油气田钻井废水处理技术研究新进展 5页

'石油化展第11卷第l2期ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS油气田钻井废水处理技术研究新进展何焕杰(中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院，濮阳457001)摘要对近年来国内石油天然气工业研究和应用钻井废水处理新技术、新工艺的最新进展进行综述，重点介绍了一些新型处理方法、复合处理工艺及配套处理装置。对今后钻井废水无害化处理新技术的发展趋势进行了展望。关键词钻井废水处理技术综述研究进展油气田企业油气勘探和开发过程产生的钻井动式钻井废水处理装置，完成了3口井废水工业废水具有高色度、高COD、高悬浮物(SS)含量和处理试验。结果表明，高速离心机分离处理效果高稳定性等特点，是一类特殊的油气田高浓度难较理想，但设备投资大，而混凝一斜管沉降一气浮降解有机废水，特别是含一些可溶性有机添加剂，一过滤工艺技术成熟、性能稳定，水质达到了絮凝性很差，难以从废水中除去，成为油气田工业GB8978-1996的1级标准。废水环保达标处理的重点和难点¨。李环等对河南油田钻井废水采用化学强为了确保安全优质快速钻井，普遍采用性能化固液分离一絮凝沉降处理工艺进行了实验，确优越、价格低廉的三磺或聚磺钻井液体系，此类钻定了工艺条件，筛选出最适宜的药剂配方。采用井液体系产生的钻井废水中难降解的可溶性有机混凝／--次絮凝法是处理河南油田钻井废水最佳物种类复杂、含量高，传统的混凝一絮凝处理工艺方法，一次处理药剂最佳配方：2000·ng／LA+和装置已无法适用，达标治理难度在不断加大。10omg／LXNJ+10mg／LPAM。二次处理药剂配方：本文结合有关废水处理的研究和现场推广应用经2800Il1ILF+2000ne,／LxNL+10珈LPAM；可将验，综述了油气田钻井废水处理新技术、新工艺和原水COD从9960．2mg／L降至150mg／L以下。处理装置的研究进展。处理的水质符合GB8978-1996的2级标准，解决了高COD钻井废水深度去除的技术难题。1物理化学复合处理技术1．2混凝一吸附复合处理技术1．1混凝一絮凝复合处理技术根据现场处理条件和原水水质状况，夏素兰钻井废水排放达标处理的技术关键是色度和等对四川石油局和西南石油局所属中浅层天COD的深度去除。肖遥等对辽河油田曙然气井钻井废水处理技术进行了系统研究，提出2一O6—08井钻井废水进行了混凝一絮凝处理，系了可随原水水质和出水要求而选择的3套处理方统探讨了絮凝剂种类及投加条件对处理效果的影案，即混凝、混凝一吸附和催化氧化一混凝复合响，并借助显微照相、电位和扫描电镜等测试手法，探讨了各处理工艺的主要影响因素，并给出了段探索了絮凝机理。结果表明，钻井废水经过混各工艺的主要控制参数。凝一絮凝处理可使COD，SS含量和色度等达到马雅雅等¨对高含硫气田深井聚磺钻井液GB8978-1996的2级标准，第一次处理的絮凝机钻井废水的深度处理技术进行了研究，进一步提理以“吸附架桥”为主，第二次处理的絮凝机理可出了混凝一二次絮凝一吸附复合工艺，吸附工艺用“电中和”解释。条件为：pH为1．5，吸附剂加量为100g／L，吸附时何策等报道了移动式钻井废水处理设备及工艺研究成果，通过对江汉油田3口井的废水收稿日期：2010—09—02。电絮凝、离心分离和气浮等实验，优选出最经济高作者简介：何焕杰，硕士，高级工程师，主要从事油气田废效的单元处理设备，利用这些模块单元优选出3水、废液无害化处理的研究。基金项目：国家重大科技专项<大型油气田及煤层气开发》套工艺流程。在此基础上，用改进的zJw一3B移示范工程项目(2008ZX05048)。 2010年l2月何焕杰．油气田钻井废水处理技术研究新进展35问90min，调整pH为6—9，COD总去除率大于2L硫酸亚铁的混凝作用下，COD去除率为98％，出水达到GB8978~1996的1级标准。并77．2％，对混凝出水用臭氧氧化法处理，随初始进行了现场试验。pH提高，臭氧氧化能力增强，随COD降低，臭氧穆波等¨分别在静态和动态条件下，用筛选指数显著增大；在pH为l2．5下氧化5rain，COD出的大孔弱碱性离子交换树脂D301R进行了去去除率为81．2％；用混凝一臭氧氧化工艺处理后，除磺化钻井液体系钻井废水COD的探索研究。COD总去除率为95．7％，出水无色，COD<静态试验表明，在适宜的操作条件下，钻井废水的100mg／L，达到了排放标准。COD去除率可达90％，出水COD<100mg／L；盐马文臣和黄志宇等¨卜埔采用Fenton氧化法碱混合液(NaCl／，NaOH)对树脂的再生效果较好。处理油气田深井钻探过程采用聚磺钻井液产生的柱动态吸附和动态洗脱再生试验的结果表明，高色度、高COD、高盐含量和高含油钻井废水，结COD达标(<100rag／L)，处理量接近100倍床层果表明，处理后COD去除率达82％，色度去除率体积，树脂的再生率可达81％。为98．5％。H20与Fe物质的量比、H02与初1．3混凝一微电解复合处理技术始COD物质的量比、pH和反应时间对废水COD赵立志等【l采用混凝一微电解一催化氧化和色度去除率均有较大影响，指出用Fenton氧化工艺对川中油气公司高科1井钻井废水进行处工艺处理聚磺体系钻井废水具有处理效率高、操理，筛选出了最佳工艺条件。结果表明，该法可使作简便和适用范围广等特点。原水COD从5846mg／L降至150mv／L以下，色度万里平等¨采用以改性膨润土负载Ti202一去除率达100％，出水达到GB8978-1996的2级Ag：0复合催化剂处理川中矿区角53井钻井废标准，指出混凝一微电解一催化氧化法处理高水，详细探讨了溶液pH，TiO用量，充气量和光COD和高色度钻井废水行之有效，具有广阔的应照时间对废水COD的影响。结果表明，在溶液用前景。pH为3，TiO质量分数为0．4％，充气量为何焕杰等¨采用混凝一曝气微电解复合工15L／rain，光照时间为3h的最佳条件下，钻井废艺处理高色度和高COD的深井聚磺钻井液废水，水COD去除率为70．3％，并指出此催化剂性能稳提出了曝气微电解法深度去除钻井废水COD的定，无二次污染，经高温活化后，可反复多次使用，新方法。确定了最佳工艺条件：铁屑与活性炭质能有效地降低废水处理成本，值得推广应用。量比为0．5：1，反应时间为2h，pH为1．0，温度为聚磺钻井液体系钻井废水经化学混凝处理常温，反应后pH为11。COD总去除率为94％一后，COD仍然较高，有时高达1000mg／L以上，需99．5％，色度去除率达100％，达到GB8978~1996进一步处理。蒋学彬等用Fenton试剂结合活的1级、2级标准。该项处理技术及配套装置已性炭吸附对聚磺钻井液体系钻井废水进行处理实投人工业化运行。验，结果表明，废水中COD去除率可达90．7％，水为了完善推广该项技术，杨云鹏等¨对高含质达到GB8978-1996的1级标准，可生化性得硫气田深井聚磺钻井液废水无害化处理进行了研到提高。该方法可用于高浓度聚磺钻井液体系钻究，提出了混凝一微电解一催化氧化处理高色度井废水处理。和高COD钻井废水处理工艺，设计加工了一套移动式钻井废水处理装置，主要由混凝反应器、固液2物化一生物复合处理技术分离机、微电解反应器和氧化反应器等组成，采用2．1混凝一生物复合技术该处理工艺及装置处理高含硫气田深井聚磺钻井王兵等¨利用活性污泥好氧生化法处理钻液钻井废水，色度去除率达100％，COD总去除率井废水，测定了微生物生化呼吸曲线，研究了微生大T98％。出水COD符合GB8978-1996的2级物营养、微生物浓度、活性污泥的驯化对可生化性标准，其他指标符合1级标准。的影响。结果表明，钻井废水具有可生化性，驯化1．4混凝一(高级)氧化复合技术后的活性污泥使废水中污染物质易降解。莫正Wang和张红岩等¨用混凝一臭氧氧化法平以现场钻井废水为处理对象，筛选了化学处处理三磺钻井液体系钻井废水，在6g／L石灰和理剂CAC一1，优化了物化处理配方。以预处理 精细石油化工进展第l1卷第l2期36ADVANCESINFINEPEn0CHEMICALS钻井废水考察了生物好氧氧化可行性，结合SBR式生物法考察了好氧生化法处理钻井废水的效活性污泥法处理工艺，考察了微生物浓度、微生果，并测定了钻井废水处理后污泥的脱氢酶活性物营养物质、曝气时间对处理效果的影响，优化(DHA)。结果表明，经UV／Fenton氧化的磺化钻了生物氧化工艺条件，提出了物理化学破胶预井液钻井废水可生化性较好，但仍需先进行菌种处理一微生物好氧生化处理工艺。结果表明，驯化；污泥经摇床驯化后，在间歇式生物处理小试现场钻井废水处理后水质均达GB8978-1996的中，混合液悬浮固体质量浓度(MLSS)为3级标准。3000mg／L左右，水力停留时间为4h时，出水许怡采用混凝预处理一生物法处理方法，COD和BOD5去除率最大可达60．7％和94．2％。研究了钻井废水生物处理可行性及影响因素。用彭娟华等采用Fenton试剂预处理一生化混凝法处理钻井废水，可使COD由3781mg／L降工艺处理钻井废水，研究了Fenton反应中各影响至272mg／L，去除率达90％以上，降低了后续处理因素对废水COD去除率、BOD与COD比值的影难度。通过溶氧仪测定有机污染物生化呼吸耗氧响，并分析其作用机制，确定了最佳条件，即初始量，对混凝后的钻井废水进行了可生化性判定，肯pH为4．0，H：O2与Fe物质的量浓度比为20：1，定了生物处理可行性。进行了模拟曝气塘处理钻H202与COD质量浓度比为1：1，反应时间为2h，井废水实验，分别考察了曝气量、pH、温度对COD在该条件下，废水COD去除率约为40％，BOD与降解的影响，优选出了钻井废水最佳处理方法。COD比值从(0．002～0．003)：1提高至(0．15—实验过程中对微生物进行了镜检，观察到大量细0．20)：1，可生化性得到很大提高，为后续生物处菌，通过对大量数据的综合分析，推导出稳态条件理创造了条件。紫外一可见吸收光谱分析表明，下COD降解动力学，以最IJ~-"乘法确定了动力学可生化性的改善主要是由于有机物的分子结构发参数。结果表明，经混凝一生物法处理的钻井废生了变化。水达到GB8978-1996的1级标准。彭娟华等采用水解酸化和Fenton试剂改2．2(高级)氧化一生物复合技术善钻井废水可生化性，对反应过程进行了详细考张红岩等采用UV／Fenton氧化一生化法察，对可生化性改善机理进行了探索。结果表明，处理磺化钻井液体系钻井废水，利用BOD／COD用PFS和PAC配制的混合混凝剂对钻井废水比值法和生化呼吸曲线法评价了钻井废水可生化COD去除效果较显著，在最佳条件下，COD的去性。结果表明，钻井废水氧化后可生化性大幅提除率可达75％，且絮体沉降速度较快，出水pH保高。预氧化阶段H0投加理论量的0．6倍和持中性；水解酸化法处理钻井废水可显著改善废1．0倍时，COD总去除率分别为82．5％和87．3％，水可生化性。经48h水解酸化处理，钻井废水理出水达到GB8978-1996的1级标准。与单独氧论BOD可提高约22倍，表观BOD与COD比值化相比，此技术既提高了处理效率，又大大节省了由0．004：1提高至0．034：1。用接触氧化反应器处H202投加量。理经水解酸化处理后的废水，处理效果比较稳定，郭正英等采用BOD／COD比值法、呼吸COD平均去除率达35．5％。速率法及摇瓶实验法对混凝处理及混凝一光催化2．3电化学一生物复合技术氧化后出水的可生化性进行了测试，并对3种方黄文章等对电晕一生化协同处理钻井液法进行了比较。结果表明，仅经过混凝处理的钻废水进行了研究，实验结果表明，当放电电极间距井废水可生化性很差，不适用于生物法处理；而经为4．0cm、脉冲电压峰值为35kV、放电频率为光催化氧化预处理后，其可生化性明显得到提高，45Hz时，对预处理的钻井废水进行连续120min经摇瓶实验处理后，出水COD最小可达脉冲电晕放电处理，废水中COD有较大程度降118mg／L，达到GB8978-1996的2级标准。比低、且可生化性增强；再经过ASBR生化间歇反应较3种生化测试方法，表明呼吸速率法更值得推器进行协同处理后，可将COD为4897．3mg／L、广。郭正英等又用水质评价、生化呼吸曲线和BOD为346．73mg／L的钻井废水降低到COD为摇床模拟实验3种方法对UV／Fenton氧化后的三150mg／L、BOD5为20mg／L以下，实现了高效快磺钻井液钻井废水生化性进行了评价，通过间歇速治理排放达标目的。 2010年12月何焕杰．油气田钻井废水处理技术研究新进展373物化一膜分离复合技术2张梅华，王郢，何焕杰等．钻井废水和酸化压裂废液对采油废水回注处理达标的影响．河南化工，2004，(9)：19～21刘渝等采用混凝一微电解一电渗析处理3王蓉沙，周建东，刘光全．钻井废弃物处理技术．北京：石油工技术对钻井废水进行了深度处理实验。结果表业出版社，2001．2～7明，废水和反应时间是影响铁碳微电解处理效果4吴彬，鄢捷年．钻井废水处理技术研究进展．钻井液与完井液，的重要因素，当废水pH为1．5，反应时间为2002，19(4)：37～4l120min时，COD去除率为50％，在电渗析除Cl一5范青玉，何焕杰，王永红等．钻井废水和酸化压裂废液处理技术研究进展．油田化学，2002，19(4)：387～390过程中，采取直流方式出水时，进水流量为6肖遥，王春莎，李凡修等．钻井废水絮凝处理实验研究．石油20L／h、操作电压为3OV、运行时间为15min的条与天然气化工，2000，29(6)：323—326件下，Cl一去除率可达75％；而采取循环方式出水7何策，杨晓峰，杨迅等．钻井废水处理单元设备及工艺流程研时，运行时间是影响电渗析除Cl一效果的主要因究．石油机械，2000，28(8)：50～53素，当运行时间不小于60min时，出水中的Cl一浓8李环，刘烈炜，邓皓等．河南油田钻井废水处理实验研究．湖北化工，2001，1(1)：21～23度低于350mg／L，达到DB51／190-1993《四川省9夏素兰，曾抗美，朱家骅．中浅层天然气钻井废水处理技术试污水排放标准》中的3级排放标准。验研究．重庆环境科学，2000，22(4)：56～59l0马雅雅，燕红，马金等．活性炭吸附法处理气田聚磺泥浆钻4结语井废水研究．石油与天然气化工，2009，38(1)：81—84(1)处理油气田钻井废水最基础的工艺是混11穆波，张红岩，吕荣湖等．离子交换法去除磺化泥浆体系钻凝法，然后与电絮凝法、(高级)氧化法、吸附法、井废水COD的探索．化工进展，2008，27(7)：1080～1084微电解法和光催化法等优化组成复合处理工艺，12赵立志，曾志农．混凝沉降／微电解／催化氧化法处理钻井废分别适用予不同钻井液体系形成的钻井废水，均水．油气田环境保护，2001，11(4)：17～2o存在适应性不足和处理成本高等缺陷。l3何焕杰，王永红，詹适新等．铁屑微电解法深度处理钻井废水的研究．化工环保，2003，23(6)：344～348(2)具有巨大发展潜力的微生物降解技术已l4杨云鹏，何焕杰，聂军等．普光气田深井聚磺钻井液废液处成为当前钻井废水处理的重要途径和研究方向，理装置的研究及应用．钻井液与完井液，2008。25(2)：60—62但使微生物降解技术广泛应用到实际中去还有诸15WangYM。YangM，ZhangJ，eta1．ImprovementofBiodegrad·多困难，这主要是由于油气田井位分散、钻井废水abilityofOilFieldDrillingWastewaterUsingOzone．O∞M&iEng。2004，26：309—315产生量小、难以像生活废水或其他工业废水集中16张红岩，吕荣湖，郭绍辉等．混凝一臭氧氧化法处理三磺钻处理；同时钻井过程井深不同、钻井液体系不同、井液体系钻井废水．过程工程学报，2007，7(4)：718～722钻井液中有机添加剂种类和含量也不同，导致废l7马文臣，刘宣利，徐世杰等．催化氧化在钻井废水处理中的应水组成差异较大，将影响微生物菌种的适应性和用．油气田环境保护，2004，14(1)：15—16抗污染的耐受能力。18黄志宇，鲁红升，李建波等．气井钻井废水深度处理实验研(3)筛选生命力强、浓度高、繁殖快、耐冲击究．天然气工业，2005，25(5)：4_4～46l9万里平，孟英峰，赵立志．油田作业废水COD光催化氧化降负荷能力强、尤其是适应盐含量高的难降解或含解研究．石油与天然气化工，2004，33(4)：290—292硫钻井废水高效降解菌种，提高其生长速度和降2O蒋学彬，陈立荣，李新民．Fenton试剂氧化结合活性炭吸附解能力，则是使微生物降解技术得到广泛应用急处理聚磺钻井液体系钻井废水．钻采工艺，2009，(3)：需解决的问题。膜分离技术具有能耗低、效率高、2l王兵，徐辉．钻井废水的可生化性研究．西南石油大学学报工艺简单、投资小和污染轻等优点，而且，近年来，(自然科学版)，2006，28(3)：96—9822莫正平．钻井废水微生物处理技术研究：[学位论文]．四川：随着大部分膜组件的国产化，膜技术处理废水的西南石油学院，2003成本也大幅降低。因此，膜分离技术和微生物降23许怡．生物法处理钻井废水的实验研究：[学位论文]。四川：解技术集成的膜生物反应器作为一种新的生物强西南石油学院，2005化技术，将是未来深井难降解钻井废水的实用性24张红岩。王伟财，吕荣湖等．UV／Fenton氧化与生化组合技术技术研究的热点之一。处理磺化泥浆体系钻井废水．水处理技术，2008，34(9)：54—5725郭振英，吕荣湖，张红岩等．磺化钻井液钻井废水的可生化性参考文献测试．钻井液与完井液，2008，25(4)：65～671王中华，何焕杰，杨小华．油田化学品实用手册，北京：中国石26郭振英，吕荣湖，张红岩等．生化法处理磺化泥浆体系钻井废化出版社．2004．13—335水的可行性初探，石油化工高等学校学报，2009，22(1)： 精细石油化工进展第l1卷第12期38ADVANCESINFINEPETR0CHEMICALS2l一2229黄文章，杨兰平，王勇等．钻井液废水电晕一生化协同治理研27彭娟华，莫正平，李旭东．Fenton试剂预处理提高钻井废水可究．西南石油大学学报(自然科学版)，2009，31(4)：生化性．应用与环境生物学报，2008，14(2)：265—269l41—14528彭娟华．水解酸化改善钻井废水可生化性．钻井液与完井液，3O刘渝，王晓川，唐绍明等．油田钻井废水深度处理技术．化工2007，24(5)：68—7O环保，2008，28(2)：149—152RecentDevelopmentofResearchonOilandGasFieldDrillingWastewaterTreatmentTechnologyHeHuanjie(DrillingEngineeringTechnologyInstituteofSINOPECZhongyuanPetroleumExplorationBureau，Puyang457001)AbstractThedevelopmentofnewtechniquesandtechnologiesfortreatingdrillingwastewaterindomesticpetroleumandnaturalgasindustryinrecentyearsissummarizedwiththeemphasisontheintroductionofsomenewtreatmenttechnologies，combinedtreatmenttechnologiesandauxiliarytreatmentfacilities，andthedevel—opmenttrendofnewdrillingwastewaterinnocenttreatmenttechnologiesisdescribedinthispaper．KeyWordsdrillingwastewater，treatmenttechnology，summarizing，researchdevelopment更有效更低廉的方法可连续制取生物乙醇日本石川岛公司(IHI)于2010年9月23日宣布，开发了更有效更低廉的方法可连续制取生物乙醇，采用一种改进的反应器技术，可使生物乙醇生产速度提高4倍，与搅拌式批量发酵罐相比，可降低生产成本25％。这种技术特点是使酵母菌株内聚而提高反应器中微生物的密度，利用从发酵释放的二氧化碳而产生的流动，改进了酶母和葡萄糖进料溶液之间的的接触(混合)。为此，连续的过程避免了需采用机械搅拌和通风，从而降低了操作成本、维护和减小了反应器尺寸。在IHI过程中，葡萄糖溶液连续地从反应器底部加入，并且通过藉发酵产生的气体而向上流动。气体通过上部伞状结构予以收集，然后进人侧面的小型容器中。在此，气体从发酵液(酵母聚集物和液体)中分离出来，发酵液被循环至反应器的底部。乙醇从离开反应器澄清部分的侧线物流中被回收。在石川岛公司横滨装置中运行的中型反应器(反应器体积8．6L，高1m，直径10cm)中，该公司已通过为期1个月的连续运转验证了该技术，乙醇生产速度可达到25g／(L·h)，酶母聚集物的平均尺寸保持在0．5一I．5mm。ChemicalEng．．2010—09—03湖南石化计划进军碳纤维复合材料领域韩国湖南石化公司日前表示，公司将进入碳纤维合成材料业务。公司已经签署一份协议计划购买韩国DACC航天公司5l％的控股权。后者是一家飞机部件的供应商。湖南石化和DACC航天公司计划开发用于飞机的碳纤维复合材料业务，目标是在5年内实现销售收人超过2000亿韩元(1．68亿美元)。DACC航天公司主要向波音公司787s和巴西飞机制造商Em—braer公司的Phenom100s飞机供应部件。ChemicalWeek．2010—09—02'