隔膜板框壓濾機(jī)在廢棄水基鉆井液處置中的應(yīng)用

張羽臣,邵國彪,孫連坡,張 磊,李鳳娟,李小龍

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 塘沽 300452；2.中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司，天津 塘沽 300458)

鉆井液成分包括粘土、加重劑、水和各種藥劑等。在石油鉆井中具有潤滑鉆頭，保護(hù)井壁等作用。鉆井完成后部分鉆井液被廢棄，因其含有較多無機(jī)鹽和重金屬等對環(huán)境存在潛在威脅因此應(yīng)對廢棄鉆井液進(jìn)行合規(guī)化處置。固相、液相分離為當(dāng)前廢棄鉆井液的主要處置方式。

現(xiàn)階段經(jīng)常使用的壓濾機(jī)、離心機(jī)等分離出的固相含液率大約在70%～80%之間[1]。針對出泥含水較高的問題公司采用“振動篩分+破膠脫穩(wěn)+隔膜板框壓榨”三段式處置工藝，能將鉆井液固相、液相分離后出泥含水率控制在55%—65% 。公司廢棄水基鉆井液處置工藝流程如圖1所示。

圖1 廢棄水基鉆井液處理工藝流程圖

2 隔膜式板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理

工作原理：隔膜板框壓緊后向模板間打入大量廢液，固相留在模板間的濾布里，液相流出。待進(jìn)液完成后，啟動壓榨泵向隔膜內(nèi)加壓注水使隔膜膨脹從而達(dá)到模板間污泥再次脫水形成泥餅，降低污泥含水率。圖2為常見隔膜板框壓濾機(jī)示意圖。

圖2 隔膜板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3 隔膜壓濾機(jī)工作關(guān)鍵因素

3.1 振動篩分效果

廢棄鉆井液經(jīng)振動篩分單元將大顆粒廢物篩分出去，避免對進(jìn)料泵和板框濾板及濾布造成堵塞、損壞。

3.2 破膠脫穩(wěn)效果

加入破膠劑和脫穩(wěn)劑破壞廢棄鉆井液穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，促進(jìn)固液分離效果提高隔膜板框壓濾機(jī)運(yùn)行效率。

3.3 進(jìn)料時間

板框運(yùn)行可以設(shè)置固定的進(jìn)料時間，進(jìn)料時間越長，固相含水率越低，但進(jìn)料時間較長會影響板框處理量。

3.4 廢棄鉆井液含水率

泵入板框壓濾機(jī)的水基泥漿含液不能太高，水基泥漿含水率過高使水基泥漿化學(xué)調(diào)理池占地面積大、調(diào)理難度增加，從而延長了螺桿泵進(jìn)料時間，進(jìn)而增加電耗[2]。通常，水基泥漿進(jìn)壓濾設(shè)備前控制含水率低于98%。

3.5 反壓榨壓力

壓濾機(jī)的濾板一般以“TPE 彈性物質(zhì)、無堿玻纖、聚丙烯”等材料制作，因此具備耐高溫、耐高壓的性能。壓榨泵運(yùn)行后，如果壓力達(dá)不到特定值，壓濾機(jī)的濾板鼓脹程度就受到影響，濾板鼓脹達(dá)不到特定值，會直接影響深度脫水的效果，所以隔膜壓濾機(jī)的壓榨壓力通常要高于 1MPa[3]。

4 工程實例

4.1 現(xiàn)場應(yīng)用

公司廢棄鉆井液固相、液相分離采用“振動篩分+破膠脫穩(wěn)+隔膜板框壓榨”三段式處理工藝，公司選用的隔膜壓濾機(jī)過濾面積為50m2，具體設(shè)計參數(shù)見表1 。

表1 設(shè)計參數(shù)

4.2 振動篩分

廢棄水基鉆井液首先經(jīng)過振動篩分單元除去顆粒較大廢物，減少后續(xù)廢棄鉆井液轉(zhuǎn)運(yùn)泵和板框濾布的堵塞和損壞。降低壓濾機(jī)處理成本。

4.3 破膠脫穩(wěn)

破膠脫穩(wěn)是廢棄鉆井液處置的重要條件，主要通過向廢棄鉆井液添加藥劑輔以攪拌，破壞其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，促進(jìn)廢棄鉆井液的固相、液相分離。攪拌一段時間后泵送至板框進(jìn)行處理。

4.4 板框壓濾脫水

廢棄水基鉆井液經(jīng)過脫穩(wěn)處理后，漿液經(jīng)加壓進(jìn)入板框壓濾機(jī)，壓濾液經(jīng)濾液收集池收集后泵送至公司廢液處理單元，板框處理出的固相進(jìn)行資源化處置。

板框壓濾機(jī)主要工作流程分為進(jìn)料-反吹-壓榨-卸料-清洗濾布。清洗濾布不需要每個壓榨流程都進(jìn)行，需根據(jù)濾布情況進(jìn)行水洗，一般一周到兩周時間清洗一次。

4.4.1 進(jìn)料過濾

脫穩(wěn)后廢棄水基鉆井液由螺桿泵送至隔膜板框，液相透過濾布流入儲水箱，固體被濾板間濾布阻留壓成濾餅。隨著進(jìn)料時間的演出，過濾壓力逐漸提高，進(jìn)料慢慢完成。廢液進(jìn)料由變頻螺桿泵控制。

4.4.2 反壓榨

進(jìn)料完成后，啟動反壓榨泵向濾板內(nèi)加壓注水，利用濾板張力對濾板間物料擠壓、脫水，一般壓榨過程持續(xù)半小時即可，提高物料含固率[2]。

4.4.3 卸料

壓榨結(jié)束后，打開液壓泵拉開濾板，拉板器前行取板，取板后將濾板拉至壓緊板處后進(jìn)行卸料，重復(fù)以上過程直至卸料完畢后壓緊板框進(jìn)行下一個壓榨流程。

4.4.4 清洗濾布

經(jīng)一周的運(yùn)行濾布會造成污泥阻塞，影響過濾效果，需用帶高壓的水源清洗一次。

5 結(jié)論

采用隔膜板框壓濾機(jī)，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，可以實現(xiàn)水基鉆井液固液分離且固相、液相分離后固相含固率大于40%。為合規(guī)化處理廢棄鉆井液提供保障。