一种钻井岩屑的分类处理工艺的制作方法

本发明涉及油气田，更具体的是涉及油气田钻井废弃物处理。

背景技术：

1、在页岩气开采时，钻进过程需根据不同的钻进深度和地质条件而注入不同类型的钻井液以润滑钻头，并将钻井液作为载体将钻进岩屑带至地面，由此产生了大量的钻井岩屑废弃物。常用的钻井液有水基、合成基和油基，产生的水基钻井岩屑属于一般工业固体废物。

2、申请号cn202010609409.9公开了钻井水基岩屑处理系统，包括加药预处理系统、筛分系统、压滤系统和水处理站；所述加药预处理系统包括水基岩屑暂存池和预处理池；所述筛分系统包括高频振动筛、冲洗水管路系统、筛上物运输车辆和泥浆暂存池；所述压滤系统包括浓缩池、泥浆泵池、厢式隔膜压滤机、泥饼仓和压滤水储存池；所述水处理站与压滤水储存池相连，且水处理站用于处理压滤水。该发明的处理系统能处理钻井水基岩屑，能实现固液完全分离，固体能运送到砖厂和水泥厂作原料，液体经过水处理设施处理达标后进行回用，能实现无害化处理利用钻井水基岩屑，能保护环境。

3、上述专利存在的问题是:第一，将岩屑暂存于预处理池中，充分混合后投加了生石灰，生石灰作用是吸收岩屑的水分，降低含水率，但这也增大了的岩屑的总体积，扩大了需要处理的岩屑总量(需要处理的岩屑总量大)；第二，在两级振动筛处理后，液相的岩屑泥浆需要进一步处理，工艺中首先存放于浓缩池内，之后通过压滤机进行脱水，压滤后的液相将进行回用，而固相则外运处置。但在实际运行中，对于钻井深度较深时，将采用聚磺体系钻井泥浆，其附着于岩屑表面，难以通过压滤机进行分离，所以在钻井后期，压滤机的分离效果降低，在压滤后的固相含水率无法达到处置标准，仍然需要投加大量生石灰吸收其中的水分(聚磺体系钻井泥浆附着在岩屑表面，难以分离，仍需要大量生石灰吸收其中的水分，导致岩屑总量大)；第三，压滤后的液体将返回预处理池或高频振动筛进行重复利用，但这两个处理环节的用水量较少，所以产生的液相更多的是进行了外运处置。现场真正需要大量用水的环节实际是井队配制钻井液，但由于在一开始就向岩屑中投加了大量的生石灰药剂，对压滤水水质产生了影响，井队往往难以对该部分压滤水进行重复利用(生石灰药剂会对压滤水水质产生影响，导致该水不能重复利用)。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述由于一开始向岩屑中加了大量生石灰药剂，导致需要处理的岩屑总量大，此外，聚磺体系钻井泥浆附着在岩屑表面，难以分离，仍需要大量生石灰吸收其中的水分，导致岩屑总量进一步增大，再者生石灰药剂还会对压滤水水质产生影响不能重复利用的问题(钻井岩屑处置过程复杂成本较高，且压滤水难以回用的问题)，本发明提供一种钻井岩屑的分类处理工艺。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种钻井岩屑的分类处理工艺，所述分类处理工艺包括水基泥岩浆快速钻井岩屑处理阶段，聚合物钻井岩屑处理阶段及聚磺钻井岩屑处理阶段；

3、水基泥岩浆快速钻井岩屑处理阶段包括如下步骤：

4、步骤1、水基泥浆携带钻井岩屑从井口出来，经过泥浆循环系统分离出废弃钻井岩屑；

5、步骤2、废弃钻井岩屑进行压滤，压滤后的滤液用于配制钻井液；

6、步骤3、压滤后的滤饼进行外运处置或生物处理(压滤后的滤饼转移至处理池中，进行外运处置或微生物无害化处理)；

7、聚合物钻井岩屑处理阶段包括如下步骤：

8、步骤a、水基泥浆携带钻井岩屑从井口出来，通过泥浆循环系统分离，干岩屑暂存后外运，废弃钻井岩屑则进入浓缩池；

9、步骤b、经浓缩池后产生表面液体和底物，底物进行压滤(底物进入到压滤机中进行压滤)；

10、步骤c、底物进行压滤后收集压滤液与表面液体用于配制钻井液；

11、步骤d、压滤后的滤饼进入暂存池，测定滤饼的含水率，后外运或生物处理；聚磺钻井岩屑处理阶段包括如下步骤：

12、步骤a、聚磺泥浆携带钻井岩屑从井口出来，通过泥浆循环系统进行分离，干岩屑暂存后外运，废弃钻井岩屑存放转运罐中；

13、步骤b、将转运罐中废弃钻井岩屑转移至浓缩池中；

14、步骤c、在浓缩池中投加水泥或生石灰，搅拌均匀，并(在岩屑暂存场)放置，使其含水率降低至70％以下；

15、步骤d、将脱水后岩屑转移至砖厂进行资源化处理。

16、本技术的技术方案中，钻井岩屑分为三个阶段分别进行处理，在钻井初期，使用空气或清水钻井液，所产生的岩屑为水基泥浆快速钻井岩屑，随着钻井液体系转换，逐步使用了聚合物钻井液，所产生的岩屑为聚合物钻井岩屑，而在水基钻井的末端，会使用聚磺体系钻井液，所产生的岩屑为聚磺钻井岩屑。通过对钻井固体废弃物连续监测发现，水基泥浆快速钻井阶段的岩屑中有机污染物含量更低，且残余的有机物可生化性较强，经过脱水和微生物处理后可实现无害化要求，聚合物钻井岩屑中污染含量和处理难度会逐步升高，而聚磺钻井阶段岩屑，由于残留有聚磺体系泥浆，通过压滤处理难以有效降低岩屑中的含水率，故采用生石灰或水泥进行岩屑脱水。此外，为保证聚磺岩屑的环境安全性，将岩屑送至烧结砖厂通过高温进行资源化处理，对三类岩屑进行分类管理处置，提高了处理效率，降低处置成本。

17、水基泥岩浆快速钻井岩屑处理阶段产生的岩屑，经过泥浆循环系统分离出钻井岩屑，存放于转运罐中，将钻井岩屑直接通过压滤机脱水，岩屑的含水率即可达到要求，由于脱水过程未添加任何破胶剂，压滤的出水能够完全回用于配置钻井液，经过脱水后的滤饼，其中的有机污染物较低，且可生化强，采用微生物可达到处理效果，对滤饼采用微生物方法进行原位处理，可在钻井现场修建钻屑生物处理池，经过压滤脱水后的岩屑(滤饼)直接进行生物处理，经过长时间检测分析，在非聚磺阶段的钻井岩屑，重金属和有机物基本不会出现超标情况，通过微生物处理后可直接作为土壤利用，大大降低了转移和处理的费用。

18、在聚合物钻井阶段所产生的岩屑，经过泥浆循环系统分离出钻井岩屑，存放于浓缩池中，钻井岩屑在浓缩池中产生表面液体和底物，底物进行压滤，岩屑的含水率可大幅度降低，该处理过程可不添加任破胶剂，压滤的出水能够完全回用于配制钻井液。但如果经过压滤脱水后的固相含水率可能仍然较高，通过向其中投加生石灰或水泥进一步降低含水率，固相的处理过程可进行外运或采用微生物进行处理。

19、聚磺钻井液钻井阶段所产生的岩屑，通过钻井岩屑取样检测，其中有机污染物较快速钻井阶段更高，仅仅采用场内处理方法存在一定环境风险，为控制岩屑的环境风险，需通过制备烧结砖的高温过程去除岩屑中的有机污染物；聚磺钻井岩屑对于钻井中废水的附着力大大增加了，通过现场试验验证，经过破胶后压滤的脱水效果不理想，所以向浓缩池中投加水泥或石灰可直接达到降低岩屑含水率的效果，且快速有效，也更符合钻井的进度要求；聚磺泥浆钻井时，泥浆循环系统分离出的钻屑含水率大于80％，且钻屑污染物浓度高，通过暂存池收集，可向其中投加泥浆改性剂(包括pac、混凝剂等)，改变泥浆性能，再投加水泥或石灰，根据烧结砖资源化承包商的要求，所接收的岩屑含水率应低于65％，否则在资源化烧结的过程中可能会影响最终烧结砖的质量，经过试验验证，生石灰和水泥按照本发明中限定的量投加，即可达到含水率低于65％的要求。

20、进一步的，步骤2中废弃钻井岩屑压滤后含水率低于70％。在快速钻井阶段所产生的岩屑，对于液体的附着力较低，在无需投加破胶剂的条件下，直接通过压滤机进行脱水，此阶段的岩屑可通过这种方式达到低于70％的含水率的效果，且通过压滤的水可直接应用于重新配制钻井液，70％含水率的岩屑也满足后续生物处理的需要。

21、进一步的，步骤d中，测定滤饼含水率，当含水率高于70％以上时，向滤饼中投加生石灰或水泥，使滤饼的含水率低于65％。

22、更进一步的，步骤d中投入的水泥的用量为100方滤饼中加入4-7吨的水泥。

23、更进一步的，步骤d中投入的生石灰的用量为100方滤饼中加入7-9吨的生石灰。

24、更进一步的，步骤d中，向滤饼中投加生石灰或水泥前投加泥浆改性剂(使滤饼分层，产生表面液体和底物，并弃置表面液体)，泥浆改性剂为pac或混凝剂，泥浆改性剂的投加量为每100方滤饼1～7吨泥浆改性剂。

25、进一步的，步骤c中，在向浓缩池中投加水泥或石灰前向废弃钻井岩屑中投加泥浆改性剂(使废弃钻井岩屑分层，产生表面液体和底物，并弃置表面液体)，泥浆改性剂为pac或混凝剂，泥浆改性剂的投加量为每100方废弃钻井岩屑0～3吨泥浆改性剂。

26、进一步的，步骤c中，水泥的用量为100方废弃钻井岩屑中加入4-7吨的水泥。

27、进一步的，步骤c中，生石灰的用量为100方废弃钻井岩屑中加入7-9吨的生石灰。

28、本发明的有益效果如下：

29、1、本发明通过对钻井岩屑的分类处理，水基泥浆快速钻井阶段的岩屑经处理后从污染特性上不再必须通过砖厂高温处理，节省了钻屑处置费用；

30、2、本发明将易于分离的快速钻井液岩屑直接进行固液分离，不再进行药剂投加量，减低岩屑体积，且在现场通过微生物进行处理后，减少了需转运砖厂进行资源化处理的岩屑总量，降低岩屑处理成本；

31、3、本发明将前段钻井岩屑直接通过压滤进行脱水，减少了破胶剂的投加量，使得压滤液更易于被井队循环系统进行重复使用，减少了钻井过程的用水量，达到节水的目的；

32、4、本发明的聚合物钻井岩屑处理工艺中，进行了压滤处理后，再根据固相含水率投加药剂，尽可能减少药剂的使用量；

33、5、本发明的聚磺钻井岩屑处理工艺中，直接投加水泥或生石灰，降低岩屑含水率，缩短处理工艺流程；

34、6、本发明通过钻屑分类管理处置后，不再将钻井岩屑全部运输至烧结砖厂进行资源化处理，砖厂对于岩屑的掺烧比例等参数更加统一、恒定，不用再根据岩屑性质的不同进行参数调整，提高了烧结砖的良品率。