煤層氣鉆井廢液無害化處理工藝技術(shù)探討

袁耀池（中聯(lián)煤層氣晉城分公司鉆完井工程部， 山西 長(zhǎng)治 046600）

煤層氣鉆井廢液無害化處理工藝技術(shù)探討

袁耀池（中聯(lián)煤層氣晉城分公司鉆完井工程部， 山西 長(zhǎng)治 046600）

鉆井作業(yè)是煤層氣開采過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但在進(jìn)行鉆井作業(yè)的過程中勢(shì)必會(huì)排放一些鉆井液、巖屑，在完井的時(shí)候，井筒之內(nèi)也必然會(huì)排除一定量的鉆井液，這是鉆井廢液的主要來源。鉆井廢液中有著多項(xiàng)成分，主要包括鉆屑、石油類、化學(xué)處理劑、黏土等，屬于穩(wěn)定膠體體系，部分成分會(huì)對(duì)環(huán)境造成一些影響，因此，對(duì)煤層氣鉆井廢液的無害化處理勢(shì)在必行。本篇論文通過開展無害化處理實(shí)驗(yàn)，從而得到了無害化處理的最優(yōu)化處理工藝條件，以供參考。

叢煤層氣；鉆井廢液；無害化處理；工藝；技術(shù)

煤層氣開采過程中，鉆井作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的鉆井廢液具有較為復(fù)雜的成分組成，而且其成分中的有害物質(zhì)也比較多，有害物質(zhì)主要包括鉆井液添加劑、鹽類、可溶性微量元素以及石油類等，如果將這些有害物質(zhì)直接排放到生態(tài)環(huán)境中，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染或者是潛在危害，也會(huì)給人類帶來一定的安全隱患，因此，對(duì)煤層氣鉆井廢液的無害化處理顯得尤為重要。

1 鉆井廢液的無害化處理工藝技術(shù)分析

本研究所應(yīng)用的無害化處理工藝如下所述：①把廢液池上層中密度較低的部分廢液利用泥漿泵傳送至脫穩(wěn)混凝反應(yīng)池；②在脫穩(wěn)混凝反應(yīng)池中依次添加脫穩(wěn)混凝劑、混凝助劑，并三者充分反應(yīng)；③將反應(yīng)后的廢液利用泥漿泵送至固液分離裝置，并快速進(jìn)行固液分離；④對(duì)經(jīng)過固液分離之后的固相進(jìn)行固化；⑤如果經(jīng)過固液分離之后的液相可以達(dá)到GB8978-1996標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，則直接排放；如果達(dá)不到要求，需進(jìn)入深度處理反應(yīng)器并進(jìn)行深度處理，確定達(dá)標(biāo)之后才能排放。

2 無害化處理實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)所用藥品及儀器設(shè)備 實(shí)驗(yàn)所用藥品主要包括：H2SO4、NaOH、過氧化氫、石油醚、PAL、PFL、ALS以及中聯(lián)煤層氣國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司的PC-1；實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備包括兩大類：第一類是若干玻璃儀器；第二類是測(cè)試儀器、分析儀器，像，CODcr與pH值測(cè)定儀、721分光光度計(jì)、原子熒光光度計(jì)、含油分析儀、分析天平以及濁度儀等。

（2）原水樣品中的污染成分 原水樣品取自某煤層氣鉆井作業(yè)過程中的鉆井廢液，其污染指標(biāo)如下：色度為500倍、pH值為7.3、石油類為51mg/L、總鉻濃度為0.03mg/L、SS為30260mg/L、CODcr為1484mg/L。根據(jù)GB8978-1996標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定，原水樣品中的總鉻濃度、pH值達(dá)到了一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，而色度指標(biāo)、石油類指標(biāo)、SS指標(biāo)以及CODcr指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，必須要進(jìn)行無害化處理。

3 無害化處理優(yōu)化工藝條件

（1）混凝助劑的優(yōu)化工藝探究 第一，不同種類的混凝助劑對(duì)混凝效果產(chǎn)生的影響分析。在鉆井廢液量相同的前提下，在其中加入四種不同種類的混凝助劑，分別為非離子型助凝劑PA、部分水解型助凝劑HPA、陽離子度為28%的陽離子型助凝劑PA以及兩性離子、高分子聚合物QP，QP由三種單體組成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與非離子型助凝劑PA、陽離子型助凝劑PA相比，部分水解型助凝劑HPA與QP的助凝效果較好，由于HPA助凝劑易受pH值的影響，且處理工藝比較復(fù)雜，本研究選擇QP作為混凝助劑。第二，不同的混凝助劑加入量對(duì)混凝效果產(chǎn)生的影響分析。在鉆井廢液中加入不同量的混凝助劑QP。結(jié)果，當(dāng)加入量<20mg/L時(shí)，經(jīng)過混凝處理后的鉆井廢液中的絮體十分松散，絮體沉降速度也十分緩慢，與此同時(shí)，經(jīng)過固液分離之后液相中的CODcr、石油類以及懸浮物指標(biāo)較高；當(dāng)加入量>20mg/L時(shí)，絮體沉降速度也十分緩慢。

綜上，確定混凝助劑的優(yōu)化條件：混凝助劑種類為QP；加入量為20mg/L。

（2）脫穩(wěn)混凝劑的優(yōu)化工藝探究 第一，不同種類的脫穩(wěn)混凝劑對(duì)脫穩(wěn)混凝效果產(chǎn)生的影響分析。在鉆井廢液量相同、加入20mg/LQP的前提下，分別加入7×103mg/L的PFL、ALS、PAL、PC-1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)加入的脫穩(wěn)混凝劑種類不同，脫穩(wěn)混凝效果完全不同，其中應(yīng)用PC-1得到的處理效果最佳，且SS、石油類、液相色度以及CODcr等指標(biāo)最低。綜上，脫穩(wěn)混凝劑選擇PC-1。第二，不同的脫穩(wěn)混凝劑加入量對(duì)脫穩(wěn)混凝效果產(chǎn)生的影響分析。在鉆井廢液量相同、加入20mg/L QP的前提下，向廢液中加入不同量的PC-1，并觀察效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入的PC-1越多，處理效果也就越好，但當(dāng)加入的PC-1>8×103mg/L時(shí)，處理效果沒有太大的變化。

綜上，確定脫穩(wěn)混凝劑的優(yōu)化條件：脫穩(wěn)混凝劑PC-1；加入量為8×103mg/L。

采取相類似的方法繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果得到：①氧化劑的優(yōu)化工藝條件：氧化劑YH、加入量為2×103mg/L；②pH值的優(yōu)化工藝條件：pH=5～6；③作用時(shí)間的優(yōu)化工藝條件：60min。

4 結(jié)語

本研究通過對(duì)一原水樣品進(jìn)行分析，得出了鉆井廢液中的污染指標(biāo)，并以此為根據(jù)開展無害化處理實(shí)驗(yàn)，最終得出了混凝助劑、脫穩(wěn)混凝劑、氧化劑、pH值以及作用時(shí)間的優(yōu)化工藝條件。

［1］毛志新，張?zhí)粒w德銀，莫林，郭威，鐘水清.煤層氣聚合物鉆井廢液無害化處理研究［J］.鉆采工藝，2012，03：82-85+13.

［2］范莉，龐紅斌，郭威，許詩(shī)雪.煤層氣鉆井廢液無害化處理優(yōu)化工藝室內(nèi)研究［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2012，03：73-76+87.

［3］葉春松，郭京驍，周為，張弦.頁巖氣壓裂返排液處理技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.化工環(huán)保，2015，01：21-26.

袁耀池（1989- ），男，陜西咸陽人，助理工程師，本科，主要從事鉆井管理監(jiān)督工作。