中石化大牛地气田钻井污水处理技术
刘宇程1,陈明燕1,熊大富2
(1.西南石油大学化学化工学院;2.中石化华北分公司工程处)
摘 要:根据中石化华北分公司大牛地气田钻井废水的实际情况,分析了污水的来源及特点。钻井废水主要包括钻井污水、压裂废液及其他作业废液。根据废水的水质特征确定了“脱稳—混凝—过滤”的处理工艺。生产运行结果表明:该工艺处理出水水质可达到国家《污水综合排放标准》要求。污水处理系统所投加药剂成本及运行成本适中,具有在类似油田推广应用价值。
关键词:大牛地气田;钻井废水;处理引言
大牛地气田位于内蒙古乌审旗和陕西省榆林市辖区,是中国石化股份公司鄂尔多斯北部天然气探区之一。2006年全年实际销售天然气10.49亿m3,
3
目前,该气田年采输天然气能力已经达到16亿m,占中石化集团公司全年天然气销售总量的1/7。
在勘探开发施工过程中,产生了大量的钻井、压裂及井下作业废液,由于各类废液组成复杂,含有可溶性无机物、有机小分子、高分子化合物、油类及胶体物质,是一种高度稳定的多级分散复合体系,具有一定粘度并且pH值差异大。随着单井施工措施和要求的不同而具有不同的性质,且具有点多面广、污染物浓度高、污染源分散,且排放量小的特点,达标治理难度大,而成为油田工业污水环保达标治理的重点和难点。1 钻井污水来源及特征1.1 钻井污水
钻井污水的主要来源有替换废弃泥浆产出水、机械设备冲洗水、冲洗砂样污水、井底返出水、井场地面污水,这些污水通过井场排污系统连同钻井产出的钻井泥浆一起排入泥浆池中,由于钻井泥浆是一种高度稳定的分散体系,配置所加的原料含有CMC、高分子分散剂、细小颗粒物等物质,排污形成了高浓度的有机废液。这些废液经泥浆池存放沉降后,上部形成钻井污水。
钻井污水中主要污染物(污染指标)有SS、COD、石油类、pH值、硫化物、挥发酚、六价铬等。其
-特性是pH值高、盐度大、COD浓度高、Cl含量高、色泽深,呈胶体状,体系稳定。具有高色度、高悬浮物、高稳定性、高含盐特征。BOD5/CODcr值一般为
0.1～0.3之间,BOD5/CODcr比值较低,生化降解的难度大。1.2 压裂废液
压裂作业是油气水井增产、增注的重要措施。压裂液一般是由稠化剂、交联剂、缓冲剂、粘土稳定剂、杀菌剂和助排剂组成。压裂排液将产生粘度较大的压裂废液,一般每口井压裂后排液至少产生粘稠废
3
液300m左右。
压裂废液外观一般为白色或灰白色粘稠液;其特点是色度低、pH值低、COD浓度较高、含油较少、-Cl含量较高、胍胶成分高、粘度大,是一种粘稠状胶体物。1.3 其它作业废液
主要包括酸化排液、注水井调剖排液、大修洗井排出液、地层溢流污水、清洗管线排出液等。这些废液来源分散,性质差别比较大。酸化废液pH值在1～5之间;调配液因工艺的不同,化学成分不同,pH值一般在9～11之间;大修洗井排出液和地层溢流污水性质,pH值一般在6～9之间。2 处理工艺流程
回收的钻井压裂作业污水经隔油沉降调节池去除上层污油后(可自然调节,也可加入TJ-1或TJ-2药剂调节),污水进入钻井作业污水处理设备(经泵送入混合反应器,加入脱稳剂TW进行脱稳反应,脱稳后的污水加入复合药剂HN絮凝后,进入高效气浮机去除浮渣及悬浮物)后,污水进入一次沉降池,使较大颗粒物在该池沉降。沉降后的污水经泵提升进入过滤罐,净化水经吸附氧化滤塔过滤进入缓冲储水池再沉降,为确保水质100%达标率,净化水自流进入蓄水池排放。
收稿日期:2007-08-12
作者简介:刘宇程(1977-),男,讲师,2001年毕业于西南石油大学,获硕士学位,现在西南石油大学环境工程教研室从
,。
工艺系统过滤罐的反冲洗用水均采用储水池中的净化水,反洗排污进入隔油沉降调节池。气浮机浮渣及各沉降池污泥进入静压干化池脱水后做固化处理。
TJ-1及TJ-2是高效pH调节剂,直接加入来水调节污水呈中性。TW、HN、GL剂是专门处理钻井压裂作业污水的药剂,按工艺流程分别加入系统。其中:TW剂是破稳降粘混凝剂,可有效快速破坏来水的稳定性,使胶体中的水分离出来,并且有混凝特效。HN剂是絮凝复合剂,提高浮沉效率。GL剂是一种氧化剂滤料,过滤时可解决处理水的脱色脱味,进一步改善水质。可以多级联合使用(并联或串联),以提高处理效率和处理量。3 工艺技术特点及处理结果3.1 工艺技术特点
单井回收、混合调节、集中处理、达标排放;技术可靠、药剂反应快、运行平稳、抗冲击能力强,污泥量小;工艺紧凑、占地少、投资小、操作运行费用适中、
运行管理简便。3.2 净化水质指标
处理后水质主要污染物指标:pH=6～9、石油类≤30mg/l、CODcr≤500mg/l、SS≤400mg/l、硫化物≤2mg/l、挥发酚≤2mg/l。3.3 运行费用构成
药剂费用、人工费及福利、电费、折旧费(12%/
3
年)、维护费、不可预见、控制在40元/m以内。4 结论4.1 工程设计方案经济技术切实可行,除氯化物外,能达到标准要求。4.2 污水处理系统所投加药剂成本及运行成本适中。污水处理系统新建处理设备性能稳定可靠,处于国内先进水平。
〔参考文献〕
[1] 中石化华北分公司安全环保处.华北分公司废
水处理方案,2005.
TheTechnologyofdrillingwastewaterdisposalofDaniudigasfieldSINOPEC
LIUYu-cheng,CHENMing-yan,XIONGDa-fu
:AccordingtothesituationofthedrillingwastewaterofDaniudigasfieldSINOPEC,itAbstract
、FracturingwastefluidandotheroperatingWastewater.Accordingtotheconcludeddrillingsewage
—characteristicofthewastewater,putforwardaninnovativetechnology“LosingStability—coagulation
filtration”.ThewastewaterdisposedbythetechnologycouldmeettheNationalIntergatedWastewaterDischargeStandard(GB8978-1996).Thecostoftheagentsandoperatingwaslower,anditcouldbeappliedinotheroilfieldandgasfield.
Keywords:Daniudigasfield,drillingwastewater,Treatment
中石化大牛地气田钻井污水处理技术
刘宇程1,陈明燕1,熊大富2
(1.西南石油大学化学化工学院;2.中石化华北分公司工程处)
摘 要:根据中石化华北分公司大牛地气田钻井废水的实际情况,分析了污水的来源及特点。钻井废水主要包括钻井污水、压裂废液及其他作业废液。根据废水的水质特征确定了“脱稳—混凝—过滤”的处理工艺。生产运行结果表明:该工艺处理出水水质可达到国家《污水综合排放标准》要求。污水处理系统所投加药剂成本及运行成本适中,具有在类似油田推广应用价值。
关键词:大牛地气田;钻井废水;处理引言
大牛地气田位于内蒙古乌审旗和陕西省榆林市辖区,是中国石化股份公司鄂尔多斯北部天然气探区之一。2006年全年实际销售天然气10.49亿m3,
3
目前,该气田年采输天然气能力已经达到16亿m,占中石化集团公司全年天然气销售总量的1/7。
在勘探开发施工过程中,产生了大量的钻井、压裂及井下作业废液,由于各类废液组成复杂,含有可溶性无机物、有机小分子、高分子化合物、油类及胶体物质,是一种高度稳定的多级分散复合体系,具有一定粘度并且pH值差异大。随着单井施工措施和要求的不同而具有不同的性质,且具有点多面广、污染物浓度高、污染源分散,且排放量小的特点,达标治理难度大,而成为油田工业污水环保达标治理的重点和难点。1 钻井污水来源及特征1.1 钻井污水
钻井污水的主要来源有替换废弃泥浆产出水、机械设备冲洗水、冲洗砂样污水、井底返出水、井场地面污水,这些污水通过井场排污系统连同钻井产出的钻井泥浆一起排入泥浆池中,由于钻井泥浆是一种高度稳定的分散体系,配置所加的原料含有CMC、高分子分散剂、细小颗粒物等物质,排污形成了高浓度的有机废液。这些废液经泥浆池存放沉降后,上部形成钻井污水。
钻井污水中主要污染物(污染指标)有SS、COD、石油类、pH值、硫化物、挥发酚、六价铬等。其
-特性是pH值高、盐度大、COD浓度高、Cl含量高、色泽深,呈胶体状,体系稳定。具有高色度、高悬浮物、高稳定性、高含盐特征。BOD5/CODcr值一般为
0.1～0.3之间,BOD5/CODcr比值较低,生化降解的难度大。1.2 压裂废液
压裂作业是油气水井增产、增注的重要措施。压裂液一般是由稠化剂、交联剂、缓冲剂、粘土稳定剂、杀菌剂和助排剂组成。压裂排液将产生粘度较大的压裂废液,一般每口井压裂后排液至少产生粘稠废
3
液300m左右。
压裂废液外观一般为白色或灰白色粘稠液;其特点是色度低、pH值低、COD浓度较高、含油较少、-Cl含量较高、胍胶成分高、粘度大,是一种粘稠状胶体物。1.3 其它作业废液
主要包括酸化排液、注水井调剖排液、大修洗井排出液、地层溢流污水、清洗管线排出液等。这些废液来源分散,性质差别比较大。酸化废液pH值在1～5之间;调配液因工艺的不同,化学成分不同,pH值一般在9～11之间;大修洗井排出液和地层溢流污水性质,pH值一般在6～9之间。2 处理工艺流程
回收的钻井压裂作业污水经隔油沉降调节池去除上层污油后(可自然调节,也可加入TJ-1或TJ-2药剂调节),污水进入钻井作业污水处理设备(经泵送入混合反应器,加入脱稳剂TW进行脱稳反应,脱稳后的污水加入复合药剂HN絮凝后,进入高效气浮机去除浮渣及悬浮物)后,污水进入一次沉降池,使较大颗粒物在该池沉降。沉降后的污水经泵提升进入过滤罐,净化水经吸附氧化滤塔过滤进入缓冲储水池再沉降,为确保水质100%达标率,净化水自流进入蓄水池排放。
收稿日期:2007-08-12
作者简介:刘宇程(1977-),男,讲师,2001年毕业于西南石油大学,获硕士学位,现在西南石油大学环境工程教研室从
,。
工艺系统过滤罐的反冲洗用水均采用储水池中的净化水,反洗排污进入隔油沉降调节池。气浮机浮渣及各沉降池污泥进入静压干化池脱水后做固化处理。
TJ-1及TJ-2是高效pH调节剂,直接加入来水调节污水呈中性。TW、HN、GL剂是专门处理钻井压裂作业污水的药剂,按工艺流程分别加入系统。其中:TW剂是破稳降粘混凝剂,可有效快速破坏来水的稳定性,使胶体中的水分离出来,并且有混凝特效。HN剂是絮凝复合剂,提高浮沉效率。GL剂是一种氧化剂滤料,过滤时可解决处理水的脱色脱味,进一步改善水质。可以多级联合使用(并联或串联),以提高处理效率和处理量。3 工艺技术特点及处理结果3.1 工艺技术特点
单井回收、混合调节、集中处理、达标排放;技术可靠、药剂反应快、运行平稳、抗冲击能力强,污泥量小;工艺紧凑、占地少、投资小、操作运行费用适中、
运行管理简便。3.2 净化水质指标
处理后水质主要污染物指标:pH=6～9、石油类≤30mg/l、CODcr≤500mg/l、SS≤400mg/l、硫化物≤2mg/l、挥发酚≤2mg/l。3.3 运行费用构成
药剂费用、人工费及福利、电费、折旧费(12%/
3
年)、维护费、不可预见、控制在40元/m以内。4 结论4.1 工程设计方案经济技术切实可行,除氯化物外,能达到标准要求。4.2 污水处理系统所投加药剂成本及运行成本适中。污水处理系统新建处理设备性能稳定可靠,处于国内先进水平。
〔参考文献〕
[1] 中石化华北分公司安全环保处.华北分公司废
水处理方案,2005.
TheTechnologyofdrillingwastewaterdisposalofDaniudigasfieldSINOPEC
LIUYu-cheng,CHENMing-yan,XIONGDa-fu
:AccordingtothesituationofthedrillingwastewaterofDaniudigasfieldSINOPEC,itAbstract
、FracturingwastefluidandotheroperatingWastewater.Accordingtotheconcludeddrillingsewage
—characteristicofthewastewater,putforwardaninnovativetechnology“LosingStability—coagulation
filtration”.ThewastewaterdisposedbythetechnologycouldmeettheNationalIntergatedWastewaterDischargeStandard(GB8978-1996).Thecostoftheagentsandoperatingwaslower,anditcouldbeappliedinotheroilfieldandgasfield.
Keywords:Daniudigasfield,drillingwastewater,Treatment