煤層氣鉆井廢液無(wú)害化處理工藝技術(shù)研究

李劍（中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司晉城分公司，山西　長(zhǎng)治　046600）

煤層氣鉆井廢液無(wú)害化處理工藝技術(shù)研究

李劍（中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司晉城分公司，山西長(zhǎng)治046600）

在煤層氣開(kāi)采過(guò)程中，必須要進(jìn)行鉆井作業(yè)，鉆井廢液就是鉆井作業(yè)過(guò)程中所產(chǎn)生的。煤層氣鉆井廢液的成分組成比較復(fù)雜，且含有多種有害物質(zhì)，在環(huán)境保護(hù)治理領(lǐng)域中一般將煤層氣鉆井廢液成為“特殊作業(yè)廢液”。鉆井廢液中含有多種會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響或危害的有害物質(zhì)，例如鹽類(lèi)、可溶性微量元素、油類(lèi)以及鉆井液添加劑等，這些有害物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境、人體健康構(gòu)成潛在危害或直接危害，因此，必須要對(duì)煤層氣鉆井廢液進(jìn)行無(wú)害化處理。本篇論文主要對(duì)煤層氣鉆井廢液無(wú)害化處理工藝技術(shù)進(jìn)行了分析與探究。

煤層氣；鉆井廢液；無(wú)害化處理；工藝；技術(shù)

在鉆井作業(yè)全過(guò)程中難以避免地會(huì)排放少量鉆井液、巖屑，完井時(shí)在井筒中也會(huì)排出鉆井液，這就是鉆井廢液的主要組成，鉆井廢液是一種穩(wěn)定膠體體系，含有鉆屑、油類(lèi)、化學(xué)處理劑以及黏土等多項(xiàng)成分。

1　鉆井廢液的無(wú)害化處理實(shí)驗(yàn)

1.1鉆井廢液中的污染成分

本研究將某煤層氣鉆井工程作業(yè)中產(chǎn)生的鉆井廢液當(dāng)作原材料，鉆井廢液中的污染成分如表1所示。從表1中看出，除總鉻濃度、pH值已經(jīng)達(dá)到了“GB8978-1996”標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)之外，其他指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“GB8978-1996”標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1　鉆井廢液中的污染指標(biāo)

1.2實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

本研究所使用的儀器設(shè)備主要包括：①若干玻璃儀器；②含油分析儀、CODcr與pH值測(cè)定儀、分析天平、濁度儀、原子吸收分光與721分光以及原子熒光光度計(jì)等測(cè)試儀器、分析儀器。主要藥品包括：硫酸、氫氧化鈉、雙氧水、石油醚、PFL、ALS、PAL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。

1.3鉆井廢液的無(wú)害化處理工藝技術(shù)

通過(guò)利用泥漿泵，把廢液池上層的廢液傳送至脫穩(wěn)混凝反應(yīng)池之中，該處的鉆井廢液密度較低；并將脫穩(wěn)混凝劑、混凝助劑加入到脫穩(wěn)混凝反應(yīng)池之中，待脫穩(wěn)混凝劑、混凝助劑與廢液進(jìn)行反應(yīng)之后，再利用泥漿泵把經(jīng)過(guò)反應(yīng)后的廢液傳送至固液分離裝置之中，待固相分離之后，對(duì)其進(jìn)行固化；若分離后的液相能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，就可以直接排放，但如果分離后的液相達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，就要將其傳送至深度處理反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)深度處理，達(dá)標(biāo)之后方可排放。

2　實(shí)驗(yàn)研究

2.1脫穩(wěn)混凝劑優(yōu)化研究

2.1.1脫穩(wěn)混凝劑種類(lèi)對(duì)效果的影響

在鉆井廢液量相同的前提下，采用PFL、ALS、PAL、PC-1四種脫穩(wěn)混凝劑進(jìn)行試驗(yàn)，加入7×103mg/L的脫穩(wěn)混凝劑。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PC-1型脫穩(wěn)混凝劑的處理效果最為優(yōu)良，比較容易進(jìn)行固液分離，經(jīng)過(guò)PC-1處理之后的廢液，其液相色度、石油類(lèi)、CODcr以及SS污染物的含量明顯較低。其中，液相色度、pH值、石油類(lèi)以及SS均能達(dá)到“GB8978-1996”標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，CODcr可以達(dá)到三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。綜上，確定PC-1為本研究的脫穩(wěn)混凝劑。

2.1.2脫穩(wěn)混凝劑加入量對(duì)效果的影響

在鉆井廢液量相同的前提下，向廢液中加入脫穩(wěn)混凝劑PC-1，加入量不同。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脫穩(wěn)混凝劑的加量越大，其效果也就越好；如果脫穩(wěn)混凝劑的加入量超過(guò)8×103mg/L，處理效果不會(huì)出現(xiàn)太大的變化。綜上，確定PC-1脫穩(wěn)混凝劑的加入量為8×103mg/L。

2.2混凝助劑優(yōu)化研究

2.2.1混凝助劑種類(lèi)對(duì)效果的影響

在鉆井廢液量相同、PC-1脫穩(wěn)混凝劑的加入量為8×103mg/ L的前提下，加入PA（屬于非離子型助凝劑）、HPA（屬于部分水解型助凝劑）、QP（屬于陽(yáng)離子型助凝劑，陽(yáng)離子度為28%）三種混凝助劑。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HPA、QP的助凝效果明顯較好，但考慮到HPA助凝劑的陰離子特征，易受pH值產(chǎn)生的影響，需要加堿對(duì)pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，工藝相較而言比較復(fù)雜，所以，確定QP為本研究的混凝助劑。

2.2.2混凝助劑加入量對(duì)效果的影響

在鉆井廢液量相同、PC-1脫穩(wěn)混凝劑的加入量為8×103mg/ L、混凝助劑QP為的前提下，加入不同量的QP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混凝助劑QP的最佳加入量為20mg/L；當(dāng)加入量低于20mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)處理后的絮體相較而言十分松散，且沉降速度也比較緩慢，液相中的CODcr、石油類(lèi)以及懸浮物等指標(biāo)較高；當(dāng)加入量大于20mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)處理后的絮體也存在沉降速度比較緩慢的問(wèn)題。綜上確定混凝助劑QP的加入量為20mg/L。

采用類(lèi)似方法，對(duì)氧化劑、pH值以及作用時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最佳氧化劑為YH，其最佳加入量為2×103mg/L；pH值最佳為5～6；最佳作用時(shí)間為60分鐘。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鉆井廢液的無(wú)害化處理問(wèn)題是一個(gè)重要的環(huán)境安全問(wèn)題，對(duì)煤層氣的安全開(kāi)采、環(huán)境安全產(chǎn)生著一定的影響。本研究分析了鉆井廢液中的各項(xiàng)污染指標(biāo)，并探討了會(huì)對(duì)無(wú)害化處理產(chǎn)生影響的各種條件，得出了無(wú)害化處理的最優(yōu)化處理?xiàng)l件。

［1］毛志新，張?zhí)?，趙德銀，莫林，郭威，鐘水清.煤層氣聚合物鉆井廢液無(wú)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(wú)害化處理優(yōu)化工藝室內(nèi)研究［J］.天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2012，03：73-76+87.

［3］葉春松，郭京驍，周為，張弦.頁(yè)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.

李劍，1987-，男吉林吉林人助理工程師本科主要從事煤層氣鉆井現(xiàn)場(chǎng)管理工作