煤层气开采过程中,钻井作业时产生的钻井废液具有较为复杂的成分组成,而且其成分中的有害物质也比较多,有害物质主要包括钻井液添加剂、盐类、可溶性微量元素以及石油类等,如果将这些有害物质直接排放到生态环境中,就会对环境造成污染或者是潜在危害,也会给人类带来一定的安全隐患,因此,对煤层气钻井废液的无害化处理显得尤为重要。
1 钻井废液的无害化处理工艺技术分析
本研究所应用的无害化处理工艺如下所述:(1)把废液池上层中密度较低的部分废液利用泥浆泵传送至脱稳混凝反应池;(2)在脱稳混凝反应池中依次添加脱稳混凝剂、混凝助剂,并三者充分反应;(3)将反应后的废液利用泥浆泵送至固液分离装置,并快速进行固液分离;(4)对经过固液分离之后的固相进行固化;(5)如果经过固液分离之后的液相可以达到GB8978-1996标准中相关排放标准的要求,则直接排放;如果达不到要求,需进入深度处理反应器并进行深度处理,确定达标之后才能排放。
2 无害化处理实验
(1)实验所用药品及仪器设备实验所用药品主要包括:H2SO4、NaO H、过氧化氢、石油醚、PAL、PFL、ALS以及中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司的PC-1;实验所用设备包括两大类:第一类是若干玻璃仪器;第二类是测试仪器、分析仪器,像,CODcr与p H值测定仪、721分光光度计、原子荧光光度计、含油分析仪、分析天平以及浊度仪等。
(2)原水样品中的污染成分原水样品取自某煤层气钻井作业过程中的钻井废液,其污染指标如下:色度为500倍、p H值为7.3、石油类为51mg/L、总铬浓度为0.03mg/L、SS为30260mg/L、CODcr为1484mg/L。根据GB8978-1996标准中的相关规定,原水样品中的总铬浓度、p H值达到了一级排放标准,而色度指标、石油类指标、SS指标以及CODcr指标均远远大于相关排放标准,必须要进行无害化处理。
3 无害化处理优化工艺条件
(1)混凝助剂的优化工艺探究第一,不同种类的混凝助剂对混凝效果产生的影响分析。在钻井废液量相同的前提下,在其中加入四种不同种类的混凝助剂,分别为非离子型助凝剂PA、部分水解型助凝剂HPA、阳离子度为28%的阳离子型助凝剂PA以及两性离子、高分子聚合物QP,QP由三种单体组成。结果发现,与非离子型助凝剂PA、阳离子型助凝剂PA相比,部分水解型助凝剂HPA与QP的助凝效果较好,由于HPA助凝剂易受p H值的影响,且处理工艺比较复杂,本研究选择QP作为混凝助剂。第二,不同的混凝助剂加入量对混凝效果产生的影响分析。在钻井废液中加入不同量的混凝助剂QP。结果,当加入量<20mg/L时,经过混凝处理后的钻井废液中的絮体十分松散,絮体沉降速度也十分缓慢,与此同时,经过固液分离之后液相中的CODcr、石油类以及悬浮物指标较高;当加入量﹥20mg/L时,絮体沉降速度也十分缓慢。
综上,确定混凝助剂的优化条件:混凝助剂种类为QP;加入量为20mg/L。
(2)脱稳混凝剂的优化工艺探究第一,不同种类的脱稳混凝剂对脱稳混凝效果产生的影响分析。在钻井废液量相同、加入20mg/LQP的前提下,分别加入7×103mg/L的PFL、ALS、PAL、PC-1。结果发现加入的脱稳混凝剂种类不同,脱稳混凝效果完全不同,其中应用PC-1得到的处理效果最佳,且SS、石油类、液相色度以及CODcr等指标最低。综上,脱稳混凝剂选择PC-1。第二,不同的脱稳混凝剂加入量对脱稳混凝效果产生的影响分析。在钻井废液量相同、加入20mg/L QP的前提下,向废液中加入不同量的PC-1,并观察效果,结果发现,加入的PC-1越多,处理效果也就越好,但当加入的PC-1﹥8×103mg/L时,处理效果没有太大的变化。
综上,确定脱稳混凝剂的优化条件:脱稳混凝剂PC-1;加入量为8×103mg/L。
采取相类似的方法继续进行实验,结果得到:(1)氧化剂的优化工艺条件:氧化剂YH、加入量为2×103mg/L;(2)p H值的优化工艺条件:p H=5~6;(3)作用时间的优化工艺条件:60min。
4 结语
本研究通过对一原水样品进行分析,得出了钻井废液中的污染指标,并以此为根据开展无害化处理实验,最终得出了混凝助剂、脱稳混凝剂、氧化剂、pH值以及作用时间的优化工艺条件。
摘要：钻井作业是煤层气开采过程中的关键环节,但在进行钻井作业的过程中势必会排放一些钻井液、岩屑,在完井的时候,井筒之内也必然会排除一定量的钻井液,这是钻井废液的主要来源。钻井废液中有着多项成分,主要包括钻屑、石油类、化学处理剂、黏土等,属于稳定胶体体系,部分成分会对环境造成一些影响,因此,对煤层气钻井废液的无害化处理势在必行。本篇论文通过开展无害化处理实验,从而得到了无害化处理的最优化处理工艺条件,以供参考。
关键词：丛煤层气,钻井废液,无害化处理,工艺,技术
参考文献
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