响应面优化深层废弃水基钻井液无害化处理工艺

针对大庆油田深层致密气废弃水基钻井液固液分离难、泥饼含水率高（>80%）、存在二次污染的问题,开展了废弃水基钻井液无害化处理技术研究,在分析废弃水基钻井液特性与处理难点基础上,应用Box-Behnken中心组合实验和响应面分析法,通过考察破胶剂、助凝剂与絮凝剂的最佳配比对废弃钻井液固液分离效果的影响,创新建立了固液分离泥饼含水率与处理配方参数间的数学模型,研发出了以脱稳絮凝为核心的废弃水基钻井液无害化处理技术,形成了脱稳-絮凝-固液分离处理工艺。现场实验结果表明,废弃水基钻井液经该项技术处理后,泥饼含水率为47%,泥饼浸出液悬浮物含量为63 mg/L,泥饼浸出液中石油类、COD等9项主要污染指标符合GB 8978—1998《污水综合排放标准》、DB23/T693—2000《黑龙江省废弃钻井液处理规范》相关要求,该技术成果解决了大庆油田深层水基钻井液破胶脱稳效果差等难题,具有较好的推广应用价值。     

水网地区废弃钻井液无害化处理技术

基于水网地区环境敏感的特性,对废弃钻井液无害化处理技术进行了研究。以高氯酸盐、硝酸盐和多硝基化合物为组分的复合氧化剂YY 作水处理氧化剂效果最好。通过对无害化处理技术中破胶固液分离、出水混凝处理及废泥渣固化3 个关键技术的研究:破胶分离使用2%YH、pH 值为6、反应10 min 后固相絮凝成团;分离出水使用0.1%YM、3%YY 和0.5%YF 混凝处理后液相无色透明;废泥渣使用8 kg/m3 YB、20% YC 和15%YD 处理后胶结块硬度适中,浸出液无色透明。同时,形成了一套废弃钻井液无害化处理的工艺流程, 研制了一套现场处理设备。该技术在ZW 区块进行现场试验,经处理后的排水和浸出液主要指标达到污水综合排放一级标准。      

废弃钻井液固液分离—化学处理技术在长北气田的应用

为了解决废弃钻井液中有毒有害组分含量高导致的严重污染环境和损害人体健康等问题,从减少有毒有害组分和降低其含量出发,将初级固液分离、深度固液分离和化学处理技术结合,形成了废弃钻井液固液分离—化学处理技术。长北气田5口井的现场试验结果表明,试验井的废弃钻井液经过固液分离—化学处理后,钻井液污水、岩屑和泥饼浸出液的各项指标均满足相关排放标准,能够达标排放或循环利用,且处理成本低于常规的固化-净化法。研究结果表明,废弃钻井液固液分离—化学处理技术能够实现废弃钻井液的有效处理。      

水淬高炉矿渣无害化处理废弃钻井液技术

摘要针对川渝地区废弃钻井液固化处理简单，固化物浸出液多项指标达不到污水排放标准的问题，采用水淬高炉矿渣作为固化主剂代替水泥，对2口井的废弃聚磺钻井液进行了固化试验。结果表明：钻井液固化后，其固化强度和浸出液指标都达到要求，做到无害化处理，而且工艺简单，成本低，现场应用取得较好的效果。分析了高炉矿渣的固化机理。     

临兴–神府井区废弃钻井液处理技术

为了解决临兴–神府井区废弃钻井液处理效率低、处理成本高等问题,开展了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术研究.在分析废弃钻井液特性以及处理难点的基础上,研发了无毒、廉价的复合高效固化剂和复合铝盐破胶剂,产生的破胶压滤液经处理后用于配制钻井液;结合减量处理设备,研究形成了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术.现场试验表明,废...     

海上油田废弃钻井液固液分离技术研究

为保护海洋生态环境,必须对海上油田废弃钻井液进行处理。以我国海上油田使用较广泛的有机正电胶钻井液为例,研究了废弃钻井液的固液分离技术。室内就酸化对破胶影响、无机混凝剂种类和加量、有机絮凝剂加量、pH值对絮凝效果影响以及适宜沉降时间等进行了研究。结果表明,对废弃钻井液进行酸化处理有利于固液分离和降低化学需氧量COD;优选出聚合硫酸铁PFS为无机混凝剂,适宜加量为3000mg/L;阳离子聚丙烯酰胺加量为10mg/L;pH值在6～8时有利于脱稳和絮凝;沉降时间不低于30min。现场试验结果表明,废弃钻井液固液分离后固相可以达到农用污泥排放标准。     

废弃聚磺钻井液破胶-絮凝-膜处理实验研究

针对废弃聚磺钻井液中污染物的特点,进行了破胶絮凝、膜处理工艺处理废弃钻井液的研究。筛选出最佳破胶剂为BZ-PJ,其最佳加量为8 g/L,助凝剂BZ-PAM的最佳加量为7 mg/L,通过破胶使废弃聚磺钻井液脱稳,由于絮凝作用,降低了废水中各项污染物指标,在用膜过滤处理废水的3 h过程中,COD的最大去除率为72.24%,石油类的最大去除率为88.28%。废弃聚磺钻井液经过破胶絮凝、废水膜深度过滤处理后,各项指标均满足GB 8978—1996一级排放标准。     

废弃钻井物的二次利用和无害化处理

在分析废弃钻井物种类的基础上，提出了废钻井液二次利用和废弃钻井物无害化处理相结合的处理技术。现场应用表明，该处理技术可以大大减少废弃钻井物对环境的影响，并且在短期内废弃钻井物排放占就可以复耕或恢复其原貌，同时，钻井液二次利用还可节约部分钻井费用。     

PEC钻井液体系固液分离技术实验研究

针对渤海油田渤中地区的PEC钻井液进行了固液分离技术的实验研究,结果表明,降低PEC钻井液的p H值至5~6后,再加入3 000 mg/L的无机絮凝剂PFS,10 mg/L的有机絮凝剂YJX-2,可以实现钻井液的固液分离,脱水率达到63.5%。结合现场离心设备的实际情况,优选离心机转速为3 000 r/min时,可将脱水率提高至65.6%。研究成果对实现PEC钻井液无害化处理的现场施工提供了必要的技术支撑。     

废弃钻井液氧化脱稳分离方法

针对废弃钻井液具有的胶体化学稳定性特点,提出氧化脱稳分离方法进行无害处理。通过研究确定了最佳脱稳反应条件,并筛选出适宜的絮凝剂,确定了固液分离的影响因素。结果表明：采用氧化脱稳和混凝工艺处理废弃钻井液后,其滤液透光度达83.5%,浸出液COD为128mg/L,色度为30,均达国家排放标准。该工艺处理成本较低,且处理后泥饼可直接填埋处理。     

高性能抗高温聚合物钻井液研究与应用

为满足环境敏感性海域高温深井钻井作业和环境保护要求,研究了抗温200℃,生物毒性值LC₅₀大于10×104mg/L的高性能抗高温聚合物钻井液,其以合成聚合物为主要处理剂,辅以优选出的纳米封堵剂、页岩抑制剂和极压润滑剂,该体系具有了油基钻井液抑制泥页岩水化的分散性能和润滑性能,对环境友好,可直接排海。实验表明,分别以重晶石和甲酸盐为加重剂,该抗高温聚合物海水基钻井液体系在200℃高温热稳定时间长达48 h以上,高温高压滤失量为12～25mL,抗20%氯化钠和0.5%氯化钙污染,生物毒性卤虫96 h半致死浓度LC₅₀大于10×104 mg/L,发光细菌半数有效浓度EC₅₀大于30×104 mg/L,符合一级海区生物毒性排放要求。在环渤海油田进行了现场应用,取得了良好的试验效果,试验最深井深6 066 m,最高井底温度204℃。      

户部寨气田泡沫钻井废水处理技术的优化研究

采用消泡破乳-生物降解-破胶絮凝-活性炭吸附的集成技术对泡沫钻井废水进行了室内实验研究和部17-1井的现场试验。结果表明,COD值为4 057mg/L、含油量〉276mg/L、悬浮物（SS）为3 680mg/L、总铬为5.855mg/L、pH值为9.5的超标废水经过新工艺处理后,废水指标均达到了GB 8978-1996《污水综合排放标准》规定的A1级水质标准。通过改进工艺流程和优化处理剂配方,可以有效提高泡沫钻井废水中有害物质的絮凝速度,大幅度降低悬浮物、石油类、有机质及重金属的含量。     

基于改性植物多酚的高温高密度环保型水基钻井液

为提高环保型水基钻井液的耐温性能和密度上限,通过对天然多酚类植物提取物进行接枝改性,分别研制了降滤失剂EHT-FL和分散剂EHT-TH,并利用红外光谱对2种合成产物进行了表征。室内性能评价结果表明,降滤失剂EHT-FL和分散剂EHT-TH均具有良好的抗高温性能,且EC₅₀分别达2.38×105 mg/L和4.49×105 mg/L,无生物毒性;EHT-FL加量为2.0%时,淡水基浆在200℃老化后的中压滤失量和高温高压滤失量分别为7.2 mL和23.6 mL;EHT-TH加量为1.0%时,高密度水基钻井液（ρ=2.0 g/cm3）在200℃老化后的表观黏度由106.5 mPa·s降低至66.5 mPa·s,高温增稠现象消失。在降滤失剂EHT-FL和分散剂EHT-TH的基础上,配伍其他环境友好型处理剂,研制出一套抗高温高密度（ρ=2.0 g/cm3）环保型水基钻井液体系。该体系具有合理的流变与滤失性能,抗温达210℃,抗盐侵25%,抗钙侵1%,抗劣质土侵10%,EC₅₀为4.19×104 mg/L,BOD₅/COD_Cr为29.23,重金属含量低于标准值,对环境友好,能满足深井复杂地层钻井的需求。      

环保型复合降滤失剂的研制与应用

为从源头上控制钻井液对环境的污染,减少废弃钻井液处理难度和处理费用,实现绿色环保钻井。以生物质材料植物多酚、木质素磺酸钠和玉米淀粉为原料,通过交联改性,合成了一种复合降滤失剂PLS。其EC₅₀为7.78×10⁴ mg/L,BOD₅/COD_Cr为5.05%,无毒且易生物降解。性能评价结果表明,含2%PLS的基浆在180℃下热滚16 h后中压滤失量仅为9.6 mL,且抗盐、抗钙性能优于羧甲基淀粉CMC-LV和两性离子淀粉接枝共聚物SAP。以PLS为唯一降滤失剂,配伍键合型润滑剂、双疏纳米封堵剂和仿生固壁剂等环保友好型处理剂,研制了一套环保型水基钻井液体系,并在大港油田某预探井的泥岩水平段进行了应用。应用井段内钻井液的流变与滤失性能稳定,摩阻低,泥饼薄而韧,无复杂情况发生,施工顺利。     

西北油田塔里木地区水基钻井液体系环保控制指标研究

目前,国内尚未制定单独的钻井液环保标准,造成钻井液体系环保性优化的方向不明确。通过调研国内现行的各种水质及土壤环保排放标准,针对西北油田在用的水基钻井液及处理剂的COD值、BOD值、生物毒性、重金属离子(Hg、Cd、总Cr、As、Pb)以及苯并芘等环保控制指标进行检测评价。依照GB 8978-1996《国家污水综合排放标准》和《农用地土壤环境质量标准》(三次征求意见稿)两个标准进行评价。评价结果表明:西北油田水基钻井液BOD值和COD值为30~3 000mg/L,苯并芘质量浓度大于0.000 3 mg/L,远超GB 8978-1996的三级标准,而钻井液处理剂这3项指标达标率近100%;重金属离子部分达到GB 8978-1996的三级标准,其中Cd、总Cr和Pb是主要的超标项。建议在实际指标控制中,针对钻井液体系和处理剂分开制定相应的排放标准,并加强钻井液体系及处理剂尤其是润滑剂、降滤失剂等的环保指标检测,为后期研发环保钻井液体系和检测标准奠定技术基础。     

一种环保型抗高温钻井液技术

随着中国对环境保护要求力度的加大,传统的磺化类、矿物油类材料使用受限,同时勘探开发向着更深发展,完钻井深不断增加,温度越来越高,目前国内环保钻井液仅能抗温达180℃,难以满足环境敏感区域深井施工要求。因此,研制合成了新型环保抗高温增黏剂BZ-ZNJ、环保抗高温降滤失剂BZ-KGJ等处理剂材料,复配其他环保处理剂,最终形成了一种环保抗高温钻井液体系。该体系抗温达到230℃,在230℃下流变性能可控,黏度切力满足施工要求,抗盐达到饱和,抗钙达到1.5%,抗黏土侵10%,钻井液的EC₅₀大于30 000 mg/L,属于无毒,金属离子含量均低于标准值,满足环境保护要求。该体系具有较好的应用前景。      

一种无氯盐环保型强抑制水基钻井液体系

为减少油气资源勘探与开发过程中钻井液对周围环境的污染与生态系统的破坏,实现"绿色"钻井,并尽可能提高钻井液性能,笔者采用研制的包被剂、仿生固壁剂等与优选的处理剂进行复合,研发出了一套无氯盐环保型强抑制水基钻井液体系。室内研究结果表明,该体系在热稳定性、抗污染能力、抑制性能等方面表现优异,在120℃下连续热滚72h后钻井液性能稳定,可抗土粉污染达10%,抗钙侵0.8%,抗盐侵30%,页岩岩屑滚动回收率高达98.5%,抑制性评价结果优于PHPA/KCl体系。该体系能够满足常规环保评价指标,同时避免了使用氯盐,减轻对土壤结构、植物生长和地下水产生的负面影响。半数有效浓度EC₅₀小于106 mg/L,易生物降解比值BOD₅/COD_Cr为0.633,重金属含量远低于标准值,因此,无生物毒性,可降解,可排放。实验数据和评价结果均表明,该体系是一种既能满足钻井工程需求又能保护生态环境的新型水基钻井液体系,有较好的应用前景。      

环保耐温抗盐型包被剂coater-10的研制与应用

国内使用的钻井液包被剂主要为有机高分子类,存在适用性单一、耐温抗盐性不够理想、环保性能不满足相应国家标准要求等不足。以生物聚合物为主要合成单体,并加入非离子、阴离子及阳离子单体,采用水溶液聚合制备得到了环保耐温抗盐型包被剂coater-10。结果表明,合成的包被剂coater-10能提高钻井液黏度和动切力,降低钻井液失水量,同时具有较好的耐温抗盐性;铬、汞等主要重金属含量都在GB 4284—84标准要求的限值范围内;急性生物毒性检测EC50值30 000 mg/L,对环境影响小;生物降解性BC值为20.1,可生物降解,有助于提高钻井液体系整体的环保性能。以coater-10作为环保型海洋钻井液体系的1#配方满足了现场钻井工程要求,同时具有优良的环保性能,减少了对作业区域海洋环境的污染。     

一种环保型抗高温钻井液技术

随着中国对环境保护要求力度的加大,传统的磺化类、矿物油类材料使用受限,同时勘探开发向着更深发展,完钻井深不断增加,温度越来越高,目前国内环保钻井液仅能抗温达180℃,难以满足环境敏感区域深井施工要求。因此,研制合成了新型环保抗高温增黏剂BZ-ZNJ、环保抗高温降滤失剂BZ-KGJ等处理剂材料,复配其他环保处理剂,最终形成了一种环保抗高温钻井液体系。该体系抗温达到230℃,在230℃下流变性能可控,黏度切力满足施工要求,抗盐达到饱和,抗钙达到1.5%,抗黏土侵10%,钻井液的EC50大于30 000 mg/L,属于无毒,金属离子含量均低于标准值,满足环境保护要求。该体系具有较好的应用前景。     

环保型水基钻井液在胜利油田的研究与应用

废弃钻井液一直是钻井工程的主要污染物之一,而研发环保型水基钻井液体系,从源头上控制废弃钻井液环境污染,已成为现阶段实现“绿色钻井、清洁生产”的重要途径。针对胜利油田环保型水基钻井液技术需求,自主研发了基于改性淀粉的抗高温环保降滤失剂HBFR,其在淡水、盐水中均具有良好的降滤失性能,抗温达150℃,形成了环保型水基钻井液系列配套处理剂,构建了综合性能良好的抗高温（150℃）环保型水基钻井液体系（SLHB）。评价结果表明,SLHB体系具有良好的流变、滤失、抑制页岩水化及抗污染性能,高温高压滤失量为10.2 mL,EC₅₀值大于1×105 mg/L,BOD₅/COD_Cr为16.2%,可达到国家污水排放二级标准。SLHB已在胜利油田现场应用10余口井,较好地满足了胜利油田环保钻井液技术需求。