油气田泥浆不落地系统配置方案.docx
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油气田泥浆不落地系统配置方案
油气田泥浆不落地系统
初步设计方案
2015年7月30日
一、背景
1.废弃物的产生
废弃泥浆是石油天然气工业的主要污染源之一。
它是一种含黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系，危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离子（汞、铜、砷、铬、锌及铅）和重晶石中的杂质。
为防止钻井废弃泥浆对环境造成污染，必须对其进行处理。
2.国内排放标准
2.1污水排放标准
污水排放的标准GB-8978-98《污水综合排放标准》和GB-3550－83《石油开发工业水污染物排放标准》。
对比两个标准，GB-3550更加严格，更有针对性，因此我们选择GB-3550石油开发工业水污染物排放标准，第一级标准为执行标准。
石油开发工业水污染物最高容许排放浓度。
有毒重金属
编号
项目
毫克/升
1
汞及其无机化合物（按Hg计）
0.05
2
镉及其无机化合物（按Cd计）
0.1
3
六价铬化合物（按Cr6+计）
0.5
4
砷及其无机化合物（按As计）
0.5
一般有害物质
编号
项目
第一级
第二级
1
PH值
6-9
6-9
2
石油类
10
30
3
悬浮物
100
200
4
挥发性酚
0.5
1
5
硫化物
1
1
6
化学需氧量
100
100
达到上述标准处理后的污水，已经满足GB-8978-98《污水综合排放标准》的II级标准，可以排入城镇排水管网，或者排入GB-3838标准IV和V类水域，但是不得排入GB-3838标准III类水域。
更不能就地排放。
第一类一般工业废弃物不被视为有毒有害物质，允许拉运至一般工业废物堆放场。
贮存处置场要离居民区500m以外。
2.2水基泥浆岩屑
水基泥浆岩屑本身不属于《国家危险废弃物名录》最新版规定的危险品。
泥浆中有害固相属于危险废弃物，在《国家危险废弃物名录》中编号HW08，废物类别属于《废矿物油》，废物代码071-002-08，危险特征为I（毒性）。
二、配套选择
1.目前国内处理方式
根据处理和排放情况的不同，国内外对废弃泥浆有多种处理方法，包括固化处理、MTC技术、化学强化固液分离技术、机械脱水法、焚烧法、喷雾干燥法、回收循环利用法、安全土地掩埋法（又称坑内密封法）、土地耕作法、脱稳干化场处理法、注入安全地层或环行空间法、微生物法等。
其中，固化处理+分离液处理特别适宜废弃泥浆处理。
2.钻井工序
一般井型井身结构设计，直井钻井一开钻头φ311.1mm、表层套管外径φ244.5mm、下入深度大于等于750-800m）；二开钻头φ222.3mm、套管外径φ215.9mm、下深约3500-3700m；水平井钻井一开钻头φ346.6mm、表层套管外径φ273mm、下入深度大于等于500m）；二开钻头φ241.3.9mm、套管外径φ177.8mm、下深约2400-2600m；三开钻头152.4，钻至约3500-4200m，尾管完井。
3.固井废液
3500-4200m井固井总排量100-120方，固井液：
水泥污水及泥浆混合液，废弃物、回收利用泥浆及处理液
井段
岩屑
泥浆
数量m3
主要有物质
总量m3
主要有害物质
固化量m3
回收利用液体
直井
一开
40.2
重金属、COD、BOD
约200
COD、BOD、重金属、难溶有机物、油
约30-40
大部分转化二开泥浆
直井
二开
135.5
重金属、COD、BO品D
约360
COD、BOD、重金属、难溶有机物、油
约60-80
多余泥浆及处理液全部回收利用
合计
175.7
120
水平井一开
72.8
重金属、COD、BOD
50
COD、BOD、重金属、难溶有机物、油
约50-70
大部分转化二开泥浆
水平井二开
154.9
重金属、COD、BOD
约400
COD、BOD、重金属、难溶有机物、油
约40-60
多余泥浆及处理液全部回收利用
水平井三开
30.8
重金属、COD、BOD
约300
COD、BOD、重金属、难溶有机物、油
约30
合计
258.5
160
岩屑计算方式：
直井段井径扩大15%，水平段井径扩大30%，含水65%左右。
泥浆固化计算方式：
固井混浆和除砂器、除泥器、离心机排出的废泥浆、沉砂罐排出的沉砂经过固液分离后的固相总和。
4.废弃泥浆及岩屑固化处理流程
钻井作业经振动筛、除沙器、离心机分离出的废弃钻屑液、泥浆、废水，经螺旋输送机送至分散切割均料装置。
钻井作业至岩屑层时出料以钻屑和钻井液为主，用软管抽吸泵送至岩屑分离机，滤出液经管道直接送至钻井液循环箱回用于生产，岩屑收集送至制砖装置或填埋。
钻井作业至泥浆层时出料以泥浆和钻井液为主，用泵经管道混合器加破胶剂、助凝剂药送至混凝罐进行破胶、絮凝，使泥浆中的液相和固相分离，进干燥机或压滤机进行初级泥水分离，泥饼收集送至。
滤出液提升至集中填埋，分离液进入高效一体机，高效一体机集氧化、还原、絮凝、气浮和HS—ACF—Fenton于一体，进而达到分解、脱稳、络合、吸附、凝聚、浮除、沉淀等目的，出水经过滤后可直接送入市政污水处理厂作进一步处理，也可经陶瓷膜过滤进一步去除污染物，再经吸附净化装置，使出水达到国家排放标准，达标排放或回用于生产。
分离出的岩屑和泥饼收集按比例添加石子、水泥、固化剂，进搅拌均匀送至制砖机成型制砖或加固化剂固化后填埋。
4.1、?
工艺流程图
4.2、工艺技术说明及装备相关参数：
1）泥浆收集、切割均料
技术说明：
由于钻井作业废弃的岩屑、沙、泥浆颗粒相差大（约8mm－0．05mm），岩沙几乎没流动性，钻井生产作业时产生的泥浆量波动性大，少则每小时0.5m3多时15m3，用水泵无法收集抽送。
工艺选用螺旋输送机收集抽送废弃泥浆，并采用调速电机调节螺旋转速，满足泥浆量波动特性。
用切割均料机把岩屑、沙颗粒径控制到≤1mm，并搅均便于后续抽送及设备的稳定运行。
特点及优势：
一体化、密闭式设计，解决了岩屑大颗粒对设备的破坏，经螺旋输送切割均料，无需人工辅助泥浆能达到流动抽送的要求，为后续处理提供方便。
主要技术参数：
输送、切割量：
20m3/h
输送、切割粒径：
≤100mm
装备配置功率：
11.5kw
主体设备：
螺旋输送机
处理能力：
20m3/h
规格：
φ400×8000mm
电机功率：
3kw 防爆、调速控制
材质：
组合件
数量：
2套
切割均料机
处理能力：
15m3/h
型号：
XDQG-15-Ⅱ
电机功率：
7.5kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1套
2）岩屑液分离
技术说明：
钻井作业中随着钻探深度及地质变化，钻至岩屑层时带出的泥砂浆，以岩屑、砂、钻井液为主。
用絮凝剂很难使水的岩屑成絮凝块，所以用一般的泥水分离设备（如板框压滤机、卧螺离心机等）很难达到岩屑、砂、钻井液的分离。
此工艺主要是切割均料机处理出来岩屑液，用砂浆自吸泵至岩屑分离装置，此装置集离心分离及过滤于一体，能有效地把≥0.05mm岩屑分离出来，分离出来的钻井液完全能达到回用至生产工艺的要求。
分离出来的岩屑含水量低，送至后道固废处理段加固化剂制砖。
特点及优势：
不加任何药剂，达到固液分离。
分离液百分之百回用于生产工艺，节约生产成本的同时大大降低排污量，减少运行费用。
主要技术参数：
处理能力：
20m3/h
滤出液含固率：
≤2%
分离出岩屑含水率：
≤22%
主体设备：
岩屑分离机
处理能力：
20m3/h
型号：
XDFL-950
电机功率：
7.5kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1套
砂浆自吸泵
处理能力：
15m3/h
型号：
XY75A-2
电机功率：
7.5kw 防爆
材质：
组合件
数量：
2台
带式输送机
处理能力：
10m3/h
型号：
XDSS-100/200-S
电机功率：
2.2kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1台
3）、泥水分离
此工艺主要流程为:
将钻井过程中排放的废弃泥浆通过泥浆收集箱，用泵提升送至岩屑分离装置，先把大颗粒及沙状岩屑分离收集，泥水贮存调节箱。
用泵提升至破乳混凝罐，用干粉投加机定量加破乳、助凝药。
混凝液自流至干燥机进行固液分离，分离出来的泥饼及岩屑输送带至收集点，加固化剂进行无害化处理。
滤出液进入后续净化处理装置。
特点及优势：
药剂集混凝、助凝于一体，并直接用干粉形式投加。
操作简单，运行稳定，宜自动化控制。
干燥机集过滤及甩干于一体，能连续进料、出泥，泥饼含水率低，滤出液含固率低，清澈透明。
运行功率低，滤桶自动冲洗，操作简单。
主要技术参数：
处理能力：
7m3/h
滤出液含固率：
≤0.05%
泥饼含水率：
≤20%
主体设备：
干燥机
处理能力：
7m3/h
型号：
XDGZ-1500
电机功率：
5.5kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1套
混凝搅拌筒
处理能力：
10m3/h
规格型号：
φ1200×1500mm
电机功率：
3kw 防爆
材质：
Q235防腐
数量：
1台
加药装置
处理能力：
250kg/h
规格型号：
：
MC-1000L
电机功率：
1.5kw 防爆
材质：
组合件
数量：
2套
4）、废水净化处理
此工艺主要为高效一体机、陶瓷膜过滤器、吸附净化罐等设备。
高效一体机采用高电压、小电流的脉冲供电方式，自动切换电极。
对废水进行氧化、还原、絮凝、气浮和HS—ACF—Fenton于一体，进而达到分解、脱稳、络合、吸附、凝聚、浮除，共沉淀等作用。
陶瓷膜过滤器是一种抗污染膜，集沉淀、过滤于一体。
特点及优势：
高效一体机和陶瓷平板膜过滤器组合，针对钻井泥浆的特点，结合前道工艺添加药剂对PH的调节，无需调节PH值，能达到氧化、还原、絮凝、气浮和HS—ACF—Fenton工艺净化水的目的。
节省了调节PH值所需的酸、碱及絮凝剂。
整套装备一体化、自动化运行，处理效果稳折、操作简单、维护方便。
主体设备：
高效一体机
处理能力：
5m3/h
型号：
XDGX-8
电机功率：
15kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1套
陶瓷平板膜过滤器
处理能力：
5m3/h
规格型号：
XDTC-8
电机功率：
5.5kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1套
吸附净化罐
处理能力：
5m3/h
规格型号：
￠1600×3000mm
材质：
组合件
数量：
1套
提升泵
型号：
50QW30-15-14
电机功率：
2.2kw 防爆
材质：
组合件
数量：
2台
自吸泵
型号：
50ZX12.5-32
电机功率：
3kw 防爆
材质：
组合件
数量：
2台
5）、固废无害化处理
岩屑液、泥浆分离出来的钻屑、沙、泥饼，收集按比例加入水泥、固化剂混合搅匀成砼。
砼经输送系统传运汽车。
主体设备：
和料搅拌机
处理能力：
5m3/h
型号：
IS500
电机功率：
15kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1套
带式输送机
处理能力：
10m3/h
型号：
DTL-100/200-S
电机功率：
2.2kw 防爆
材质：
组合件
数量：
1台
6）、电器及自动化控制
以满足整体工艺对设备运行及常规操作要求，提高工艺和运行的自动化程度为基本原则，结合现场实际条件，进行本工程的电气、仪表及自控部分设计。
针对本工程在钻井作业，整套工艺装备电机、电控柜全采用防爆型，以消除安全隐患。
且现场分布多个电气仪表自控设备，根据我公司的经验和目前国内自动化水平，采用智能化、集散化控制方案（DCS控制系统）。
系统可实现对水泵电机、检测仪器仪表及其它数据进行计量、监测、存储、分析及控制，通过本身的接口与计算机控制的自动化系统进行通信，实现智能化。
本工程主要分三部分，就地数据采集控制部分，设备仪表配电部分，控制数据采集监控部分。
就地数据采集控制部分主要功能：
1）对水泵电机等设备的就地控制和状态显示。
2）通过各种传感器对现场工艺参数的采集，并远传至控制室，实现数据采集。
设备仪表配电部分主要功能：
1）对现场设备提供配电。
控制数据采集监控部分主要功能：
1）对现场的设备状态和工艺参数的集中采集和数据处理，形象显示。
2）控制现场设备的自动运行，并实现紧急状态下的手动强制起停。
3）作为更高一级系统的数据远传接口，例如以网络的数据监控。
4）中央控制室上位机全自动控制，大屏显示，并实现对检测数据的存储、统计及打印。
供电系统
电源
处理站用电电压采用交流380V。
供电按三级负荷考虑，采用一路电源。
进户线缆（接入控制制柜部分线缆）供电、照明、防雷接地及功率因数补偿措施由厂方统一考虑。
低压配电系统
根据技术发展，电控智能化、集散化控制方案已被我国越来越多的企业在改造或新建的项目中所应用。
它可以对水泵电机进行控制、监测和计量，通过它本身的接口可与计算机控制的自动化系统进行通信，实现智能化。
电缆采用直埋与穿管相结合的敷设方式；电缆出电缆沟后穿管敷设，外露部分穿金属软管；穿线钢管进行热镀锌防腐处理。
动力和控制设备
在控制室设置电源开关柜、动力控制柜。
为便于集控制制，于控制室设置上位机，每台电气设备根据需要于中央控制室进行“手动”和“自动”两种方式操作。
为便于调试、维修，每组设备根据需要于现场设置机旁操作箱，使操作人员能于现场就地操作。
电源开关柜采用GGD低压配电柜。
柜上设置测量电流的指针式电流表、测量电压的指针式电压表、刀熔开关、DZ型自动空气断路器（作热过载和短路保护）等电气元件。
分别控制动力控制柜、自控柜及照明等。
动力控制柜为磁力启动电机控制柜，分别控制各用电设备。
每台电机均设置了短路保护、过载保护和失压保护。
根据需要在每组机电设备旁设置现场操作箱，以便在现场操作及检修，在现场操作箱上设置紧急停止按钮，保障检修时的人身安全及避免损坏机电设备。
5.设备布局
所有设备沿着井队泥浆罐和固控设备平行摆放，共分4个橇，第一个：
收集切割橇、第二个：
岩屑、泥浆液相分离橇、第三个：
液相处理橇、第四个：
电控、值班室。
二个储箱：
一个相液收集回流、清水储存箱、固体收集箱。
设备最终布置要根据井场情况进行布置。
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