廢棄鉆井完井液固液分離技術(shù)研究進(jìn)展
行業(yè)動(dòng)態(tài)
近年，處理廢棄鉆井完井液的固液分離技術(shù)已有新的進(jìn)展，為油氣田綜合治理廢棄鉆井液提供了科學(xué)依據(jù)。
1 廢棄鉆井完井液固液分離原理
1.1 固液分離的工程意義
根據(jù)鉆井工程技術(shù)的要求，鉆井液中常常加入許多不同種類和性能的添加劑，多種護(hù)膠劑協(xié)同作用，使鉆井完井液膠體體系十分穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)固控設(shè)備處理后，廢漿中的固相主要是粒徑小于20μm的超細(xì)顆粒，它們與殘余的添加劑構(gòu)成了水基廢漿的膠體分散體系。隨著顆粒粒徑的減小，破壞廢漿膠體體系的難度增大，固液分離也就更困難。
通過(guò)加入適當(dāng)?shù)男跄齽┖椭齽┛梢愿淖冦@井液體系的物理、化學(xué)性質(zhì)，徹底破壞鉆井液膠體體系，改變廢鉆井液中粘土顆粒表面性質(zhì)，讓更細(xì)的顆粒產(chǎn)生聚結(jié)，使其在機(jī)械輔助分離條件下更容易被除去。固液分離法，是減少鉆井廢棄物的排放量、提高水的循環(huán)利用率和解決環(huán)境污染問(wèn)題的基本步驟，也是目前行之有效的技術(shù)之一。
1.2 鉆井完井液膠體穩(wěn)定性
配置鉆井液用的膨潤(rùn)土本身就具有很強(qiáng)的水化能力，而在鉆井液中又加入了大量的各種有機(jī)高分子護(hù)膠劑，這些處理劑自身的穩(wěn)定性越來(lái)越好，護(hù)膠能力越來(lái)越強(qiáng)。這些物質(zhì)本身在溶液中都可形成較強(qiáng)的陰離子或陽(yáng)離子穩(wěn)定膠團(tuán)。正是由于它們的存在，嚴(yán)重地影響著廢棄鉆井液的化學(xué)脫穩(wěn)脫水。存在于廢棄鉆井液體系中具有表面活性的固體比普通污泥要高的多，鉆井液中固相的平均尺寸為30～40μm，而膨潤(rùn)土的平均粒徑為0.2～4μm，從而使膨潤(rùn)土離子成為鉆井液體系高效的固體乳化劑和膠體穩(wěn)定劑?？梢哉f(shuō)，廢棄鉆井完井液是一個(gè)具有高度穩(wěn)定性的膠體體系，脫水難度也大大增加。
1.3 鉆井完井液膠體脫穩(wěn)方法
對(duì)于廢棄鉆井完井液這個(gè)含有許多護(hù)膠劑的特殊膠體體系，到目前為止尚沒(méi)有哪一種絮凝劑能處理所有類型的廢鉆井液。實(shí)踐中都是針對(duì)某種特定類型的廢鉆井液，采取對(duì)應(yīng)的絮凝劑和助凝劑，使其達(dá)到脫穩(wěn)脫水的效果。
美國(guó)路易斯安那州大學(xué)的固控環(huán)保實(shí)驗(yàn)室分別以室內(nèi)研究和放大中試的規(guī)模，對(duì)現(xiàn)有的管式離心沉降、垂直螺旋壓濾、皮帶壓濾和真空抽濾等幾種化學(xué)強(qiáng)化固液分離技術(shù)做了綜合評(píng)價(jià)。采用硫酸、鹽酸、三氯化鐵、硫酸鐵及明礬等調(diào)節(jié)廢鉆井液的pH值，使其控制在5.5～6.5，再加入非離子型或低電荷量陰離子型的高分子量聚合物，輔以皮帶壓濾或離心沉降的辦法，可使廢棄鉆井液達(dá)到較好的固液分離效果，脫出泥餅的固含量為59%。
1.4 鉆井完井液膠體脫穩(wěn)機(jī)理
研究發(fā)現(xiàn)，絮凝劑與水中膠粒物發(fā)生作用，從而達(dá)到絮凝除雜目的的過(guò)程分3步：
（1）溶劑的絮凝劑離子擴(kuò)散遷移到固液界面。
（2）絮凝劑離子快速壓縮雙電層并吸附結(jié)合到固體表面。
（3）吸附化合態(tài)在膠體表面上緩慢地進(jìn)行結(jié)構(gòu)和化學(xué)重排，朝向更穩(wěn)定的表面層組成變化。
這個(gè)階段的低速是由于吸附和重排需較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)，此時(shí)，膠體顆粒脫穩(wěn)從而破壞其沉淀穩(wěn)定性，導(dǎo)致絮凝沉淀。
20世紀(jì)80年代以來(lái)，對(duì)凝聚絮凝機(jī)理有許多研究和論述，可概括為4種作用機(jī)理，即壓縮雙電層理論、吸附電中和理論、吸附架橋理論和卷掃絮凝理論。這4種絮凝理論，各自解釋了凝聚絮凝過(guò)程中的絮凝劑與膠體顆粒的相互作用機(jī)理。在實(shí)際絮凝過(guò)程中，往往是幾種絮凝機(jī)理綜合作用的結(jié)果，或者在特定水質(zhì)條件下以某種機(jī)理為主。
2 廢棄鉆井完井液固液分離用絮凝劑
絮凝劑和助凝劑在廢棄鉆井液化學(xué)脫穩(wěn)脫水固液分離中的重要作用已被人們所認(rèn)識(shí)。特別是廢鉆井完井液中粒徑小于20μm的那部分超細(xì)顆粒必須依靠絮凝作用才有可能被清除。在油田常用的鉆井液體系中加入陽(yáng)離子絮凝劑，絮凝劑吸附在顆粒表面，中和顆粒表面負(fù)電荷，造成Σ電位下降。當(dāng)Σ電位降到一定數(shù)值（零電點(diǎn)附近）后，體系即脫穩(wěn)絮凝。但是，若加入過(guò)量的絮凝劑，顆粒表面吸附過(guò)量的正電荷，改變顆粒表面雙電層的性質(zhì)，Σ電位反轉(zhuǎn)為正值，并且當(dāng)其超過(guò)一定值時(shí)，體系重新穩(wěn)定，反而不利于絮凝及分離處理。因此，絮凝劑的選擇和絮凝過(guò)程中固相顆粒表面Σ電位的演變研究，對(duì)提高固液分離效率和效果至關(guān)重要。
目前，絮凝劑種類很多，從組成上可分為無(wú)機(jī)型、有機(jī)型和復(fù)合型。從結(jié)構(gòu)上可分為低分子型和高分子型。從電性上又可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型。
在實(shí)施固液分離處理時(shí)，如能使膠體體系的穩(wěn)定性破壞，導(dǎo)致廢液中的主要鉆井完井液處理劑失去護(hù)膠作用，進(jìn)而破壞膠體懸浮體系的穩(wěn)定性，將對(duì)固液分離起到極大促進(jìn)作用。試驗(yàn)證明，除選擇合適的絮凝劑外，在廢液，特別是高濃度的鉆井完井廢液中加入一定量的無(wú)機(jī)混合酸酸化，也能使廢液中的主要鉆井完井液處理劑失效，產(chǎn)生固液分離，達(dá)到初步沉降處理的目的，成為實(shí)現(xiàn)高效固液分離的有效手段之一。
3 影響廢棄鉆井完井液固液分離效果的因素
3.1 絮凝劑
影響固液分離的首要因素當(dāng)然是絮凝劑及其優(yōu)化加量。作為絮凝劑主要品種的聚丙烯酰胺及其衍生物，其在廢漿固液分離中具有良好的性能，其在堿性或中性溶液中可以很好地溶解。分子中水化基團(tuán)離解成-COO-離子，增強(qiáng)了分子鏈節(jié)間的靜電斥力，卷曲的分子得以伸展。而當(dāng)溶液中加入酸后，使水化基團(tuán)-COONa變成-COOH，不利于大分子鏈伸展，同時(shí)HPAM分子內(nèi)、分子間可發(fā)生亞胺化作用，使得HPAM大分子鏈產(chǎn)生嚴(yán)重卷曲，將已吸附的黏土顆粒和鉆井液添加劑緊緊地包裹在大分子中，充分體現(xiàn)了大分子的卷掃作用，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的目的。
不同分子量的HPAM對(duì)固液分離自然出水率的影響不同。但分子量在700萬(wàn)以上的HPAM配制時(shí)溶解困難，不易在粘稠的廢鉆井液中分散，只能使用很稀的溶液，這樣會(huì)增大絮凝劑的體積，給施工帶來(lái)不便。因此，建議現(xiàn)場(chǎng)選用分子量為300萬(wàn)～500萬(wàn)的HPAM，即能基本達(dá)到固液分離要求。
另外，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)HPAM的水解度控制它的吸附、帶電、水化的能力和分子鏈形態(tài)，從而獲得不同的絮凝能力。一般來(lái)說(shuō)，水解度在50%左右時(shí)，分子中的-COONa基團(tuán)和-CONH2基團(tuán)比例剛好既能滿足溶解快的要求，又使分子整體具有較強(qiáng)的吸附性，試驗(yàn)證實(shí)的自然出水率和抽濾出水率均可達(dá)到較大值。
HPAM的吸附、架橋作用和絮凝固相顆粒的能力與廢鉆井液中的固相含量有關(guān)。HPAM的加量與廢鉆井液中的固相含量成線性正相關(guān)，因此，為提高絮凝脫水效率，在實(shí)施固液分離時(shí)，應(yīng)先向體系加入水進(jìn)行稀釋。
單一的有機(jī)絮凝劑和單一的無(wú)機(jī)絮凝劑用于處理鉆井完井廢液固液分離時(shí)均有一些缺點(diǎn)，一般將二者配合使用，這樣既可以降低絮凝劑的使用量，又可以提高固液分離的效率，還能提高分離出的水的質(zhì)量。
3.2 助凝劑
前已述及，選擇合適的助凝劑可以改善絮凝劑的絮凝效果，降低固液分離出水的濁度，而對(duì)以中強(qiáng)堿性為主的鉆井完井廢液來(lái)說(shuō)，強(qiáng)酸是一種性能良好的廉價(jià)助凝劑。對(duì)多數(shù)絮凝劑來(lái)說(shuō)，無(wú)論是有機(jī)型、無(wú)機(jī)型還是復(fù)合型，一般是較佳作用范圍均在中性附近，此處其用量相對(duì)較少，絮凝處理效果較好，且處理后的水呈中性，便于利用。
但是，若想進(jìn)一步提高廢棄鉆井液固液分離的質(zhì)量，僅靠強(qiáng)酸作助凝劑是不夠的，畢竟酸不像無(wú)機(jī)絮凝劑那樣可在水中水解生成聚合態(tài)水合物，并吸附于膠體顆粒上使之脫穩(wěn)。
除此之外，硫酸鋁、三氯化鋁、硅藻土等也是鉆井廢液固液分離的優(yōu)良助凝劑。硫酸鋁、三氯化鋁的溶液本身也是強(qiáng)酸性的（pH值約為2～3），它們可以很好地中和廢漿體系的pH值，提高有機(jī)絮凝劑的絮凝能力，同時(shí)本身對(duì)廢漿也具有很好的脫穩(wěn)絮凝能力，對(duì)廢棄鉆井液的固液分離起到了較強(qiáng)的協(xié)同作用。這實(shí)際上也是有機(jī)絮凝劑與無(wú)機(jī)絮凝劑配合使用的結(jié)果。
3.3 廢液稀釋比
既要脫出廢漿中的水，又要在廢漿中先加入一定量的水，這是很令人費(fèi)解的。在絕大多數(shù)情況下，不加入水是不可能脫出水的。廢棄鉆井液的黏稠性嚴(yán)重地妨礙著絮凝劑在其內(nèi)部的分散和絮凝，加入絮凝劑和助凝劑以前對(duì)其進(jìn)行加水稀釋處理是必要的。未經(jīng)稀釋的廢鉆井液無(wú)法進(jìn)一步使固液分離。因?yàn)楫?dāng)固體顆粒上的電荷被中和或部分中和的同時(shí)，也起了破壞水化層保護(hù)膜的作用，使水化程度降低。這時(shí)，黏土顆粒開始聚結(jié)，連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并把水包在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之中。稀釋加大了顆粒間的距離，加入絮凝劑之后，就減少了形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的可能性。不同的廢液體系和脫水條件，較佳稀釋比不同。
盡管如此，由于各種護(hù)膠劑的作用使得稀釋后的廢棄鉆井液仍是一個(gè)穩(wěn)定的膠體體系。除少量的加重材料和大顆粒的鉆屑在重力作用下自然沉降外，其它殘留的細(xì)小固相顆粒仍穩(wěn)定地懸浮在廢漿體系中，廢棄鉆井液整體的脫水分離仍需要絮凝劑的脫穩(wěn)脫水處理。
加水稀釋后的廢棄鉆井液不僅密度降低了，而且體系的塑性黏度也大大降低了。顯然，經(jīng)稀釋處理后的廢棄鉆井液，隨著黏度的降低，絮凝劑在廢漿中的溶解分散性能會(huì)得到改善，絮凝劑的絮凝脫穩(wěn)脫水作用能得到充分發(fā)揮。稀釋倍數(shù)的增加無(wú)疑會(huì)加大處理廢棄鉆井液的工作量。從廢棄鉆井液稀釋后塑性黏度的降低效果可以看出，用1～2倍體積的水稀釋廢棄鉆井液就可以達(dá)到稀釋降黏的作用。
用于稀釋廢棄鉆井液的水不需經(jīng)過(guò)任何特殊處理，也可以使用廢棄鉆井液固液分離后分離除的水，只要出水的質(zhì)量能達(dá)到工業(yè)排放污水的要求就行。
3.4 絮凝動(dòng)力學(xué)
絮凝動(dòng)力學(xué)討論絮凝的速度問(wèn)題，只有具有一定速度的絮凝過(guò)程才能滿足水處理對(duì)出水量的要求，因而才具有實(shí)際意義，所以絮凝動(dòng)力學(xué)是水處理絮凝學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。膠體微粒間存在Van der Waals吸引作用，而在微粒相互接近時(shí)因雙電層的重疊又產(chǎn)生排斥作用，膠體的穩(wěn)定性就決定于此二者的相對(duì)大小。以上2種作用均與微粒間的距離有關(guān)，都可以用相互作用位能來(lái)表示。
20世紀(jì)40年代，蘇聯(lián)學(xué)者與荷蘭學(xué)者分別提出了關(guān)于各種形狀的微粒之間的相互吸引能與雙電層排斥能的計(jì)算方法，并據(jù)此對(duì)憎液溶膠的穩(wěn)定性進(jìn)行了定量處理，被稱作膠體穩(wěn)定性的DLVO理論。
根據(jù)DLVO理論可知，膠體之所以穩(wěn)定是由于綜合位能曲線上有勢(shì)壘存在；倘若勢(shì)壘為零，每次碰撞必導(dǎo)致聚沉，稱為快速絮凝；若勢(shì)壘不為零，則僅有一部分碰撞會(huì)引起聚沉，稱為慢速絮凝。無(wú)論是對(duì)快速絮凝還是對(duì)慢速絮凝，微粒之間的相互碰撞是首要條件，而它們的相互碰撞是由其相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的。造成這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原因可以是微粒的布朗運(yùn)動(dòng)，也可以是產(chǎn)生速度梯度的流體運(yùn)動(dòng)，前者導(dǎo)致的微粒聚沉稱為異向絮凝，后者導(dǎo)致的微粒聚沉稱為同向絮凝。
在異向絮凝中微粒的碰撞是由布朗運(yùn)動(dòng)造成，碰撞頻率決定于微粒的熱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。由于鉆井完井液中的固相粒子主要是直徑為10～20um的膠體粒子，其自然聚沉過(guò)程非常慢，這就是說(shuō)即使在完全脫穩(wěn)的情況下，異向絮凝過(guò)程也是極其緩慢的。
依靠布朗運(yùn)動(dòng)的異向絮凝速度太慢，不能單獨(dú)應(yīng)用，特別是當(dāng)微粒相互碰撞聚集變得較大后，布朗運(yùn)動(dòng)就會(huì)減弱甚至停止，絮凝作用就會(huì)減弱甚至不再會(huì)發(fā)生。但是，長(zhǎng)期以來(lái)人們觀察到，緩慢地?cái)噭?dòng)會(huì)助長(zhǎng)絮凝，這是因?yàn)閿噭?dòng)會(huì)引起液體中速度梯度的形成，從而引起微粒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而造成微粒的相互碰撞。當(dāng)體系中的粒子體積濃度太小，有可能影響其碰撞效率時(shí)，就有必要加入一定量的所謂“助凝劑”。如果分散體系中的粒子以不同的速度沉降，較快沉降的粒子就會(huì)與較慢沉降的粒子碰撞，而導(dǎo)致聚集，由于聚集使粒子質(zhì)量增大，聚集體就會(huì)更快地沉降，并可能與其它粒子進(jìn)一步碰撞和聚集，這種聚沉稱為差速沉降絮凝（差降絮凝）。差降絮凝也可以看作是一種特殊形式的同向絮凝。
絮凝過(guò)程動(dòng)力學(xué)的研究指出，快速絮凝和慢速絮凝的結(jié)合，以及梯度絮凝和多級(jí)串連絮凝的結(jié)合，有利于同向絮凝和差向絮凝的形成，這為固液分離裝置的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。通過(guò)優(yōu)化絮凝動(dòng)力學(xué)條件，在絮體（絮花或礬花）的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、粒度、密度、強(qiáng)度等方面獲得較佳組合，才能實(shí)現(xiàn)鉆井完井廢液強(qiáng)化固液分離的過(guò)程。
4 固液分離工藝技術(shù)和裝備
鉆井污水成分復(fù)雜，穩(wěn)定性特強(qiáng)。由于產(chǎn)生的地點(diǎn)不同，污水水質(zhì)差別非常大，不可能以一種固定的裝置及流程有效地處理不同油田的污水。常規(guī)處理工藝及設(shè)備對(duì)藥劑依賴性較大，而且對(duì)具有相互性質(zhì)差別大的高懸浮物、高COD、高含鹽、高色度等特征的鉆井污水的處理費(fèi)用居高不下。這一切都使得國(guó)內(nèi)外已有的鉆井污水處理裝置既多樣化，又難以大面積推廣應(yīng)用。
為適應(yīng)鉆井工程野外作業(yè)和周期短的特點(diǎn)，近年來(lái)美國(guó)、加拿大、法國(guó)對(duì)鉆井污水處理裝置的研究和設(shè)計(jì)都趨向于橇裝化以便于安裝、拆卸和搬遷。美國(guó)NEW PARK廢棄物處理公司研制了一種由鉆井液脫水裝置、固體顆粒控制裝置和污水處理裝置組成的油田污物凈化裝置，在其中的污水處理裝置中，設(shè)有容量為16～320m3的藥劑混合罐、沉淀池和離心機(jī)。烏克蘭石油工業(yè)聯(lián)合公司研制的YOB鉆井污水處理裝置采用化學(xué)混凝和多級(jí)沉淀方法處理污水，并提供密閉式鉆井供水系統(tǒng)、這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有地槽沉淀池，大大減少了占地面積，并能利用處理后的凈化水。法國(guó)PAU國(guó)際石油設(shè)備公司的橇裝閉路式污水處理裝置，采用中和、混凝和離心分離工藝，可連續(xù)操作，也可間歇式操作，具有很大的靈活性，處理量達(dá)0.58m3/min，凈化水可再利用。美國(guó)還研制出過(guò)濾-吸附和反滲透處理裝置，鉆井污水經(jīng)過(guò)處理可達(dá)到較高的出水水質(zhì)，可灌溉農(nóng)田甚至飲用，適用于干旱地區(qū)的鉆井作業(yè)。
在國(guó)內(nèi)，江漢機(jī)械研究所研制的鉆井污水處理裝置，采用混凝、沉淀、氣浮、過(guò)濾等單元設(shè)備聯(lián)合處理的方式及模塊化、橇裝式設(shè)計(jì)，所有設(shè)備均布置在一個(gè)橇座上，移運(yùn)性好，放置在井場(chǎng)接上電源即可運(yùn)行處理，不影響井隊(duì)的正常生產(chǎn)，達(dá)到了小型高效的目標(biāo)、設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)控制，可做到無(wú)人監(jiān)守。從運(yùn)輸、拆裝、操作上與同類裝置相比，大大降低了運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)約了人力、物力，在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平。
為實(shí)現(xiàn)上述強(qiáng)化固液分離處理的目的，有各種實(shí)現(xiàn)的途徑，其中典型的組合式移動(dòng)處理裝置的實(shí)施方案包括混凝-斜管沉降-氣浮-過(guò)濾工藝流程、脫穩(wěn)-離心-電氣浮-過(guò)濾工藝流程、混凝-靜態(tài)旋流-動(dòng)態(tài)旋流-電氣浮-過(guò)濾工藝流程等。
4.1 絮凝-離心式固液分離裝置
江蘇油田利用現(xiàn)場(chǎng)泥漿循環(huán)系統(tǒng)，加裝離心機(jī)和加藥系統(tǒng)改造而成，其加藥罐和沉降罐是由一個(gè)大的鉆井液罐加隔板后一分為二加工而成的。罐高2.0m，離心機(jī)置于隔板上方，通過(guò)管線、離心泵和柱塞泵等與鉆井液罐的加藥區(qū)和沉降區(qū)相連，鉆井液由潛水泵泵送至加藥（反應(yīng)）罐，同時(shí)在58r/min下攪拌約2min，使處理劑充分分散到鉆井液中。分別靜置約10min、30min、60min、3h和5h。開動(dòng)柱塞泵和離心機(jī)，觀察絮凝效果，根據(jù)需要測(cè)定并優(yōu)化加藥量、加藥濃度、攪拌時(shí)間、小樣沉降時(shí)間、離心機(jī)脫水分離時(shí)間等有關(guān)數(shù)據(jù)。
4.2 絮凝-離心絮凝式固液分離裝置
也可以采用兩級(jí)串連絮凝方式進(jìn)行固液分離處理，先經(jīng)過(guò)第一級(jí)初步絮凝處理，強(qiáng)化離心分離，使大部分固相去除，然后對(duì)脫除的廢液進(jìn)行第二級(jí)絮凝處理后達(dá)到配漿水或進(jìn)一步深度處理達(dá)到外排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。江漢石油學(xué)院采用的鉆井完井廢液化學(xué)強(qiáng)化固液分離裝置是化學(xué)強(qiáng)化造粒絮凝與高效固液分離相結(jié)合的過(guò)程，其工藝流程為兩級(jí)三步處理：第一步對(duì)廢棄鉆井液強(qiáng)化造粒絮凝形成近似球形的密實(shí)絮體顆粒（稱之為彈丸絮體），第二步用離心分離彈丸絮體，使固液兩相分開；第三步對(duì)分離出的液相再進(jìn)行絮凝處理至達(dá)標(biāo)排放或再利用。
4.3 JZW-3沉淀-氣浮-過(guò)濾式固液分離裝置
江漢機(jī)械研究所在分析了各種污水處理技術(shù)特點(diǎn)后，結(jié)合鉆井污水的特點(diǎn)，研制的JZW-3鉆井污水處理裝置采用了沉淀、氣浮、過(guò)濾等3項(xiàng)分離技術(shù)。JZW-3系統(tǒng)由藥液箱、加藥射流器、反應(yīng)池、氣浮分離池、沉淀池、過(guò)濾池、流量計(jì)及管線、底座等構(gòu)成。其中沉淀池、氣浮分離池、過(guò)濾池直接用于泥水分離。
JZW-3鉆井污水處理裝置的技術(shù)特點(diǎn)如下：
（1）沉淀池采用上向流斜管沉淀技術(shù)。泥水沿相反方向流動(dòng)，其斜管直徑為25mm、傾角為60°、斜長(zhǎng)為1000mm的斜蜂窩管。用于完成鉆井污水的一級(jí)處理。
（2）氣浮分離池為豎流式氣浮分離池，采用部分回流加壓溶氣技術(shù)。由溶氣泵、溶氣塔、分離池和清水箱等構(gòu)成。采用了空間大氣通過(guò)射流器直接與水混合而制造溶氣水的技術(shù)，減掉了空壓機(jī)。用于完成鉆井污水的二級(jí)處理。
（3）過(guò)濾池采用普通快濾池結(jié)構(gòu)。濾料為特殊處理的植物果殼。過(guò)濾精度適中，工作周期長(zhǎng)。用于完成鉆井污水的三級(jí)處理。
4.4 PDW-Ⅱ型絮凝-沉降式石油鉆井污水處理機(jī)
由中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心與某工廠協(xié)作開發(fā)的PDW-Ⅱ型石油鉆井污水處理機(jī)，在冀東油田進(jìn)行過(guò)工業(yè)試驗(yàn)。該機(jī)處理能力為4t/h污水，連續(xù)操作，整機(jī)帶活動(dòng)房可用卡車?yán)\(yùn)。
該裝置運(yùn)行時(shí)，絮凝劑聚合硫酸鐵加量為0.6～0.8kg/t，配成0.2kg/L溶液使用。聚丙烯酰胺投加量為2.5～5.0g/t污水，配成0.1%溶液使用。氫氧化鈉投加量為60～100g/t污水，配成濃度為20g/L溶液使用?；炷龝r(shí)控制pH值為5左右，中和后的pH值略高于6。投藥量視原水的狀況可作相應(yīng)變化。如原水色度濁度低，只須混凝至pH值為6即可，不必再用堿中和。若色度和濁度較高，混凝劑的用量需增加，而且在投加混凝劑的同時(shí)，另外投加一部分堿以防混凝槽受腐蝕。沉淀后的污水經(jīng)過(guò)濾后回用或排放，沉淀污泥排入污水坑。
4.5 鉆井廢棄液-廢水處理一體化設(shè)備
CNPC環(huán)境工程技術(shù)中心在對(duì)鉆井廢棄液污染處理技術(shù)長(zhǎng)期研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)四川石油管理局高溫深井聚磺鉀鹽鉆井液體系鉆井作業(yè)產(chǎn)生的復(fù)雜鉆井廢棄液所做的大量室內(nèi)研究，設(shè)計(jì)研制出實(shí)現(xiàn)過(guò)程處理即邊排污邊處理的“鉆井廢棄液-廢水處理一體化設(shè)備”，并且已投入川東地區(qū)使用。
該設(shè)備的工作原理是首先采用化學(xué)強(qiáng)化固液分離技術(shù)，將廢棄鉆井液通過(guò)化學(xué)脫穩(wěn)處理后，然后在機(jī)械力的作用下實(shí)現(xiàn)固液分離。其次分離后固相采用無(wú)害化處置技術(shù)安全處置，分離出的廢水進(jìn)行混凝-沉淀-過(guò)濾，可通過(guò)進(jìn)一步化學(xué)處理后達(dá)標(biāo)外排或回用于井場(chǎng)沖洗用水或沖洗設(shè)備。分離后的固相采用固化處理技術(shù)處理后清潔安全處置。
5 結(jié)論
固液分離技術(shù)是廢棄鉆井完井液治理的關(guān)鍵技術(shù)之一。固液分離的效率和效果主要取決于對(duì)廢棄鉆井完井液體系的膠體穩(wěn)定性的破壞，這是由絮凝劑、助凝劑、廢液稀釋比和絮凝動(dòng)力學(xué)等因素共同作用的結(jié)果。為實(shí)現(xiàn)廢棄鉆井完井液固液分離工藝在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施，國(guó)內(nèi)外開發(fā)了多種組合式橇裝化技術(shù)和裝備，采用混凝、沉淀、氣浮、過(guò)濾、氧化等單元聯(lián)合處理，已經(jīng)可以經(jīng)濟(jì)地處理廢棄鉆井完井液。
