油氣田鉆井廢水處理工藝淺談

張倩 朱華睿

（1北京迪威爾石油天然氣技術(shù)開發(fā)有限公司 北京 100085 2中國石油工程建設(shè)有限公司北京分公司 北京 100085）

油氣田廢水是產(chǎn)生于鉆井作業(yè)過程中的一種特殊的工業(yè)廢水。有機(jī)物含量較高，色度大，含有大量的無機(jī)鹽類物質(zhì)及許多懸浮物、重金屬等，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。為防止污染，各大油田建立了不同規(guī)模的污水處理站及計(jì)量站防滲池，及時(shí)回收回注鉆井、作業(yè)廢液，并采用各種技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行處理。盡力實(shí)現(xiàn)了采油作業(yè)污水零排放，推動(dòng)油田建設(shè)走向“綠色發(fā)展”。

1 廢水的來源

鉆井污水是鉆井液的高倍稀釋液和油類的混合物，因其特殊的特點(diǎn)被業(yè)界稱作泥漿，是一種難以處理的重污染源。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究和文獻(xiàn)報(bào)道，鉆井廢水產(chǎn)生來源具有多方面的途徑。

泥漿廢棄物：石油開采鉆井過程中，應(yīng)用大量的泥漿來實(shí)現(xiàn)清除井底落下的巖屑、平衡底層的壓力、冷卻潤(rùn)滑鉆頭等作用。這些泥漿在應(yīng)用過程中會(huì)因?yàn)槭褂眠^剩、被污染、老化等原因，不得以而被棄掉。因?yàn)榧夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)等原因的限制，這部分泥漿只能導(dǎo)入污水池。

泥漿噴濺物：鉆井施工過程中，泥漿要經(jīng)過一個(gè)往復(fù)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行有效的磨合才能發(fā)揮作用，在系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)，在地面部分容易產(chǎn)生散落、噴濺。這些流失在地面上的泥漿最終都進(jìn)入了鉆井廢水。

巖屑：鉆井過程中從地底下冒出大量的巖屑吸附大量的泥漿，在風(fēng)吹、雨刷的作用下，吸附的泥漿被沖入鉆井液水系統(tǒng)中。

鉆井設(shè)備的沖洗物：鉆井過程中，鉆具和振動(dòng)篩的沖洗、泥漿罐的定期沖洗都產(chǎn)生大量的廢水。鉆井產(chǎn)生物：一是酸化廢水、二是固井作業(yè)廢水、三是井噴廢水。儲(chǔ)蓄、作業(yè)設(shè)備油料的散落及天然降水的稀釋等產(chǎn)生的廢水。

2 鉆井廢水的處理方法

2.1 鉆井廢水的特征及危害

隨著我國對(duì)石油需求量的逐年遞增，對(duì)油田的勘探開采力度也在不斷加大，廢水量的產(chǎn)生也隨著提升，鉆井廢水的處理方式隨著各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的更新和進(jìn)步也不斷得到完善和更新。鉆井廢水的特性及污染程度是和鉆井液體密切相關(guān)，通過對(duì)鉆井廢水的檢測(cè)其中主要污染物質(zhì)為懸浮物、鉻、酚和油，主要是以膨潤(rùn)土顆粒所形成的穩(wěn)定的膠體懸浮物體系存在，含有很高的CODcr值和很深的色度，對(duì)于鹽水鉆井液鉆井及水中礦化度較高的地區(qū)，廢水中cl的含量也很高，直接外排對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成很大危害。有些地區(qū)地下水位較高，土壤滲透性強(qiáng)，鉆井廢水即使完全控制在井場(chǎng)之內(nèi)，污染物的下滲和遷移也可能造成土壤、地下水及地表水體不同程度的污染。若油氣田上分布的多個(gè)井場(chǎng)則形成面源污染，對(duì)環(huán)境的影響很大。

2.2 廢水處理處理方法

鉆井廢水處理方法按處理原理不同，可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法四類。

2.1.1 物理處理法是指采用物理作用分離和去除廢水中不溶解的懸浮固體(包括油膜、油類)的方法，在此處理的過程中污染物質(zhì)的組成和化學(xué)性等都不受到破壞。根據(jù)污染物物理作用的不同，又可分為重力分離法、篩濾截留法和離心分離法等。

2.1.2 化學(xué)處理法主要是通過化學(xué)反應(yīng)的方式來分離或回收廢水中的膠體性、溶解性物質(zhì)等污染物，實(shí)現(xiàn)有用物質(zhì)的回收利用、改變廢水pH值、去除金屬離子、氧化物等有機(jī)物。此法能夠改變污染物的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污染物質(zhì)與水分離，達(dá)到比簡(jiǎn)單的物理處理方法更高的凈化程度。常用的化學(xué)處理方法有:化學(xué)沉淀與混凝法、氧化還原法、中和法等。

2.1.3 物理化學(xué)混合處理法是利用經(jīng)常遇到的污染物性質(zhì)由一項(xiàng)轉(zhuǎn)移到另一項(xiàng)的過程、即傳質(zhì)過程來分離廢水中的溶解性物質(zhì)，回收其中的有用成分，以使廢水得到深度治理。常用的物理化學(xué)方法有吸附法、萃取法、電解法和膜分離法等。

2.1.4 生物法是利用微生物使部分有機(jī)物(包括油類)作為營養(yǎng)物質(zhì)所吸收轉(zhuǎn)化成微生物體內(nèi)的有機(jī)成分或增殖成新的微生物，其余部分被生物氧化分解成簡(jiǎn)單的有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)，從過程和形式上可分為活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。

3 鉆井廢水的處理工藝

3.1 常用鉆井廢水的處理工藝

當(dāng)前國際上對(duì)油田的廢水處理工藝常用以下幾種：混凝沉降與氣浮、催化氧化、生物處理、吸附法、膜處理法等不同技術(shù)。我國對(duì)廢水的處理工藝大多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的物理法、物化法，比如酸堿絮凝沉降、混凝沉降、混凝沉降-微電解-催化氧化等，其中采用化學(xué)混凝處理鉆井廢水使用最多。

化學(xué)混凝處理的原理是將聚合氯化鋁配置成15%的混凝劑水溶液，水溶液中解離出高價(jià)正離子，與鉆井廢水混合后，產(chǎn)生壓縮雙電層作用，使懸浮微粒失去穩(wěn)定性，而后脫離的膠粒相凝聚顆粒逐漸增大，形成絮凝體（俗稱礬花）。最后在重力作用下沉淀下來，從而去除了鉆井廢水中有害物質(zhì)。廢水處理過程中，混凝劑的選擇、投加量、pH值的控制、攪拌時(shí)間等對(duì)混凝效果都有明顯的影響，這些都不可隨意選取，必須通過實(shí)驗(yàn)找出合適的條件?；炷ㄌ幚磴@井廢水，對(duì)懸浮物質(zhì)的去除是有效的，但不能有效地去除廢水中的污油。因此在混凝沉降處理前，油氣田普遍采用二次隔油、人工收油的方法，可較好地解決這一問題。

3.2 鉆井廢水深度處理工藝

鉆井廢水經(jīng)過混凝處理之后，水質(zhì)會(huì)有很大的改善，很多油田在此情況下就進(jìn)行了排放，但是水質(zhì)中的CODcr值、硫化物濃度仍然超標(biāo)嚴(yán)重。主要原因是鉆井廢水中除含有大量容易混凝處理的懸浮物、

膠體物質(zhì)外，還含有大量的溶解性小分子有機(jī)物，這些有機(jī)物用通常的化學(xué)混凝法難以去除，必須采用其它方法進(jìn)行深度處理。才能達(dá)到環(huán)保作用。目前，國內(nèi)的污水深度處理有多種方式。本文以氧化法處理鉆井廢水的原理進(jìn)行闡述。

氧化法處理工藝即采用H2O2/Fe2+、NaClO、ClO2等氧化劑與化學(xué)混凝處理之后的廢水進(jìn)行混合，然后通過一系列的催化氧化作用，除去廢水中的部分還原性物質(zhì)，有效降低廢水中的CODcr值。

3.2.1 H2O2/Fe2+催化氧化是把經(jīng)過混凝處理的鉆井廢水與H202/Fe2+以H2O23ml/l，F(xiàn)eSO4900mg/L進(jìn)行充分混合，pH值控制在3~4之間，反應(yīng)時(shí)間為4~5h，可以達(dá)到最好的效果。

3.2.2 NaClO與廢水的混合，投入量在6mL/L，pH值控制約為7,反應(yīng)時(shí)間為2h左右，可以達(dá)到CODcr的去除率為34%但由于NaClO的不穩(wěn)定性，會(huì)導(dǎo)致廢水中三氯甲烷和三氯乙烯含量大量增加，容易形成更嚴(yán)重的環(huán)境破壞，需要謹(jǐn)慎使用。

3.2.3 ClO2氧化，pH值應(yīng)控制在3~4，投加量為0.6g/L，反應(yīng)最佳時(shí)間為1h，此情況下CODcr去除率可以達(dá)到73.5%，由于ClO2具有較好的穩(wěn)定性，不會(huì)與水中的酚類產(chǎn)生具有怪味的氯酚，不會(huì)與腐殖質(zhì)反應(yīng)生成致癌物質(zhì)，凈化效果和安全性都非常好，具有良好的應(yīng)用前景，是當(dāng)前和今后鉆井廢除氧化處理應(yīng)該重點(diǎn)考慮的方式。

4 總結(jié)與建議

“減少存量，控制增量”，油田積極開展注水殘?jiān)鼰o害化綜合治理工作。大力實(shí)施綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，積極開展“三廢”治理工程，是我國油田廢水處理倡導(dǎo)的基本原則出發(fā)點(diǎn)。為有效達(dá)到目的，油田必須采取相應(yīng)的措施，加強(qiáng)廢水處理措施。針對(duì)采油污水對(duì)環(huán)境的破壞，油田應(yīng)對(duì)污水處理站進(jìn)行工程改造，修建計(jì)量站防滲池，及時(shí)回收回注鉆井、采取上述有效措施對(duì)作業(yè)廢液進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)采油作業(yè)污水零排放。通過推廣采油污水除鐵降泥、二氧化氯污水處理等降渣新工藝，有效控制廢水增量。同時(shí)，油田還應(yīng)持續(xù)強(qiáng)化注水殘?jiān)逊艌?chǎng)規(guī)范化整治工作，對(duì)注水殘?jiān)逊艌?chǎng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)地面防滲，濾液回收的目標(biāo)，有力地推動(dòng)清潔生產(chǎn)。

[1]范曉宇.氧化法深度處理鉆并廢水的實(shí)驗(yàn)研究[D].西南石油學(xué)院,2004.