、心電位和掃描電鏡等測試手段探索了絮凝機理。結果表明，鉆井污水經過兩次混凝可以使COD，懸浮物和色度等達到GB8978—19%的2級技術標準，第一次處理的絮凝機理以“吸附架橋”為主，第二次處理的絮凝機理用“電中和”解釋。與此同時，江漢石油機械研究所何策等報道了承擔的石油天然氣總公司科技攻關項目《移動式鉆井污水處理設備及工藝研究》成果，通過對江漢油田3口井鉆井污水所做的電絮凝、離心分離和氣浮等實驗，優選出最為經濟、高效的單元處理設備。利用這些模塊單元體優選出可供各油田選用的3套鉆井污水處理工藝流程。在此基礎上，經過改進的ZJW－3B移動式鉆井污水處理裝置，完成了3口井鉆井污水處理的工業試驗。各項試驗結果表明，高速離心機分離處理效果較理想，但設備投資費用大，而化學混凝/斜管沉降/氣浮/過濾工藝流程技術成熟、性能穩定，處理水質達到了GB8978—1996的一級技術要求，為鉆井污水環保達標處理開拓了新的途徑。夏素蘭等根據現場處理條件和原水水質狀況，對四川石油局和西南地礦部所屬的中淺層天然氣鉆井污水處理技術進行了系統研究，提出了可隨原水水質和出水要求而進行組合的3套技術處理方案：即混凝法、混凝/活性炭吸附聯合法和化學氧化/混凝聯合法，并探討了各處理過程的主要影響因素，給出了各過程的主要工藝控制參數。

二鉆井污水處理技術存在的不足

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(一)處理劑效能不高

目前化學混凝法處理鉆井污水所用凝聚劑和絮凝劑的效能直接影響處理效果。無機凝聚劑硫酸鋁、PAC和PFS及有機絮凝劑HPAM去除污水中粘土懸浮物、油類和重金屬離子等污染物效果較好，但去除COD能力較差，特別是對“聚磺”和三磺泥漿體系產生的污水，COD去除率更低。

(二)處理方法單一、污染物深度去除能力有限

鉆井污水除含有大量懸浮物和膠體之外，還含有一定量可溶性有機小分子化合物和高分子聚合物(如聚磺泥漿體系處理劑，此類處理劑分子中含多個親水基團和發色基團在水中易形成穩定的高分子溶液)。用化學混凝處理時可溶性有機物去除能力非常有限，必須配套采用其他方法如活性炭吸附、催化氧化和生物氧化等形成多元組合處理技術進行深度處理。

(三)鉆井污水連續式處理裝置針對性不強、處理成本高

目前國內油田現場應用的鉆井污水連續式處理裝置，較好地解決了間歇式處理裝置中“水夾泥”和“泥帶水”問題，實用性較強。但仍存在以下不足：鉆井污水水質變化不定、處理藥劑種類和數量無法定型：連續式處理裝置使用不方便：設備造價較高(配套處理裝置約120萬元/臺)。

三、鉆井污水處理技術發展趨勢

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近年來隨著鉆井工藝的改進和新的低固相及無固相鉆井液的應用，鉆井廢水COD或不可生物降解的有機物含量逐漸增加，鉆井污水處理難度在加大，傳統的處理工藝、處理藥劑和裝置正在經受挑戰。針對這一狀況，建議今后對鉆井污水的處理可開展以下研究工作：

(一)研制新型高效的鉆井污水專用處理劑

鉆井污水處理劑要具有絮凝能力強、沉降速度快、分層效果好、絮凝體體積小，且在堿性和中性條件下均有同等效果。其發展方向主要有以下幾個方面：研制開發高聚合度復合型無機高分子凝聚劑；研制具有高效絮凝能力且兼有防腐和殺菌等多種功能的有機高分子絮凝劑；研制有機金屬聚合物類凝聚劑：研究無機凝聚劑和有機絮凝劑復合體系；研制開發微生物類環保型絮凝劑。

(二)開發新型高效的鉆井污水處理工藝

化學混凝法作為鉆井污水環保達標處理“傳統”工藝，對低色度和低COD鉆井污水進行處理既經濟又高效。對中高色度和高COD鉆井污水，在優化化學混凝處理技術的同時，可考慮微電解、催化氧化等高級氧化和微生物絮凝沉降法等新型油田鉆井污水處理技術的聯合。注重多元組合處理技術的開發，以尋找技術和經濟更為可行的環保達標處理工藝。

(三)開發新型環保鉆井液體系

從控制污染源著手，以滿足鉆井工藝需要和防止環境污染為原則，開拓泥漿添加劑合成新思路。研制環保型泥漿處理劑以替代現有難降解泥漿處理劑，使泥漿處理劑研發與環境污染治理融為一體。

［參考文獻］

［1］四川油田天然氣所環保中心站：《化學混凝法脫去氣田廢水中重金屬的研究》，《石油與天然氣工業》1989年。

［2］孟凡瑜、吳保存：《冀東油田鉆井廢水治理研究》，《石油與天然氣工業》1991年。

［3］鄒享高、楊繼武：《鉆井廢水中主要污染物的研究》，《油田環境保護》1993年。

［4］趙淑欣、相濤：《利用混凝法處理油田廢水的研究》，《水處理技術》1993年。

［5］鄧皓、肖遙、葉雅文：《鉆井污水COD去除的研究》，《石油與天然氣化工》1994年。