泥漿固化處理配方的改進(jìn)

泥漿固化處理配方的改進(jìn)

渤海鉆前公司二○一三年目錄一、項(xiàng)目背景、實(shí)施的意義二、廢棄鉆井液無害化處理的研究

三、研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)四、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)五、社會、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益分析六、結(jié)論與建議七、附錄（應(yīng)用合同、檢測報(bào)告等）

一、項(xiàng)目背景、實(shí)施的意義

（一）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢

國外在五十年代就開始對廢棄鉆井液進(jìn)行處理，開發(fā)和采用了一系列無害化處理技術(shù)。我國對廢棄鉆井液的處理比國外研究稍晚，但通過引進(jìn)、消化和自主創(chuàng)新以及在許多油田陸續(xù)應(yīng)用一系列處理技術(shù)的同時，積極研究適合我國國情的各類廢棄鉆井液處理技術(shù)。目前，國內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用的處理技術(shù)主要包括以下幾種:

序號名稱序號名稱1就地排放5固化處理2回注安全地層6固液分離3回填處理7土地耕作覆蓋4MTC轉(zhuǎn)化技術(shù)（二）廢棄鉆井液對周邊環(huán)境的影響

廢棄鉆井液，因其PH值較高且具有典型的流變學(xué)特性。其中的有害成分如油類、某些鹽類、殺菌劑、某些化學(xué)添加劑、重金屬(如汞、銅、鉻、鎘、鋅及鉛等)、高分子有機(jī)化合物等，造成的廢鉆井液成份比較復(fù)雜,也會對環(huán)境產(chǎn)生多方面的影響：

(1)污染面積大、區(qū)域廣

(2)過高的PＨ值、高濃度的可溶性鹽類

(3)有害的重金屬離子

(4)廢物中的有機(jī)處理劑生產(chǎn)流動性大、占用土地多。COD、BOD值高,影響水生生物的生長。不易被動植物降解,危害動植物。影響土壤的結(jié)構(gòu)和危害植物的生長。渤海鉆井公司每年僅泥漿池一項(xiàng)就需征地近700畝，浪費(fèi)了有限的土地資源。（三）勝利油田廢棄鉆井液處理現(xiàn)狀

勝利油田目前仍有大部分鉆后產(chǎn)生的廢棄泥漿和巖屑，堆置在泥漿池自然蒸發(fā)和風(fēng)干。由于產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢，僅對少部分鉆井廢棄物進(jìn)行固化處理。其還存在著如下不足：

1.占地多，征地費(fèi)用高；

2.廢棄鉆井液處理藥劑原始；

3.治理不規(guī)范；

4.排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)高負(fù)擔(dān)重；

5.影響企業(yè)形象。對于不同類型的鉆井液分析不明確，所用處理劑以吸水劑為主，品種單一，針對性不強(qiáng)，對廢棄鉆井液中污染物固化和膠結(jié)作用不充分。部分施工隊(duì)伍治理泥漿池，處理過程中，偷工減料，達(dá)不到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，整個施工工序混亂，易造成二次污染，使污染物隱藏，留下污染隱患?！笆濉逼陂g，渤海鉆井總公司每年繳納一般工業(yè)固體廢棄物排污費(fèi)用在200萬元以內(nèi)，2006年排污繳費(fèi)達(dá)到了近600萬元，上漲了3倍。排污費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出公司的承受能力，將給公司將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。公司每年處理污染事件需要大量的協(xié)調(diào)費(fèi)、環(huán)保治理賠償費(fèi)，這不僅給鉆井公司帶來巨額經(jīng)濟(jì)支出而且有損分公司在公眾心目中的現(xiàn)代企業(yè)形象，給勘探開發(fā)工作帶來很大困難和阻力。（四）廢棄鉆井液無害化處理產(chǎn)業(yè)化意義

廢棄鉆井液的處理和有效再利用不僅解決了環(huán)境污染，而且處理了工業(yè)垃圾，是一項(xiàng)功在當(dāng)代，利在千秋的事業(yè)。它既符合國家“節(jié)能減排”的政策，又能滿足中石化和勝利油田國家創(chuàng)建“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”企業(yè)的要求，對東營市的平安建設(shè)與發(fā)展，對人民的身體和生活健康，對土地資源的永久利用都具有十分重要的意義。廢棄鉆井液無害化處理能夠使鉆井占用土地重新得到利用，每口井泥漿池占地約600m2，經(jīng)過處理，每年可恢復(fù)土地300000m2，具有直接經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)固化處理后的廢棄鉆井液可以回收再利用。有關(guān)工業(yè)污染的政策法律出臺并順利實(shí)施，根據(jù)相關(guān)環(huán)保法明確指出“誰污染，誰治理”，所以廢棄鉆井液的再利用被擺到了重要位置，解決油田生產(chǎn)井鉆后污染的問題已經(jīng)成為油田環(huán)保工作的重中之重。參照目前地方環(huán)保部門執(zhí)行的鉆井排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，公司每年需交納排污費(fèi)600萬元左右，若按照國家和地方政府的要求進(jìn)行無害化治理后，每年可節(jié)約數(shù)百萬元的排污費(fèi)，可減輕公司的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。二、廢棄鉆井液無害化處理的室內(nèi)研究

（一）——廢棄鉆井液無害化處理技術(shù)路線

（二）——黃河以北鉆井液體系分析（五）——固化配方結(jié)論（三）——不同體系鉆井液污染指標(biāo)分析

（四）——無害化處理藥劑的室內(nèi)研究（一）廢棄鉆井液無害化處理技術(shù)路線廢棄鉆井液固化處理技術(shù)研究國內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研、分析廢棄鉆井液固化處理研究固化處理效果評價(jià)鉆井液固化現(xiàn)場處理技術(shù)

以國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩。首先對鉆井液類型進(jìn)行分析和研究，用于指導(dǎo)后續(xù)的研究工作。然后根據(jù)不同的泥漿體系類型重點(diǎn)研究固化處理方法，評價(jià)其處理效果。從實(shí)驗(yàn)中歸納總結(jié)出廢棄鉆井液的無害化處理方法和固化處理的機(jī)理。由此，從實(shí)驗(yàn)研究、效果評價(jià)到理論上的歸納總結(jié)，最后研究建立起完整的不同類型廢棄鉆井液固化處理的整套技術(shù)理論和方法。本項(xiàng)目主要研究內(nèi)容為廢棄鉆井液的固化處理技術(shù)研究，關(guān)鍵內(nèi)容固化處理中固化劑的選擇、加量、加入順序、施工工藝、施工條件等的尋求。研究的難點(diǎn)在于固化劑的選擇、加量以及固化處理后環(huán)境污染指標(biāo)的建立，以及現(xiàn)場處理工藝的選擇和效果評價(jià)等。確定研究方向內(nèi)容

（二）黃河以北鉆井液體系分析

通過對黃河以北不同地區(qū)871口不同類型鉆井液的研究（見下圖）．我們可看出勝利黃河以北井隊(duì)所用主要鉆井液類型為：水基鉆井液中的聚合物潤滑防塌體系鉆井液（占21.12%）；不分散聚合物體系鉆井液（占46.87%）；淡水鉆井液體系（22.96%）?；煊豌@井液體系只占了0.23%。

注：⑴淡水泥漿體系⑵聚合物潤滑防塌泥漿體系⑶不分散聚合物泥漿體系⑷抑制性聚合物泥漿體系⑸雙保型天然高分子潤滑⑹鹽水泥漿體系⑺油基鉆井液體系⑻混漿泥漿體系⑼聚合物銨鹽泥漿體系⑽配漿聚合物⑾銨鹽泥漿體系⑿聚合醇泥漿體系⒀強(qiáng)抑制水敏鉆井液⒁強(qiáng)抑制防塌鉆井液⒂正電膠鉆井液⒃低固相防塌鉆井液⒄鈣處理鉆井液⒅聚磺醇基防塌鉆井液

（三）不同體系鉆井液污染指標(biāo)分析

通過對黃河以北鉆井液類型的統(tǒng)計(jì)，渤海鉆井所用的鉆井液類型主要為：不分散聚合物鉆井液；聚合醇防塌鉆井液；淡水鉆井液和銨鹽體系鉆井液，這幾種鉆井液占渤海所用鉆井液類型的92%以上。因此，我們主要針對分散在大北、樁西、渤南、孤東、老河口等幾個區(qū)塊的淡水、不分散、聚合醇等幾種體系的鉆井液的污染情況進(jìn)行了調(diào)查。井號比重g/cm3鉆井液體系CODmg/LPH值油類mg/L氯化物mg/L六價(jià)鉻mg/L備注區(qū)塊大35-8-斜131.15淡水鉆井液體系6549.01534620.031大北樁斜1631.19不分散聚合物體系8609.03.841200.22樁西渤深6-91.04不分散聚合物體系75009.74835211.2渤南孤東65-131.20聚合物防塌鉆井液3578.69.2174600.02孤東老451-61.18聚合物防塌鉆井液124209.05.214520未檢出老河口

（四）無害化處理藥劑的室內(nèi)研究選用黃河以北較為常見的多種藥品，對幾口井的鉆井液進(jìn)行處理效果的試驗(yàn)。

通過試驗(yàn)，篩選出處理效果最好的幾種藥品。

根據(jù)以上所選擇的藥品與用量進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)。

通過實(shí)驗(yàn)，確定不同藥品對各項(xiàng)污染指標(biāo)的影響。

按照同一實(shí)驗(yàn)方法，對不同污染程度的廢棄鉆井液進(jìn)行上述正交實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證試驗(yàn)。在以上實(shí)驗(yàn)中得出了各種藥品針對不同污染情況的最佳配比與用量。

（五）固化劑配方結(jié)論

根據(jù)多次正交試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合廢棄鉆井液的污染指標(biāo)，確定出廢棄鉆井液處理劑的配方如下：

1.COD值范圍（2000～8000mg/L），PH值范圍在8～10，油類＜80mg/L，六價(jià)鉻檢測在0.3～2.5（mg/L）的鉆井液。選用配方：0.8%藥品b+0.5%藥品c+2%藥品e+0.05%PAM.2.COD值超標(biāo)較嚴(yán)重（>8000mg/L），色度值>100，PH值>9的鉆井液。選用配方：1.0%藥品b+1.0%藥品c+2.5%藥品e+0.1%PAM3.COD值>2000mg/L，色度值大于80～100，Cr＜150mg/L的鉆井液。選用配方：0.7%藥品b+0.5%藥品c+2%藥品e+0.05%PAM4.COD值>12000mg/L，色度值>300的鉆井液。選用配方：1.0%藥品b+0.5%藥品c+2.5%藥品e+0.1%PAM

以上配方是通過試驗(yàn)篩選出的基礎(chǔ)配方，在現(xiàn)實(shí)處理中還須根據(jù)實(shí)際情況再行設(shè)計(jì)具體方案。研究成果適用性強(qiáng)價(jià)格低廉排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)三、研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)

本次配方的選擇，是針對黃河以北鉆井液污染程度的不同，分區(qū)塊、分類型選出的最適合的無害化處理配方。適用于黃河以北渤海鉆井用廢棄鉆井液的真實(shí)情況。

該處理方法具有成本低廉、加量少、處理工藝簡單、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，無二次污染，在較低的溫度下正常凝結(jié)硬化，具有時間短、水穩(wěn)定性好，溶出物少以及強(qiáng)度高等方面的特性。

處理后的浸出液污染指標(biāo)均在《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)——浸出毒性鑒別》（GB5085.3—1996）、《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—腐蝕性鑒別》（GB5085.1-1996）、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的可控制范圍之內(nèi)。（一）研究成果

（二）創(chuàng)新點(diǎn)

固化劑的研究固化處理工藝的改進(jìn)黃河以北鉆井液污染情況研究創(chuàng)新點(diǎn)黃河以北，分布著孤島、孤東、樁西、河口、大王北等油田。該地區(qū)主要是以水基鉆井液為主的泥漿體系，污染情況有特殊性。本著適用的原則，對黃河以北鉆井液進(jìn)行分析，對該地區(qū)廢棄鉆井液治理提供了基礎(chǔ)。

針對黃河以北常用的幾種無機(jī)和有機(jī)的處理劑進(jìn)行了不同類型鉆井液的處理效果的實(shí)驗(yàn)，針對藥品用量、加入順序和處理效果進(jìn)行了篩選，從中選出效果最佳的幾種，結(jié)合固化骨料進(jìn)行了固化效果的評選。對僅僅在泥漿池中加入單一固化劑攪拌掩埋的處理方法進(jìn)行了改進(jìn)，針對成品固化劑處理時的高浪費(fèi)、固化效果不佳的問題，將固化處理的施工工藝進(jìn)行了調(diào)整。并提出鉆井廢棄物治理減量化、資源化、無害化完整治理方案。（一）項(xiàng)目的設(shè)備裝備投入情況

近年來，環(huán)境保護(hù)工作越來越受到國家各級領(lǐng)導(dǎo)的重視。2006年，國家推行企業(yè)節(jié)能減排政策，加強(qiáng)了工業(yè)企業(yè)的環(huán)境保護(hù)工作。勝利石油管理局也把解決鉆后廢棄鉆井液和污水處理作為環(huán)境保護(hù)工作中的重點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)環(huán)保政策，渤海鉆井鉆前公司領(lǐng)導(dǎo)組建了專門負(fù)責(zé)黃河以北鉆后污染治理的工程環(huán)保隊(duì)。人員裝備名稱數(shù)量人員管理、技術(shù)人員13人施工人員34人裝備大型混拌站1座自卸運(yùn)輸車

10臺挖掘機(jī)

5臺裝載機(jī)

2臺其它大型車輛設(shè)備15臺此外，公司還投資數(shù)十萬建立了泥漿固化化驗(yàn)室，配備有，HH-6COD測試儀、鉻離子測試儀、色度測試儀等精密儀器。為處理配方的改進(jìn)與處理能力的提高，提供了保障。四、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)（二）項(xiàng)目的處理內(nèi)容、能力及工藝

無害化處理內(nèi)容工業(yè)固體廢物處理鉆井廢棄泥漿、巖屑無害化處理、作業(yè)現(xiàn)場垃圾清運(yùn)和井場生態(tài)恢復(fù)等現(xiàn)階段，主要針對鉆后井場的污染進(jìn)行處理。在設(shè)備正常使用情況下，公司廢棄鉆井液處理能力可達(dá)到：年固化處理泥漿池700余口，處理泥漿30萬方。

具體施工順序如下：現(xiàn)場廢棄鉆井液取樣對樣品進(jìn)行化驗(yàn)分析，確定出固化劑最佳用量對廢棄鉆井液進(jìn)行破膠處理廢棄鉆井液分層后的處理工藝及處理流程覆土還耕固體堆放場處理現(xiàn)場固化施工

工程驗(yàn)收施工工藝流程圖如下不達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)固化固相含量測定下層物質(zhì)上層廢水分析取樣（米字形取樣法）樣品的原始數(shù)據(jù)通過不斷實(shí)驗(yàn)確定破膠劑的最佳用量COD、pH值、鉻、鋇等環(huán)保要求的數(shù)值拉走處理取樣分析通過實(shí)驗(yàn)找出水泥、石灰、粉煤灰的最佳加量和最佳配比對固化后物質(zhì)取樣分析看固化后浸出液是否達(dá)標(biāo)現(xiàn)場施工根據(jù)分層時間、分層的效果施工處理（破膠）工藝流程圖

通過近幾年的施工經(jīng)驗(yàn)的累積，形成了一套完整的施工工藝，施工工程得到了采油廠等相關(guān)單位的認(rèn)可和肯定。同時，公司還取得了國家污染設(shè)施運(yùn)營和中石化的施工治理資質(zhì)。

國家環(huán)境污染治理設(shè)施運(yùn)營資質(zhì)中石化石油工程隊(duì)伍資質(zhì)證書（一）經(jīng)濟(jì)效益分析

通過凈現(xiàn)值（NPV）法對該項(xiàng)目可行性進(jìn)行分析：五、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益分析式中:F——年凈現(xiàn)金流量；

n——項(xiàng)目壽命周期（或折舊年限）；

j——年份；

I——原始投資額；運(yùn)行成本分析表序號項(xiàng)

目單

位方案一1藥劑費(fèi)萬元/年310.002固化劑材料費(fèi)萬元/年450.003機(jī)械使用費(fèi)萬元/年335.004修理費(fèi)（投資的5%）萬元/年85.005工農(nóng)費(fèi)用萬元/年650.006運(yùn)輸費(fèi)用萬元/年350.007人員工資（50人，4萬元/·年）萬元/年200.008其它費(fèi)用萬元/年30.00年運(yùn)行成本合計(jì)萬元/年2410.00得出：每年的凈現(xiàn)金流量不等，故其計(jì)算公式為：根據(jù)公式得：NPV=-1000+190×（1+0.15）-1+515×（1+0.15）-2+840×（1+0.15）-3

=-1000

+190×0.870+515×0.756+840×0.658

=-1000+165.3+389.34+552.72

=107.36萬元由于NPV>0，故該方案的經(jīng)濟(jì)效益方面可行。分析三年內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)基準(zhǔn)收益率為15%，該方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下表所示，用凈現(xiàn)值法分析。(按照年處理井600口井計(jì)算成本，初期投資為1000萬元)方案年投資（萬元）經(jīng)營成本（萬元）總收入（萬元）凈現(xiàn)金流量（萬元）0300-1000124102600190224102925515324103250840

（二）社會效益分析

本項(xiàng)目符合國家和地方政府對環(huán)境保護(hù)的要求，符合國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，經(jīng)過近三年的摸索實(shí)踐中開展，符合中石化集團(tuán)公司和管理局清潔生產(chǎn)和節(jié)能降耗以及實(shí)施安全發(fā)展、清潔發(fā)展的要求。社會效益可減少鉆井隊(duì)和甲方有永久占地的面積、節(jié)約大量的土地資源。減少了污染物對周圍環(huán)境造成的污染，避免了由于環(huán)境污染而帶來的損失和賠償，提高了公司的社會影響和社會聲譽(yù)。（三）環(huán)境效益分析

廢棄鉆井液無害化處理技術(shù)的研究，是一項(xiàng)治理污染、防治污染、保護(hù)環(huán)境的項(xiàng)目，處理過程中不會產(chǎn)生新的污染物。廢棄鉆井液無害化處理施工中基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)且人員配備了勞動保護(hù)用品，不會對人員和環(huán)境產(chǎn)生危害

固化時，固化產(chǎn)物可作為生產(chǎn)建筑材料的骨料，實(shí)現(xiàn)廢物的復(fù)用、循環(huán)利用和再生回收固化后，廢棄鉆井液中的有毒有害成分包膠在固化物中，不會產(chǎn)生二次污染六、結(jié)論與建議

我們對固體廢棄物利用常見的處理劑材料和現(xiàn)有的施工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，以達(dá)到既能降低處理成本，又能將廢棄鉆井液的有害物質(zhì)膠結(jié)固化起來，達(dá)到無害化處理效果。廢棄鉆井液無害化處理已經(jīng)具備了產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)條件。產(chǎn)業(yè)化前提目前，每鉆10米進(jìn)尺大約會產(chǎn)生1.9m3左右的鉆井廢棄鉆井液，僅勝利油田每年大約產(chǎn)生684000m3的廢棄鉆井液產(chǎn)業(yè)化必要條件廢棄鉆井液中化學(xué)添加劑、藥品多，易因雨淋、水沖析出有毒、有害物質(zhì)而對環(huán)境造成危害。產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)前景以渤海鉆井來說，每年約有600口