一种废弃钻井液无害化处理工艺及装置的制作方法

本发明属于油田开采环保处理技术领域，具体涉及一种废弃钻井液无害化处理工艺及装置。

背景技术：

钻井液是用于钻井的一种循环流体，在钻井工作中，其是钻井的血液，是保证钻井正常运行不可缺少的物质，它具有携带悬浮岩屑、平衡底层压力、冷却润滑钻头和钻具、清洗井底、保护井壁和油气层以及提高钻井速度、传递动力等作用。

废弃钻井液是钻井过程中产生的污染物，如：钻井过程中排放的岩屑和少量钻井液、完井时从井筒中返排出的钻井液和压井需要储备的重钻井液。废弃钻井液是一种多相稳定胶态悬浮体系，主要成分为粘土、加重材料、化学处理剂、污水、污油、钻屑等，它具有含水率高，流动性强，体积大，提取和分离其中有毒有害(重金属、酸、碱、盐、油污、有机物等)污染物质困难等特性。我国油田每年钻井产生的废弃钻井液约200多万方，如果长期存放在井场钻井液池中或直接排放会不可避免地污染周围环境及水源，危及人类的生存，甚至严重污染占用土地使其不能复耕而荒芜。因此，油田开发过程中产生的废弃钻井液需及时处理。

目前废弃钻井液的主要处理方式是络合、固结钻井废泥浆，平均每方处理费用500元左右，费用较高，这些方法虽能有效处理废弃钻井液，但并未从根本上消除环境污染的隐患，且对可利用资源造成了浪费。为此，中国专利文献cn205618115u公开了一种钻井液废弃物集中环保处理方法，其是将废弃钻井液经过振动筛或分别经振动筛和除气器、除砂器、除泥器及离心机处理后得到的固体废物依次经破胶脱稳、固液分离处理后，固相集中外运，液相经滤液反渗透深度处理机构处理后作为钻井液回收液使用。该处理工艺采用了向废弃钻井液中投加破乳剂，通过化学作用，辅以其他分离方式达到乳化液脱稳、破乳，实现油乳分离的目的，但由于加入了化学添加剂，不仅提高了成本，而且回收再利用的钻井液的性能会逐步失效并终被弃用，从而也带来了新的环境问题。若能将废弃钻井液用物理方法简单处理后直接制成堵剂注入地层，则既减少了处理的费用，不产生新的环境污染，又能抑制注入水的水窜，有效地改善了水驱开发效果，实现“变废为宝”，对推进油田绿色低碳生产具有重要意义。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的废弃钻井液处理方法所存在的成本高、回收后性能下降且污染环境的缺陷，从而提供一种通过将废弃钻井液用物理方法简单处理后直接制成堵剂以降低废弃钻井液的处理成本、提高其使用性能并能克服环境污染的废弃钻井液无害化处理工艺及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种堵剂，其原料组成包括废弃钻井液和助剂，所述废弃钻井液中的固含物的粒径不超过500目。

优选的是，所述废弃钻井液与所述助剂的质量比为5～15。

优选的是，所述助剂为稳定剂、分散剂、悬浮剂、交联剂、增稠剂、缓凝剂中的一种或多种。

优选的是，以所述废弃钻井液的质量为100％计，所述稳定剂、分散剂、增稠剂的质量占比分别为0.05～1％、0.05～0.25％、0.05～0.2％

更优选的是，

所述稳定剂为碳酸钠、氢氧化钠、小分子胺等一种或几种；

所述分散剂为木质素磺酸盐、硅氟降粘剂、硅酸盐的一种或几种；

所述交联剂为酚醛树脂、脲醛树脂、有机乳酸铬的一种或几种；

所述增稠剂为高粘cmc、高粘聚阴离子纤维素、淀粉的一种或几种；

所述缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠、羧甲基纤维素的一种或几种。

一种废弃钻井液无害化处理工艺，包括如下步骤：

对废弃钻井液进行除固处理，以使其中固含物的粒径不超过500目；

将经除固后的废弃钻井液与助剂混合，制得堵剂。

优选的是，所述废弃钻井液与所述助剂的质量比为5～15。

优选的是，所述助剂为稳定剂、分散剂、交联剂、增稠剂、缓凝剂中的一种或多种。

优选的是，以所述废弃钻井液的质量为100％计，所述稳定剂、分散剂、增稠剂的质量占比分别为0.05～1％、0.05～0.25％、0.05～0.2％。

更优选的是，

所述稳定剂为碳酸钠、氢氧化钠、小分子胺等一种或几种；

所述分散剂为木质素磺酸盐、硅氟降粘剂、硅酸盐的一种或几种；

所述交联剂为酚醛树脂、脲醛树脂、有机乳酸铬的一种或几种；

所述增稠剂为高粘cmc、高粘聚阴离子纤维素、淀粉的一种或几种；

所述缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠、羧甲基纤维素的一种或几种。

优选的是，所述除固处理的步骤包括两级固液分离，其中第一级固液分离所得液相中的固含量的粒径不超过50目。

优选的是，还包括将所述除固处理步骤所得的固相用作封口段塞的步骤。

一种废弃钻井液无害化处理装置，包括，

滑撬及可滑动地设置于所述滑撬上的固液分离单元和混合搅拌单元，所述固液分离单元的排液口与所述混合搅拌单元连接。

优选的是，所述固液分离单元包括至少两级振动筛、大颗粒储存罐及废液罐，其中一级振动筛的固相出口与所述大颗粒储存罐连接，一级振动筛的液相出口与二级振动筛的进料口连接；所述二级振动筛的固相出口连接所述大颗粒储存罐，所述二级振动筛的液相出口连接所述废液罐。

优选的是，所述一级振动筛的筛孔为50～150目；所述二级振动筛的筛孔为500～1000目。

优选的是，所述固液分离单元还包括废弃钻井液存储池和加料装置，所述废弃钻井液存储池通过第一传输系统与所述加料装置连通；所述加料装置连接所述一级振动筛。

优选的是，所述混合搅拌单元包括连接设置的搅拌罐和助剂加入装置，所述搅拌罐通过第二传输系统与所述废液罐连通。

优选的是，所述混合搅拌单元还包括高压水管，所述搅拌罐与所述助剂加入装置通过所述高压水管连接。

优选的是，所述搅拌罐的出料口通过第三传输系统与井口连通。

更有选的是，所述第一传输系统、第二传输系统及第三传输系统均为高压泵。

上述所述的废弃钻井液无害化处理工艺或所述的废弃钻井液无害化处理装置在废弃钻井液回收利用、油井堵水或钻井堵漏中的应用。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的废弃钻井液无害化处理工艺包括将废弃钻井液进行除固处理以使其中固含物的粒径不超过500目及将经除固后的废弃钻井液与助剂混合制成堵剂的步骤，除固处理步骤中无需向废弃钻井液中投加破乳剂，而是用物理方法简单处理后直接制成堵剂注入地层，既减少了处理的费用，不产生新的环境污染，又能抑制注入水的水窜，有效地改善了水驱开发效果，实现“变废为宝”，对推进油田绿色低碳生产具有重要意义。

2.本发明提供了废液钻井液无害化处理的装置，所述装置包括固液分离单元和混合搅拌单元，所述固液分离单元对废弃钻井液进行物理处理，固体大颗粒送入大颗粒储存罐，以便于作为井场封口段塞使用，细小颗粒及液体送入混合搅拌单元制备成堵剂通过泵注入井口。所述装置为撬装结构，可拆卸，且连接方便迅速，可以实现废弃钻井液的预处理及调堵，减少了废弃钻井液的处理费用，避免了环境污染，同时利用制得的堵剂对油水井进行堵调，有利于提高采收率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明废弃钻井液无害化处理装置的结构示意图；

图2是模拟井lpp1-46的井位图。

附图标记：

1-废弃钻井液存储池；2-第一传输系统；3-加料装置；4-一级振动筛；5-一级振动筛的固相出口；6-一级振动筛的液相出口；7-二级振动筛；8-二级振动筛的固相出口；9-二级振动筛的液相出口；10-大颗粒储存罐；11-废液罐；12-第二传输系统；13-搅拌罐；14-助剂加料装置；15-出料口；16-第三传输系统；17-井口；18-高压水管。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

一种废弃钻井液无害化处理工艺，包括如下步骤：

s1、储存于废弃钻井液存储池1中的废弃钻井液通过泵2送入加料装置3后进入一级振动筛4；所述一级振动筛4的筛孔为50目，所得固体送入大颗粒储存罐10，所得液体部分进入二级振动筛7；所述二级振动筛7的筛孔为500目，所得固体送入大颗粒储存罐10用作封口段塞，所得液体部分进入废液罐9；

s2、废液罐9中的废液通过泵12送入搅拌罐13，助剂在高压水的作用下，通过助剂加料装置14注搅拌罐13，搅拌20min后即得所述堵剂；

s3、所述堵剂通过泵16直接注入井下。

本实施例中，所述废弃钻井液与所述助剂的质量比为5:1，所述助剂的成分为：na2co30.05wt％、na2sio30.05wt％、酚醛树脂0.08wt％、淀粉0.2wt％、葡萄酸钠0.1wt％。

实施例2

一种废弃钻井液无害化处理工艺，包括如下步骤：

s1、储存于废弃钻井液存储池1中的废弃钻井液通过泵2送入加料装置3后进入一级振动筛4；所述一级振动筛4的筛孔为100目，所得固体送入大颗粒储存罐10，所得液体部分进入二级振动筛7；所述二级振动筛7的筛孔为800目，所得固体送入大颗粒储存罐10用作封口段塞，所得液体部分进入废液罐9；

s2、废液罐9中的废液通过泵12送入搅拌罐13，助剂在高压水的作用下，通过助剂加料装置14注搅拌罐13，搅拌25min后即得所述堵剂；

s3、所述堵剂通过泵16直接注入井下。

本实施例中，所述废弃钻井液与所述助剂的质量比为10:1，所述助剂的成分为：naoh0.5wt％、木质素磺酸钠0.1wt％、脲醛树脂0.1wt％、羧甲基纤维素钠0.1wt％、柠檬酸0.05wt％。

实施例3

一种废弃钻井液无害化处理工艺，包括如下步骤：

s1、储存于废弃钻井液存储池1中的废弃钻井液通过泵2送入加料装置3后进入一级振动筛4；所述一级振动筛4的筛孔为150目，所得固体送入大颗粒储存罐10，所得液体部分进入二级振动筛7；所述二级振动筛7的筛孔为1000目，所得固体送入大颗粒储存罐10用作封口段塞，所得液体部分进入废液罐9；

s2、废液罐9中的废液通过泵12送入搅拌罐13，助剂在高压水的作用下，通过助剂加料装置14注搅拌罐13，搅拌28min后即得所述堵剂；

s3、所述堵剂通过泵16直接注入井下。

本实施例中，所述废弃钻井液与所述助剂的质量比为15:1，所述助剂的成分为：1,2-环己二胺0.05wt％、全氟聚醚酰胺磺酸钠稠油降粘剂anf0.25wt％、酚醛树脂0.08wt％、聚阴离子纤维素0.05wt％、羧甲基纤维素0.1wt％。

实施例4

一种废弃钻井液无害化处理工艺，包括如下步骤：

s1、储存于废弃钻井液存储池1中的废弃钻井液通过泵2送入加料装置3后进入一级振动筛4；所述一级振动筛4的筛孔为150目，所得固体送入大颗粒储存罐10，所得液体部分进入二级振动筛7；所述二级振动筛7的筛孔为1000目，所得固体送入大颗粒储存罐10用作封口段塞，所得液体部分进入废液罐9；

s2、废液罐9中的废液通过泵12送入搅拌罐13，助剂在高压水的作用下，通过助剂加料装置14注搅拌罐13，搅拌22min后即得所述堵剂；

s3、所述堵剂通过泵16直接注入井下。

本实施例中，所述废弃钻井液与所述助剂的质量比为10:1，所述助剂的成分为：na2co31wt％、硅酸钾0.2wt％、淀粉0.1wt％。

实施例5

如图1所示的废弃钻井液无害化处理装置，包括滑撬及可滑动地设置于所述滑撬上的固液分离单元和混合搅拌单元。

所述固液分离单元包括废弃钻井液存储池1、加料装置3、一级振动筛4和二级振动筛5、大颗粒储存罐10及废液罐11，所述废弃钻井液存储池1通过高压泵2与所述加料装置3连通；所述加料装置3连接所述一级振动筛4；所述一级振动筛的固相出口5与所述大颗粒储存罐10连接，一级振动筛的液相出口6与二级振动筛5连接；所述二级振动筛的固相出口8连接所述大颗粒储存罐10，所述二级振动筛的液相出口9连接所述废液罐11。

本实施例中，所述一级振动筛的筛孔为100目，所述二级振动筛的筛孔为800目。

所述混合搅拌单元包括连接设置的搅拌罐13、助剂加入装置14和高压水管18，所述搅拌罐13通过第二传输系统12与所述废液罐11连通；所述搅拌罐13与所述助剂加入装置14通过所述泵18连接；所述搅拌罐13的出料口15通过泵16与井口17连通。

本发明的废弃钻井液无害化处理装置的工作原理如下：

所述废弃钻井液存储池1中的废弃钻井液经过泵2送入所述一级振动筛4。由所述一级振动筛4分离出来的固体大颗粒送入所述大颗粒储存罐10中，其余送入所述二级振动筛7中。由所述二级振动筛7过滤后的大颗粒同样送入所述大颗粒储存罐10，以便于作为井场封口段塞使用，废液及细小颗粒送入所述废液罐11中。所述废液罐11中的废液经过泵12泵入搅拌罐13内，通过助剂加料装置14加入各种助剂，搅拌均匀后通过泵16注入井下。

本实施例的废弃钻井液无害化处理装置无需向废弃钻井液中投加破乳剂，而是用物理方法简单处理废弃钻井液后直接制成堵剂注入地层。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其他方式实现，如：组成所述装置的各组件之间采用锁扣、螺纹、花键等方式连接或插接，以实现该装置的方便安装或拆卸。

本发明的装置是根据油田现场的需求而建立的，解决了每年胜利油田打新井产生几万方废弃泥浆处理难的问题，避免了废弃泥浆污染周围环境、地下水源以及所占土地，同时节约了平均每方500元左右的处理费用，又实现了“变废为宝”的用途。废弃泥浆注入到地层，既减少了处理费用，又能抑制注入水水窜，有效改善水驱开发效果，满足现场应用需求。

实验例1

下面以孤南2-x701井废弃钻井液为例，将其制成堵剂并应用于lpp1-46模拟井，通过该模拟井的生产数据来说明本发明的废弃钻井液无害化处理工艺及装置在调剖施工中的效果。

孤南2-x701井废弃钻井液的固含量为24.14％，密度为1.284g/cm³，ph值为10.739，粘度为200mpa.s，粒度中值32.1μm。lpp1-46井位于临盘采油厂盘一单元，盘1沙三下平均渗透率204.2×10^-3um²，原始地层温度75℃，地层压力为16.9mpa，地层水矿化度40000-50000mg/l，属中低渗、高盐油藏，其中盘一块沙三下盘顶构造图请见图2。

孤南2-x701井完钻后，采用实施例5提供的装置并按照实施例1所述的工艺对孤南2-x701井的废弃钻井液进行处理，将得到的堵剂注入模拟井下，粗颗粒作为封口段塞注入。调剖施工完成后，孤南2-x701井压力提高且压力下降变得缓慢，含水量明显下降，表明孤南2-x701井的调剖很有效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。