采油過(guò)程中涉及到的各類廢水處理方法

油田相關(guān)污水處理調(diào)研目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、油田污水處理現(xiàn)狀 2\o"CurrentDocument"1.1油田污水產(chǎn)生以及特性 2\o"CurrentDocument"1.2油田相關(guān)污水的大致去向 2\o"CurrentDocument"二、油田采出水 3\o"CurrentDocument"2.1采出水主要特點(diǎn) 32.2采出液廢水處理工藝 3\o"CurrentDocument"2.2.1物理方法 42.2.2化學(xué)法 5\o"CurrentDocument"2.2.3生物處理法 5\o"CurrentDocument"2.3油田回注水處理 5\o"CurrentDocument"2.3.1常規(guī)油田回注處理工藝 5\o"CurrentDocument"2.3.2稠油回注水處理工藝 5\o"CurrentDocument"2.3.3聚合物驅(qū)采出水處理工藝 6\o"CurrentDocument"2.4采出水外排處理工藝 6\o"CurrentDocument"2.5采出水治理涉及到的設(shè)備 7\o"CurrentDocument"三、廢棄鉆井液特征以及處理工藝 8\o"CurrentDocument"3.1鉆井液特征 8\o"CurrentDocument"3.2廢鉆井液處理技術(shù)研究 8\o"CurrentDocument"3.2.1電化學(xué)技術(shù) 9\o"CurrentDocument"3.2.2熱蒸餾法 9\o"CurrentDocument"3.2.3溶劑萃取法 9\o"CurrentDocument"3.2.4廢棄鉆井液轉(zhuǎn)化為水泥漿技術(shù)（MTC）技術(shù) 9\o"CurrentDocument"3.2.5超臨界流體提取技術(shù)（SFE） 10\o"CurrentDocument"化學(xué)破乳法 10\o"CurrentDocument"微生物處理技術(shù) 11\o"CurrentDocument"3.3工業(yè)化處理實(shí)驗(yàn) 11\o"CurrentDocument"四、 壓裂返排液的處理 13\o"CurrentDocument"壓裂返排液的特征 13\o"CurrentDocument"壓裂返排液的處理工藝 13\o"CurrentDocument"應(yīng)用實(shí)例 13\o"CurrentDocument"五、 小結(jié) 14\o"CurrentDocument"油田污水處理方法對(duì)比分析 14\o"CurrentDocument"展望 15一、油田污水處理現(xiàn)狀1.1油田污水產(chǎn)生以及特性在油田生產(chǎn)過(guò)程中，廣義上油田含油污水主要有幾個(gè)來(lái)源：油田采出水、鉆井相關(guān)廢水、以及其他類型的廢水。我國(guó)各油田基本都采用注水開(kāi)發(fā)方式，即注入高壓水保持油層壓力驅(qū)動(dòng)原油從油井開(kāi)采出來(lái)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間注水后，注入水將伴隨原油被開(kāi)采出來(lái)，即采出水。稠油油田開(kāi)發(fā)是從油井向地層注入高壓水蒸汽，注入一段時(shí)間后水蒸氣將稠油減粘，原油與水蒸汽冷凝水混合在一起從油井采出，這種水也稱為采出水。隨著油田原油含水率的不斷上升，油田采出水成為油田含油污水的主要來(lái)源。因此，狹義的油田含油污水主要指油田采出水。鉆井污水成分復(fù)雜，主要包括鉆井液、洗井液壓裂返排液等。其它類型污水主要包括含油污泥堆放場(chǎng)所產(chǎn)生的滲濾水、洗滌設(shè)備的產(chǎn)生的污水、油田地表徑流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污水等等。1.2油田相關(guān)污水的大致去向油田相關(guān)污水情況如下表:污水類別產(chǎn)出或排放工序及裝置主要污染物排放方式去向原油脫出的含油污水采油時(shí)產(chǎn)出，在聯(lián)合站、伴生氣處理站、污水處理站排出石油類、COD、破乳劑、腐生菌、可溶性礦物質(zhì)、有機(jī)物連續(xù)回注地層、達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)、回用熱采、鍋爐補(bǔ)給水鉆井污水鉆臺(tái)、鉆具、設(shè)備沖洗振動(dòng)篩沖洗鉆井泵沖洗鉆井液池清液柴油機(jī)冷卻水石油類、SS、鉆井液添加劑（鉻鹽、褐煤、磺化酚醛）、可溶性重金屬、高分子處理劑間歇蒸發(fā)、風(fēng)干、滲透地下、處理達(dá)標(biāo)排放洗井污水及作用污水（鉆井相關(guān)）壓裂后洗井、酸化后洗井、注水后洗井替噴、自噴液石油類、SS、壓裂液溶入物（K2Cr2O7、三氯甲苯）、酸化液混入物不定期處理后部分回注地層，部分排入地表水體稠油開(kāi)采注蒸汽污水注氣站（采出液一種）鹽類、酸、堿間歇一般外排深度處理回用礦區(qū)雨水降雨后地表徑液石油類、泥沙逢雨進(jìn)入地表水本調(diào)研主要從油田采出水以及鉆井相關(guān)廢水展開(kāi)技術(shù)調(diào)研。二、油田采出水2.1采出水主要特點(diǎn)油田采出水是各油層的產(chǎn)出液經(jīng)原油脫水工藝處理后的脫出水。它包括油層中原有的地層水及注入到油井的注入水。油田采出水成分復(fù)雜，而且不同油區(qū)采出水的成分也有很大差別。由于采出水在地下時(shí)與高溫高壓的油層接觸，溶進(jìn)了鹽類、原油、懸浮物、有害氣體、有機(jī)物等，采出原油經(jīng)脫水工藝處理時(shí)，還要加入破乳劑和漂白劑。因而，油田采出水中一般含有一定量的原油，無(wú)機(jī)離子，硫化物，有機(jī)酚，氰，細(xì)菌，固體顆粒以及水站原油處理中所投加的破乳劑，絮凝劑和殺菌劑等化學(xué)藥劑。既無(wú)法達(dá)到采出水回注地層的水質(zhì)要求，也不能滿足排放水質(zhì)指標(biāo)。聚合物的普遍采用使得油田采出水的處理難度大大加大，因?yàn)樗褂椭榈谋砻骐姾山Y(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化，形成水一油一水相互結(jié)合的多重結(jié)構(gòu)。由于原油產(chǎn)地地質(zhì)條件、原油性質(zhì)、注水性質(zhì)以及原油集輸和初加工的整個(gè)工藝不盡相同，各油田含油污水水質(zhì)有較大的差異。特點(diǎn)有下面幾點(diǎn)：污水廢液熱量高，溫度高。大部分廢液溫度在20?70°C左右，多數(shù)為40°C左右，倘若直接外排會(huì)造成環(huán)境熱污染。污油占比大。以分散油及懸浮油為主，高達(dá)80%，剩下的則含有一部分的乳化性油和溶解于其中得污油形式組成，通常情況下含油量為1000mg/L，更有甚者達(dá)到3000?5000mg/L。礦化度高。多種夾雜在地層中的礦物質(zhì)鹽離子會(huì)在污水從油井內(nèi)部被采出的過(guò)程中溶解在污水中，，如以離子形式存在的鉀等大量金屬陽(yáng)離子，和以硫酸根為主的各類陰離子等，礦化度通常情況下不低于2000mg/L，但會(huì)有少量的會(huì)高達(dá)105mg/L。含有相應(yīng)程度的懸浮物。分別是大量泥沙、各種鹽類性的腐蝕產(chǎn)物、膠質(zhì)、等種類眾多的雜質(zhì)。含有不同種類的有機(jī)物質(zhì)存在。這主要是由于原油本身的組成成分中包含有各種不同類型的有機(jī)物以及在整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中使用的各種化學(xué)添加劑，造成的直接結(jié)果就是油田污水中化學(xué)需氧量COD的含量(ChemicalOxygenDemand)會(huì)相應(yīng)變高，從而為微生物的生長(zhǎng)創(chuàng)造有利條件。細(xì)菌含量高。主要是因?yàn)橛吞铿F(xiàn)場(chǎng)所排污液自身溫度很適宜與生長(zhǎng)，在20?70C左右，并且污水中含有各種有機(jī)物，在這種情況下給細(xì)菌的生長(zhǎng)提供了適宜的生存條件，才會(huì)造成污水中有比如硫酸還原菌、鐵細(xì)菌、腐生菌等的大量存在，有些污水中細(xì)菌含量甚至高達(dá)106個(gè)/mL，由于這些細(xì)菌的存在，會(huì)造成水體自身流動(dòng)性的降低、并且會(huì)造成對(duì)所接觸裝置的腐蝕，還會(huì)引起輸油管線的堵塞。前面簡(jiǎn)單闡述了油田污水的來(lái)源，根據(jù)現(xiàn)階段，油氣田開(kāi)采現(xiàn)狀狀，在我國(guó)大部分的石油企業(yè)中，開(kāi)采工作基本已經(jīng)到達(dá)了后期，隨著石油的開(kāi)采，含水量也在不斷的增加，導(dǎo)致油田采出液逐漸增加。國(guó)內(nèi)采出水的處理工藝，油田采出水經(jīng)過(guò)處理后主要用于回注?？傮w來(lái)說(shuō)多數(shù)采用三段處理工藝即除油一混凝沉降(或氣浮)一過(guò)濾，再輔以緩蝕、阻垢、殺菌處理后即可用于回注。用于油田回注水時(shí)，此時(shí)對(duì)回注水水質(zhì)有著嚴(yán)格的要求，一般執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5329-2012對(duì)污水中的含油量、懸浮固體、SRB等多項(xiàng)指標(biāo)要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，防止其對(duì)地層產(chǎn)生傷害。但是目前采出水還無(wú)法完全回注到地層，外排量在增加。外排采出水的COD值偏高，特別是對(duì)于稠油污水、聚合物采出水、高含鹽采出水、達(dá)標(biāo)排放率就更低。工藝過(guò)程中研究的主要方法有物理方法、化學(xué)方法以及生物方法。2.2.1物理方法物理處理法的重點(diǎn)是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。物理處理法包括重力分離、過(guò)濾、離心分離、粗?；驼舭l(fā)等方法。（1）重力分離技術(shù)依靠油水比重差進(jìn)行重力分離是油田采出水治理的關(guān)鍵。從油水分離的試驗(yàn)結(jié)果看，沉淀時(shí)間越長(zhǎng)，從水中分離浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐平流式隔油池和斜板式隔油池作為采出水治理的基本手段，己被各油田廣泛使用。（2）離心分離離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場(chǎng)，因顆粒和污水的質(zhì)量不同，受到的離心力也不同。質(zhì)量大的受到較大離心力作用被甩向外側(cè)，質(zhì)量小的廢水則留在內(nèi)側(cè)，各自通過(guò)不同的出口排出，達(dá)到分離污染物的目的。液一液水力旋流器是用于油田采出水處理系統(tǒng)的新型設(shè)備，它具有體積小、重量輕、分離性能好、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前在世界各地的油田。（3） 粗?；ù至；?，又稱聚結(jié)，是分離含油廢水中分散油的物理化學(xué)方法。在運(yùn)行中，用填充粗?；牧系拇矊痈纳坪蛷U水的分離性能。采用粗?；姆椒ň哂性O(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、粗?；牧鲜褂弥芷谳^長(zhǎng)、不需用電和外加添加劑等優(yōu)點(diǎn)。目前常用的粗?；牧铣耸⑸?、無(wú)煙煤、蛇紋石、陶粒等四種材料外，樹(shù)脂也是近年新開(kāi)發(fā)的一種粗粒化濾料。樹(shù)脂經(jīng)過(guò)表面活性劑處理之后，不僅具有親油性，而且具有反復(fù)可用性。粗?；O(shè)備能去除大于的20um的油粒，同時(shí)該方法也可去除乳化油。（4） 過(guò)濾精細(xì)過(guò)濾技術(shù)采出水經(jīng)過(guò)沉降、水力旋流等前處理后，大部分懸浮物及油已被去除，但其中懸浮物指標(biāo)仍不能滿足回注標(biāo)準(zhǔn)，因此采出水必須進(jìn)行過(guò)濾。近年來(lái)，隨著纖維材料的應(yīng)用和發(fā)展，以纖維材料為濾料發(fā)展起來(lái)的深床高精度纖維球過(guò)濾器，在食品、制藥、釀造等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多。其濾料纖維細(xì)密，過(guò)濾時(shí)可以形成上大下小的理想濾料空隙分布，納污能力大，去除懸浮物的效果高于石英砂、核桃殼濾料，而且反洗時(shí)不會(huì)出現(xiàn)濾料流失的現(xiàn)象。（5）膜過(guò)濾法膜過(guò)濾法是在近20多年迅速發(fā)展起來(lái)的分離技術(shù)。國(guó)內(nèi)外己經(jīng)大量開(kāi)發(fā)了超濾膜技術(shù)處理油田采出水的工藝。與傳統(tǒng)污水處理方法存在著一定的差異，使用這種技術(shù)的時(shí)候，通常情況下，不需要破乳過(guò)程，另一方面，分離時(shí)，能夠?qū)饪s液焚燒掉，這個(gè)環(huán)節(jié)沒(méi)有含油污泥形成，操作簡(jiǎn)單，并且分離效果好。但是這種技術(shù)中用到的膜污染嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行清洗比較困難，成本相對(duì)較高，因此需要預(yù)處理來(lái)減少含污量，從而減輕后續(xù)膜處理的設(shè)備負(fù)擔(dān)。除了預(yù)處理與設(shè)計(jì)高性能的膜組件，還可把膜處理和其它技術(shù)（例如電化學(xué)法）組合，這樣可以有效的提高處理效果，并可以在很大程度上減小成本。2?2?2化學(xué)法油田米出水的化學(xué)處理方法主要用于處理廢水中不能單獨(dú)用物理方法或生物方法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì)，特別是采出水中的乳化油。所采用的化學(xué)處理方法主要有混凝沉淀、化學(xué)氧化和中和法。先階段研究的化學(xué)氧化法較為新的技術(shù)為臭氧氧化、超臨界水氧化技術(shù)。2?2?3生物處理法目前國(guó)內(nèi)普遍采用A/O法，即先厭氧后好氧的方法進(jìn)行處理。序批間歇式活性污泥法(SBR)是融厭氧、好氧為一體的處理方法，因此在研究中用的較普遍。2.3油田回注水處理2?3?1常規(guī)油田回注處理工藝常規(guī)油田回注水處理工藝對(duì)于中、高滲透油層回注的含油廢水，大部分油田都采用“三段式”常規(guī)處理工藝極:自然沉降一混凝一過(guò)濾。對(duì)于中、低滲透油層的含油廢水，一般選用“三段式”加“精細(xì)過(guò)濾”工藝。2?3?2稠油回注水處理工藝稠油采出水特點(diǎn)一般有：懸浮物含量高、水溫高、油水密度差小、粘滯性大、成分復(fù)雜多變。稠油廢水經(jīng)過(guò)處理后一部分用于回注，一部分還需再經(jīng)過(guò)深度處理用于熱采鍋爐的給水?！鏊?：.：川-J水必.-ffi水必.-ffi水正廢I■T.'■,''AF1rr二nF-;|':11:稠油回注水處理工藝2?3?3聚合物驅(qū)采出水處理工藝隨著聚合物驅(qū)的加大使用，使含油廢水處理起來(lái)更加困難。常規(guī)的“二級(jí)沉淀”和“二級(jí)過(guò)濾”處理工藝已經(jīng)滿足不了出水水質(zhì)的要求了。我國(guó)對(duì)于含聚廢水的處理主要用于回注,因此處理該類廢水的技術(shù)主要集中在除油和除聚合物兩方面。而大慶油田開(kāi)發(fā)的橫向流除油器能夠去除含聚廢水中的油類，具有很高的推廣價(jià)值。大慶油田采出水橫向處理工藝2.4采出水外排處理工藝隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提高，環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到重視，對(duì)污水排放指標(biāo)要求也越來(lái)越高。采出液在回注一部分的同時(shí)，有部分處理后采取外排的形式。涸洲島處理廠的污水處理就是采用生化處理來(lái)去除水中有機(jī)物的,污水處理采用流程如下圖。常用的采出水外排工藝：可采用SBR法、水解酸化一接觸氧化法等，對(duì)水中難于被生物降解的有機(jī)物，可采取化學(xué)沉淀法去除。處理流程如下：該流程中要根據(jù)水質(zhì)情況來(lái)選擇是否要采用一級(jí)或兩級(jí)及生化處理和化學(xué)沉淀。對(duì)于不能用生化處理的污水，應(yīng)采用物化方法進(jìn)行處理，物化方法有化學(xué)沉淀、活性炭吸附、光催化氧化等方法等。2.5采出水治理涉及到的設(shè)備近些年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)了一些新的用于采出水處理設(shè)備。凈化采出水裝置，該裝置實(shí)際上是一種密閉的浮選箱。該浮選箱有4個(gè)浮選室，各個(gè)浮選室都有一個(gè)氣體布管，處理過(guò)的采出水分為兩層，下層為清水上層為浮油，浮油收集于儲(chǔ)油箱內(nèi)。浮選柱，浮選裝置在側(cè)部采用布?xì)饧夹g(shù)，能分離含油廢水中的細(xì)小懸浮物和油滴。油水混合物分離簡(jiǎn)易裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油水分離速度快，但對(duì)油水密度差異小的廢水處理效果不是很理想。旋流分離器，該裝置能實(shí)現(xiàn)三相分離。三相旋流器具有效率高、體積小、投資少和操作費(fèi)用較低等特點(diǎn)，是一種集除油和除砂為一體的新型分離設(shè)備。水力旋流設(shè)備是當(dāng)前油田污水處理中的一種重要設(shè)備，用水力旋流裝置對(duì)油田污水進(jìn)行處理后，可以使污水中固體懸浮物含量小于8g/L,油含量降低到3g/L以下，水箱中的處理水可以直接進(jìn)入過(guò)濾環(huán)節(jié)。油水分離旋流器，在使用水力旋流設(shè)備除油的基礎(chǔ)上，許多油田使用一些特殊的設(shè)備對(duì)油水進(jìn)行分離，這些設(shè)備采用油水分離動(dòng)力學(xué)聚結(jié)、粗?；夹g(shù)能夠更好地分離乳化油、高密度含油污水等。精細(xì)過(guò)濾設(shè)備。過(guò)濾是污水處理中最關(guān)鍵的步驟，通過(guò)兩次過(guò)濾可以將油田污水中的顆粒、固體、稠油滴、結(jié)垢物等進(jìn)行清除，精細(xì)過(guò)濾設(shè)備能夠清除98%以上的W2um顆粒。油田污水處理中還包括其他許多常用的設(shè)備，如沉降罐、增壓泵、膜裝置、氣泡產(chǎn)生器等。油田回注水處理設(shè)備種類繁多，主要包括:重力沉降罐(包括斜板)、粗粒化罐、氣浮池、過(guò)濾罐和精細(xì)過(guò)濾裝置等，這些設(shè)備主要用于去除水中的油及懸浮物。油田所用的過(guò)濾器主要有壓力式和重力式兩種。壓力式過(guò)濾器主要有：核桃殼、石英砂器、雙層濾料、多層濾料以及雙向過(guò)濾器等。重力式過(guò)濾器效果差基本已不使用。纖維球過(guò)濾器的濾料細(xì)密，納污能力大，去除懸浮物的效果好，反沖洗時(shí)不會(huì)出現(xiàn)濾料流失，但是它的濾料是親油性的，反洗時(shí)需要使用清洗劑。我國(guó)油田已經(jīng)在應(yīng)用濾芯過(guò)濾器，雖然其過(guò)濾精度高，但是對(duì)懸浮物的粒徑控制卻有限度。膜技術(shù)對(duì)于懸浮物的粒徑控制效果很出色，盡管其投資大、膜污染后難清洗、運(yùn)行費(fèi)用高等，但它的技術(shù)發(fā)展?jié)摿Υ?。三、廢棄鉆井液特征以及處理工藝廢棄鉆井液產(chǎn)生的主要來(lái)源有以下幾種：(1)鉆井液污水，包括廢棄的鉆井液以及散落的鉆井液；(2)機(jī)械污水，包括柴油機(jī)冷卻水、鉆井泵拉桿沖洗水、水剎車(chē)排出水等；(3)沖洗污水，包括沖洗振動(dòng)篩用水、沖洗鉆臺(tái)和鉆具用水、清洗設(shè)備用水；(4)巖屑，鉆井過(guò)程中產(chǎn)生大量的巖屑，巖屑吸附了大量的泥漿，由于對(duì)巖屑樣的沖洗及雨水對(duì)巖屑的沖刷，便會(huì)使巖屑吸附的泥漿進(jìn)入鉆井廢水系統(tǒng)；(5)鉆井過(guò)程的酸化和固井作業(yè)產(chǎn)生大量的廢水；(6)鉆井事故，特別是井噴也會(huì)產(chǎn)生大量的廢水；(7)儲(chǔ)油罐、機(jī)械設(shè)備的油料散落；(8)天然降雨侵入增加的廢水量。3.1鉆井液特征鉆井液可以分為油基鉆井液、水基鉆井液和合成基鉆井液，每種鉆井液具有自身的特點(diǎn)，應(yīng)用于鉆井施工中，將巖屑從井底攜帶到地面，防止巖屑堵塞造成卡鉆現(xiàn)象。鉆井液是石油鉆井施工中的循環(huán)介質(zhì)，調(diào)整鉆井液的性能參數(shù)，才能提高機(jī)械鉆速，實(shí)現(xiàn)安全鉆探施工的效果。在石油鉆井作業(yè)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢液以鉆井廢水和廢棄鉆井液居多，遇到特殊的作業(yè)還可能產(chǎn)生少量的有毒廢棄流體，比如有機(jī)烴、酸液、高鹽流體等。由于廢棄鉆井液組成十分復(fù)雜，從環(huán)境指標(biāo)來(lái)看，其主要污染物有：含固顆粒，以粘土、膨潤(rùn)土顆粒為主。重金屬，來(lái)源于鉆井液添加劑和地層。有機(jī)質(zhì)及其分解產(chǎn)物，表現(xiàn)為泥漿的COD值高、色度高。酸堿物，表現(xiàn)為鉆井廢泥漿的pH值。石油類，主要來(lái)源于鉆井設(shè)備的清洗。油類物質(zhì)進(jìn)入水體后，首先形成浮油，在油膜擴(kuò)展和漂浮過(guò)程中，其中大約25%?30%的低沸點(diǎn)石油組分(C1?C5)迅速揮發(fā)進(jìn)入大氣，造成大氣污染。3.2廢鉆井液處理技術(shù)研究鉆井液添加劑目前己發(fā)展到上百種，處理劑的自身穩(wěn)定性越來(lái)越好，護(hù)膠能力越來(lái)越強(qiáng)。這些物質(zhì)本身在溶液中都可形成較強(qiáng)的陰離子或陽(yáng)離子膠團(tuán)。正是由于它們的存在，嚴(yán)重地影響著廢棄鉆井液的化學(xué)脫穩(wěn)脫水。所以，對(duì)于這個(gè)含有許多護(hù)膠劑的特殊膠體懸浮體系，到目前為止尚沒(méi)有哪一種混凝劑能處理所有類型的廢棄鉆井液。實(shí)踐中都是針對(duì)某種特定類型的廢棄鉆井液，采取對(duì)應(yīng)的絮凝劑和凝聚劑，使其達(dá)到脫穩(wěn)脫水的效果。從現(xiàn)有的資料可知，處理廢棄鉆井液使用較多的化學(xué)處理劑是：硫酸鋁、硫酸鉀鋁聚合硫酸鐵、氯化鈣，氯化鐵，聚合氯化鐵、聚合氯化鋁等物質(zhì)；使用較多的絮凝劑為：非離子型、陽(yáng)離子型或陰離子型的聚丙稀號(hào)胺及其衍生物。國(guó)內(nèi)外的研究表明，將這些凝聚劑和絮凝劑復(fù)合使用，并輔以機(jī)械脫水，可使廢棄鉆井液在化學(xué)上達(dá)到較好的固液分離效果。目前常用的是固液分離技術(shù)，主要有自然沉降法、離心機(jī)沉降法、垂直螺旋壓濾、皮帶壓濾和真空抽濾等幾種化學(xué)強(qiáng)化固液分離技術(shù)。釆用硫酸、鹽酸、三氯化鐵、硫酸鐵及明鞏等調(diào)節(jié)廢棄鉆井液的pH值，使其控制在合適條件，再加入非離子型或低電荷量陰離子型的高分子量聚合物，輔以皮帶壓濾或離心沉降的辦法，可使廢棄鉆井液達(dá)到較好的固液分離效果。其他處理技術(shù)研究如下。3.2.1電化學(xué)技術(shù)目前在石油工業(yè)中用于處理廢棄鉆井液的電化學(xué)技術(shù)主要包括電絮凝技術(shù)和電氧化技術(shù)。電絮凝技術(shù)是利用鋁或鐵陽(yáng)極溶出，原位生成高活性的多形態(tài)聚鋁或聚鐵絮凝劑，將水體中污染物微粒聚集成團(tuán)并沉降或氣浮分離的除污工藝。電氧化技術(shù)是在電解池中放入有機(jī)物的溶液或懸浮液，通過(guò)直流電在陽(yáng)極上奪取電子使有機(jī)物氧化或是先使低價(jià)金屬氧化為高價(jià)金屬離子，然后借助高價(jià)金屬離子再使有機(jī)物氧化的方法。Ighilahriz等分別采用電絮凝和電氧化技術(shù)對(duì)廢棄油基鉆井液的濾液進(jìn)行處理。其研究發(fā)現(xiàn)，電絮凝技術(shù)能夠減少處理時(shí)間且不需要添加化學(xué)物質(zhì)，對(duì)處理分布均勻的膠體具有較高的速率，然而對(duì)于去除有機(jī)物的能力則不如電氧化技術(shù)，但是電氧化技術(shù)需要較長(zhǎng)的處理時(shí)間。在同樣的時(shí)間內(nèi)，采用電絮凝技術(shù)的處理效率可以達(dá)到95%，而電氧化技術(shù)的處理效率則為78%。pH和電流密度為整個(gè)電化學(xué)處理過(guò)程中2個(gè)非常重要的因素。研究表明，在pH=8、電流密度為190X104A/cm2時(shí)，COD達(dá)到最低值，但是隨著pH和電流密度的增大,COD則呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。Caizare等和Wang等的研究也印證了pH和電流密度的重要性。3.2.2熱蒸餾法熱蒸餾法是一種比較成熟的、具有普遍適用性的能夠大規(guī)模處理油基鉆井液的方法，在世界很多國(guó)家都得到應(yīng)用，這種方法將廢棄油基鉆井液加入到密閉減壓系統(tǒng)中，然后對(duì)其進(jìn)行加熱，使油基鉆井液和鉆屑中的烴類成分揮發(fā)，對(duì)揮發(fā)的烴類進(jìn)行冷凝回收，得到的油可以重新用作基油，也可用作燃料或其他用途，固體殘?jiān)袒罂捎糜诮ㄖ伮返缺焙Ｓ吞镉脽嵴麴s法處理廢棄油基鉆井液，鉆屑的剩余含油量小于1%，符合當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)，可以直接排放到海洋；RalphL.Stephenson等人對(duì)熱蒸餾法處理廢棄油基鉆井液進(jìn)行了研究，油的回收率高達(dá)92.4%；A.J.Murray等人用該方法處理哈薩克斯坦Koshken地區(qū)油田的廢棄油基鉆井液時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到260?300°C時(shí)，油基鉆井液中的油、水相揮發(fā)，經(jīng)濃縮后可以回收；S.T.Wait等人對(duì)低溫?zé)嵴麴s法處理后得到的油進(jìn)行分析，結(jié)果表明熱蒸餾過(guò)程并未對(duì)基油產(chǎn)生破壞，也沒(méi)有生成有害副產(chǎn)物，其流變性等性質(zhì)符合鉆井液基油的要求。熱蒸餾法是現(xiàn)階段唯一能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、商業(yè)化處理廢棄油基鉆井液的方法，且其油的回收率高，但該方法也存在小型處理不經(jīng)濟(jì)、不安全、能耗高的問(wèn)題。3.2.3溶劑萃取法溶劑萃取法是采用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑將廢棄油基鉆井液中的油類溶解萃取出來(lái)，萃取液經(jīng)閃蒸蒸出溶劑得到回收油，閃蒸出的有機(jī)溶劑能夠繼續(xù)循環(huán)使用。萃取法簡(jiǎn)單易行，但溶劑揮發(fā)性大，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，成本也較高。3?2?4廢棄鉆井液轉(zhuǎn)化為水泥漿技術(shù)（MTC）技術(shù)廢棄鉆井液轉(zhuǎn)化為水泥漿技術(shù)，簡(jiǎn)稱MTC技術(shù)，它是將廢棄鉆井液和礦渣混合，利用激活劑激活礦渣中的固化成分，再輔以其它添加劑得到各種用途的固井液。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了大量的研究，并且取得了廣泛的應(yīng)用，用其固井還有很多優(yōu)點(diǎn)：紊流排量低、與泥漿的相容性好、稠化過(guò)渡時(shí)間和靜膠凝強(qiáng)度過(guò)渡時(shí)間短等特性，在防竄固井和提高頂替效率等方面較水泥漿都具有較大的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)石化勘探開(kāi)發(fā)研究院德州石油鉆井研究所應(yīng)用不同的泥漿體系研究出了能明顯提高調(diào)整井固井質(zhì)量的MTC配方，在大港油田多個(gè)區(qū)塊調(diào)整井固井中進(jìn)行了10多井次的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，封固段固井合格率100%，優(yōu)質(zhì)率73%以上，取得了良好的固井效果。3?2?5超臨界流體提取技術(shù)（SFE）超臨界流體在臨界點(diǎn)附近時(shí)，物質(zhì)的液相和氣相融合，使其既具有氣相的擴(kuò)散能力和粘性又具有液相的密度，這些性質(zhì)有利于廢液中的可溶組分從固相溶解到超臨界流體中。當(dāng)超臨界流體與廢棄油基鉆井液混合時(shí)，廢液中的油被萃取到溶劑中，形成的混合物經(jīng)過(guò)減壓而重新分離，萃取出的油和溶劑均可回收利用。實(shí)驗(yàn)證明丙烷、丁烷和氟利昂可以作為超臨界流體來(lái)處理廢棄油基鉆井液，但是在安全性和經(jīng)濟(jì)性上，CO2具有明顯的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用CO2作為超臨界流體更經(jīng)濟(jì)，無(wú)毒害，不易燃并且易得到，其7.4MPa,35°C的臨界點(diǎn)也很容易達(dá)到。Odusanya和Lopez-Gomez通過(guò)兩項(xiàng)研究?jī)?yōu)化了使用SC，CO2提取廢棄油基鉆井液中柴油的條件。第一項(xiàng)研究通過(guò)改變萃取過(guò)程的溫度和壓力對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，并得出結(jié)論：當(dāng)萃取條件為溫度50C，壓力12.4Mpa時(shí)，廢棄油基鉆井液中的油含量從17%降低到0.6%，同時(shí)發(fā)現(xiàn)好的混合可以使廢棄鉆井液和SC，CO2有更均勻的接觸，可以提高萃取效率；另一項(xiàng)研究將混合作為優(yōu)化條件，結(jié)果表明在14.5MPa，40C并在很好的混合情況下可以將廢鉆井液中的柴油含量從19.4%減少到0.3%。超臨界二氧化碳萃取具有效率高，回收油類能重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)價(jià)段依然存在著一些問(wèn)題，如能進(jìn)一步以更經(jīng)濟(jì)和更高效的方法達(dá)到高萃取效率，減少設(shè)備堵塞和固體攜帶量，將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。3.2.6化學(xué)破乳法化學(xué)破乳法是在廢棄鉆井液中加入破乳劑及絮凝劑等化學(xué)藥劑，從而破壞體系穩(wěn)定性，使其中的油聚并析出，回收利用。經(jīng)過(guò)破乳、絮凝，廢棄油基鉆井液分為油、水、廢渣三相，其中油可以回收作為基油或燃料，水經(jīng)過(guò)處理或排放或循環(huán)使用，廢渣經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理后可用作建筑材料。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)化學(xué)破乳法的研究較為廣泛。許毓等使用“化學(xué)熱洗-析油-離心”處理工藝，研制開(kāi)發(fā)出了清油劑-凝聚劑-絮凝劑化學(xué)熱洗配方體系，油回收率達(dá)到84％以上，適用于多種廢油基鉆井液的無(wú)害化、回收油處理。謝水祥、蔣官澄等研究開(kāi)發(fā)了復(fù)合型收油劑和無(wú)害化處理劑，油回收率可達(dá)90%以上，回收的油品質(zhì)量達(dá)到《GBT19147-2003車(chē)用柴油》規(guī)定的-10#車(chē)用柴油技術(shù)要求，泥渣經(jīng)無(wú)害化處理后的浸出液及處理后的廢水中污染物指標(biāo)均低于《GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，無(wú)害化處理后的泥渣可用作修筑井場(chǎng)圍堰材料或鋪路，同時(shí)井場(chǎng)原先被占用的土地也可被重新利用。化學(xué)破乳法處理廢棄油基鉆井液設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，條件溫和，處理后的油、水、固三相均可實(shí)現(xiàn)資源化而重新利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，但使用的藥劑針對(duì)性強(qiáng)，一般不具有普遍適用性。3.2.7微生物處理技術(shù)微生物處理技術(shù)利用微生物細(xì)菌對(duì)廢棄鉆井液進(jìn)行功能修復(fù)和改善，借助微生物分解廢棄鉆井液中的石油烴類和其他有機(jī)物。微生物處理技術(shù)所需要的場(chǎng)地面積較大，時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)受到溫度、pH、養(yǎng)料、濕度、氧氣和光照等條件的限制。國(guó)外某些油田已經(jīng)開(kāi)始使用微生物處理技術(shù)處理廢棄鉆井液，同時(shí)在國(guó)內(nèi)的部分油田環(huán)保施工中也進(jìn)行了應(yīng)用性試驗(yàn)。常用的微生物有無(wú)色桿菌、不動(dòng)桿菌、產(chǎn)堿桿菌、節(jié)桿菌、芽孢桿菌、黃桿菌、諾卡氏菌、假單胞菌和棒狀桿菌等，其中假單胞菌的應(yīng)用最為廣泛。常用的輔助植物則為黑麥草，也有研究人員使用蚯蚓輔助處理廢棄鉆井液。Fan等利用微生物修復(fù)和植物修復(fù)相結(jié)合的處理方法，僅需48h就可將廢棄聚磺鉆井液中的TOC值由89800mg/kg降到21700mg/kg，色度去除率達(dá)到81.5%。再經(jīng)過(guò)240d的植物（黑麥草）修復(fù)，TOC值的去除率可達(dá)84.6%。該方法不僅去除率高，而其處理時(shí)間比以往微生物修復(fù)和植物修復(fù)有了很大提高。微生物處理技術(shù)具有無(wú)二次污染、處理徹底等優(yōu)點(diǎn)，但由于其需要的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，占地面積過(guò)大，相關(guān)菌種培育過(guò)程復(fù)雜及植物種類受限等缺點(diǎn)，目前在廢棄鉆井液處理領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大限制。微生物處理技術(shù)未來(lái)的研究重點(diǎn)在于簡(jiǎn)化菌種培育過(guò)程，增強(qiáng)菌種對(duì)廢棄鉆井液的處理能力，減少處理時(shí)間等方面。3.3工業(yè)化處理實(shí)驗(yàn)勝利油田鉆井液不落地處理工藝工藝要求：不改變目前的鉆井工藝、不改變目前使用的鉆井液體系，不額外添加鉆井液常規(guī)使用的任何化學(xué)藥品、不改變現(xiàn)有鉆井液固控系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)鉆井液固相廢棄物脫液干化、液體重復(fù)利用，去掉大循環(huán)池；實(shí)現(xiàn)全排量（200m2/h左右）處理，液相主循環(huán)采用自流方式，不依賴泵循環(huán)，確保系統(tǒng)可靠性；實(shí)現(xiàn)清污分開(kāi)、分類處理，達(dá)到減量化處理目標(biāo)，降低后期無(wú)害化處理的難度。針對(duì)勝利油田陸地鉆井工藝過(guò)程及鉆井液不落地處理工藝的難點(diǎn)，根據(jù)鉆進(jìn)過(guò)程不同階段，采取不同工藝流程，主要分為清水鉆進(jìn)階段、鉆井液鉆進(jìn)階段、完鉆后固控系統(tǒng)鉆井液處理階段。（1）清水鉆進(jìn)階段。清水鉆進(jìn)階段鉆井液不落地處理工藝流程下圖：井筒返出的固液混合物進(jìn)振動(dòng)干燥處理模塊進(jìn)行全流量固液分離和振動(dòng)脫液干燥，液相進(jìn)快速沉降處理模塊進(jìn)行自然沉降與固液分離，分離后的液相（清水）返回井隊(duì)固控系統(tǒng)中參與鉆井循環(huán)，沉降的濃固液混合物進(jìn)離心分離處理模塊進(jìn)行固液分離，分離后的液相返回快速沉降裝置。上述振動(dòng)干燥處理模塊、離心分離處理模塊分離出的固相由鉆屑收集輸送模塊運(yùn)移至指定存放地。

鉆井液鉆進(jìn)階段。鉆井液鉆進(jìn)階段不落地處理工藝流程：井筒返出的固液混合物進(jìn)振動(dòng)干燥處理模塊進(jìn)行全流量固液分離和振動(dòng)脫液干燥，液相進(jìn)井隊(duì)固控系統(tǒng)進(jìn)一步固液分離和參與循環(huán)，分離出的固相由鉆屑收集輸送模塊運(yùn)移指定存放地。-固相1 皓定存放地鉆用收集輸送模塊 ?完鉆后固控系統(tǒng)鉆井液處理階段。完鉆后井隊(duì)固控系統(tǒng)中鉆井液不落地處理工藝流程：鉆井結(jié)束后，將存放在井隊(duì)固控系統(tǒng)中的鉆井液，用離心分離處理模塊進(jìn)行進(jìn)一步固液分離，分離出來(lái)的液相回收利用，分離出來(lái)的固相由鉆屑收集輸送模塊運(yùn)移至指定存放地。固相:*鉆屑收也輸送模塊從2015年1月?2017年3月，采用上述工藝在勝利油田先后進(jìn)行了46口的鉆井液不落地施工，從應(yīng)用效果看，上述工藝能滿足鉆井特別是勝利東部地區(qū)快速鉆進(jìn)的需要，處理效果良好，完全實(shí)現(xiàn)了廢棄鉆井液及鉆屑現(xiàn)場(chǎng)不落地，液相全部回收利用，完全去掉原來(lái)的大循環(huán)池，達(dá)到了減量化及隨鉆治理。勝利油田永111-斜2井應(yīng)用：2016年9月1~24日，在東辛采油廠勝利25435SL隊(duì)永111-斜2井應(yīng)用，該井是一口滾動(dòng)勘探井，設(shè)計(jì)井深2281.84m，完鉆井深2332m。應(yīng)用情況：表套300m，清水鉆進(jìn)井段650m，鉆井液鉆進(jìn)井段1682m，最大排量129.6m3/h，最快機(jī)械鉆速96m/h,實(shí)現(xiàn)了全井全階段隨鉆處理，累計(jì)處理鉆屑330余方，綜合含水率小于68%。液相全部回用，同區(qū)塊類似井深相比，節(jié)約清水用量45%，實(shí)際消耗量480m3。壓裂返排液的處理4.1壓裂返排液的特征油氣井壓裂作業(yè)返排廢液的特性及污染程度是與壓裂液體系及施工作業(yè)工藝有著密切關(guān)系，因此，不同的壓裂液體系與配方、不同的油氣田，不同的井深，在壓裂作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的返排廢液的性質(zhì)也是不同的。壓裂液返排液，復(fù)雜的多相分散體系，例：新疆油田常用的胍膠壓裂液返排液中主要含有增稠劑、交聯(lián)劑、過(guò)氧化物類破膠劑、pH調(diào)節(jié)劑、助排劑、破乳劑、黏土穩(wěn)定劑等，具有化學(xué)成分復(fù)雜、有黏度、COD和懸浮物量高、處理難度大的特點(diǎn)；酸化返排液，其含有的強(qiáng)酸大多是鹽酸和氫氟酸，并含有各種酸化用添加劑，如緩速酸、酸化緩蝕劑、鐵離子穩(wěn)定劑、防乳化劑、黏土穩(wěn)定劑、助排劑等。通常表現(xiàn)為低pH值、COD高、礦化度高的特點(diǎn)。從上述可知，壓裂返排液水質(zhì)的不穩(wěn)定性、構(gòu)成極為復(fù)雜和每口作業(yè)井返排液量的波動(dòng)范圍較大，給處理工藝的選擇與設(shè)置帶來(lái)較大的困難。4.2壓裂返排液的處理工藝壓裂返排液、酸化液因成份復(fù)雜，單獨(dú)采取橇裝裝置處理。若壓裂返排液與采出水配伍,則預(yù)處理后回?fù)轿鬯幚硐到y(tǒng)；若不配伍，則橇裝處理后直