油气田钻井废水处理工艺浅谈

张倩 朱华睿

（1北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司 北京 100085 2中国石油工程建设有限公司北京分公司 北京 100085）

油气田废水是产生于钻井作业过程中的一种特殊的工业废水。有机物含量较高，色度大，含有大量的无机盐类物质及许多悬浮物、重金属等，对生态环境造成了极大的破坏。为防止污染，各大油田建立了不同规模的污水处理站及计量站防渗池，及时回收回注钻井、作业废液，并采用各种技术对废水进行处理。尽力实现了采油作业污水零排放，推动油田建设走向“绿色发展”。

1 废水的来源

钻井污水是钻井液的高倍稀释液和油类的混合物，因其特殊的特点被业界称作泥浆，是一种难以处理的重污染源。根据国内外相关机构的研究和文献报道，钻井废水产生来源具有多方面的途径。

泥浆废弃物：石油开采钻井过程中，应用大量的泥浆来实现清除井底落下的岩屑、平衡底层的压力、冷却润滑钻头等作用。这些泥浆在应用过程中会因为使用过剩、被污染、老化等原因，不得以而被弃掉。因为技术、经济等原因的限制，这部分泥浆只能导入污水池。

泥浆喷溅物：钻井施工过程中，泥浆要经过一个往复循环系统进行有效的磨合才能发挥作用，在系统中进行循环，在地面部分容易产生散落、喷溅。这些流失在地面上的泥浆最终都进入了钻井废水。

岩屑：钻井过程中从地底下冒出大量的岩屑吸附大量的泥浆，在风吹、雨刷的作用下，吸附的泥浆被冲入钻井液水系统中。

钻井设备的冲洗物：钻井过程中，钻具和振动筛的冲洗、泥浆罐的定期冲洗都产生大量的废水。钻井产生物：一是酸化废水、二是固井作业废水、三是井喷废水。储蓄、作业设备油料的散落及天然降水的稀释等产生的废水。

2 钻井废水的处理方法

2.1 钻井废水的特征及危害

随着我国对石油需求量的逐年递增，对油田的勘探开采力度也在不断加大，废水量的产生也随着提升，钻井废水的处理方式随着各个领域技术的更新和进步也不断得到完善和更新。钻井废水的特性及污染程度是和钻井液体密切相关，通过对钻井废水的检测其中主要污染物质为悬浮物、铬、酚和油，主要是以膨润土颗粒所形成的稳定的胶体悬浮物体系存在，含有很高的CODcr值和很深的色度，对于盐水钻井液钻井及水中矿化度较高的地区，废水中cl的含量也很高，直接外排对周围生态环境造成很大危害。有些地区地下水位较高，土壤渗透性强，钻井废水即使完全控制在井场之内，污染物的下渗和迁移也可能造成土壤、地下水及地表水体不同程度的污染。若油气田上分布的多个井场则形成面源污染，对环境的影响很大。

2.2 废水处理处理方法

钻井废水处理方法按处理原理不同，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四类。

2.1.1 物理处理法是指采用物理作用分离和去除废水中不溶解的悬浮固体(包括油膜、油类)的方法，在此处理的过程中污染物质的组成和化学性等都不受到破坏。根据污染物物理作用的不同，又可分为重力分离法、筛滤截留法和离心分离法等。

2.1.2 化学处理法主要是通过化学反应的方式来分离或回收废水中的胶体性、溶解性物质等污染物，实现有用物质的回收利用、改变废水pH值、去除金属离子、氧化物等有机物。此法能够改变污染物的性质，实现污染物质与水分离，达到比简单的物理处理方法更高的净化程度。常用的化学处理方法有:化学沉淀与混凝法、氧化还原法、中和法等。

2.1.3 物理化学混合处理法是利用经常遇到的污染物性质由一项转移到另一项的过程、即传质过程来分离废水中的溶解性物质，回收其中的有用成分，以使废水得到深度治理。常用的物理化学方法有吸附法、萃取法、电解法和膜分离法等。

2.1.4 生物法是利用微生物使部分有机物(包括油类)作为营养物质所吸收转化成微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物，其余部分被生物氧化分解成简单的有机或无机物质，从过程和形式上可分为活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。

3 钻井废水的处理工艺

3.1 常用钻井废水的处理工艺

当前国际上对油田的废水处理工艺常用以下几种：混凝沉降与气浮、催化氧化、生物处理、吸附法、膜处理法等不同技术。我国对废水的处理工艺大多数还是采用传统的物理法、物化法，比如酸碱絮凝沉降、混凝沉降、混凝沉降-微电解-催化氧化等，其中采用化学混凝处理钻井废水使用最多。

化学混凝处理的原理是将聚合氯化铝配置成15%的混凝剂水溶液，水溶液中解离出高价正离子，与钻井废水混合后，产生压缩双电层作用，使悬浮微粒失去稳定性，而后脱离的胶粒相凝聚颗粒逐渐增大，形成絮凝体（俗称矾花）。最后在重力作用下沉淀下来，从而去除了钻井废水中有害物质。废水处理过程中，混凝剂的选择、投加量、pH值的控制、搅拌时间等对混凝效果都有明显的影响，这些都不可随意选取，必须通过实验找出合适的条件。混凝法处理钻井废水，对悬浮物质的去除是有效的，但不能有效地去除废水中的污油。因此在混凝沉降处理前，油气田普遍采用二次隔油、人工收油的方法，可较好地解决这一问题。

3.2 钻井废水深度处理工艺

钻井废水经过混凝处理之后，水质会有很大的改善，很多油田在此情况下就进行了排放，但是水质中的CODcr值、硫化物浓度仍然超标严重。主要原因是钻井废水中除含有大量容易混凝处理的悬浮物、

胶体物质外，还含有大量的溶解性小分子有机物，这些有机物用通常的化学混凝法难以去除，必须采用其它方法进行深度处理。才能达到环保作用。目前，国内的污水深度处理有多种方式。本文以氧化法处理钻井废水的原理进行阐述。

氧化法处理工艺即采用H2O2/Fe2+、NaClO、ClO2等氧化剂与化学混凝处理之后的废水进行混合，然后通过一系列的催化氧化作用，除去废水中的部分还原性物质，有效降低废水中的CODcr值。

3.2.1 H2O2/Fe2+催化氧化是把经过混凝处理的钻井废水与H202/Fe2+以H2O23ml/l，FeSO4900mg/L进行充分混合，pH值控制在3~4之间，反应时间为4~5h，可以达到最好的效果。

3.2.2 NaClO与废水的混合，投入量在6mL/L，pH值控制约为7,反应时间为2h左右，可以达到CODcr的去除率为34%但由于NaClO的不稳定性，会导致废水中三氯甲烷和三氯乙烯含量大量增加，容易形成更严重的环境破坏，需要谨慎使用。

3.2.3 ClO2氧化，pH值应控制在3~4，投加量为0.6g/L，反应最佳时间为1h，此情况下CODcr去除率可以达到73.5%，由于ClO2具有较好的稳定性，不会与水中的酚类产生具有怪味的氯酚，不会与腐殖质反应生成致癌物质，净化效果和安全性都非常好，具有良好的应用前景，是当前和今后钻井废除氧化处理应该重点考虑的方式。

4 总结与建议

“减少存量，控制增量”，油田积极开展注水残渣无害化综合治理工作。大力实施绿色低碳发展战略，积极开展“三废”治理工程，是我国油田废水处理倡导的基本原则出发点。为有效达到目的，油田必须采取相应的措施，加强废水处理措施。针对采油污水对环境的破坏，油田应对污水处理站进行工程改造，修建计量站防渗池，及时回收回注钻井、采取上述有效措施对作业废液进行处理，实现采油作业污水零排放。通过推广采油污水除铁降泥、二氧化氯污水处理等降渣新工艺，有效控制废水增量。同时，油田还应持续强化注水残渣堆放场规范化整治工作，对注水残渣堆放场进行改造，实现地面防渗，滤液回收的目标，有力地推动清洁生产。

[1]范晓宇.氧化法深度处理钻并废水的实验研究[D].西南石油学院,2004.