一、技术领域：

本发明涉及油气田钻井废弃物四相固液分离随钻处 理的工艺技术，尤其是一种钻井废弃物四相固液分离方法。

二、背景技术：

油气田钻井废弃物是钻井岩屑、钻井泥浆、钻井污 水和少量污油的混合物，是一种相当稳定的胶态悬浮体系，含有粘土、 加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等，危害环境的主要化 学成分有烃类、盐类、各类聚合物、重金属离子、重晶石中的杂物和沥 青等改性物，这些污染物具有高色度、高石油类、高COD、高悬浮物、 高矿化度等特性，是石油勘探开发过程中产生的主要污染物。油气田每 钻完一口井，都要在原地丢下一个废弃的泥浆池。一个油气田有成千上 万口井，就有成千上万个废弃物泥浆池，每个泥浆池中的钻井废弃物少 则有几百方，多则有几千方。这些废弃物若在井场堆放或掩埋，一旦被 雨水浸泡、河流冲刷，就会对周围的土壤、水源、农田和空气造成十分 严重的污染。对钻井废弃物中钻井岩屑、钻井泥浆、钻井污水和污油四 相进行分离后，有利于分类处理和综合利用，为实现随钻和根治钻井废 弃物污染创造先决条件，具有重大现实意义。

在此之前，大部分油气田都采用了对钻井废弃物固化填埋的 方法对钻井废弃物进行处理。实际上，固化法就是向钻井废弃物中加入 大量的固化剂(占废弃物总量的1/3左右)，使其中的水分被吸附固化 成假土壤后就地掩埋。所加入的固化剂主要有：粉煤灰、石灰、水泥、 水玻璃等。这就大大地增加了废弃物的总量和综合利用的成本。更严重 的是，掩埋后废弃物的浸出液油、COD、色度难于达标，仍然会对地下 水产生严重的污染。本公司发明的钻井压裂作业废液处理工艺及钻井压 裂废液处理撬装一体化装置专利(专利证书号ZL200420059478.3和实 用新型专利ZL200420059478.3)成果，针对废液经破稳、絮凝、气浮、 压滤、氧化、过滤吸附预处理，使污水主要污染物指标达到回注、回灌 安全地层或达标排放目标。钻井废弃物四相固液分离方法是钻井压裂作 业废液处理工艺的前期处理技术。

三、发明内容：

本发明的目的是提供钻井废弃物中钻井岩屑、钻井 泥浆、钻井污水和污油四相固液分离后，分类处理，综合利用的一种钻 井废弃物四相固液分离方法，它克服了其它技术存在的落地事后处理的 缺点，预先控制，以最终消灭钻井泥浆池污染和减少占地为目标，实现 从井口返出的钻井废弃物在落地之前进行随钻处理，也可以将废弃泥浆 池中的废弃泥浆稀释后再进行处理。工艺原理是根据组成钻井废弃物的 颗粒粒径大小和性质不同，依次清洗分离出岩屑、沉降污泥压成泥饼、 滤液形成污水、上浮污油自动溢流排出，使组成钻井废弃物的四相得以 分离，为后续分类再处理与综合利用创造条件，从而实现钻井废物不落 地环保要求。钻井废弃物固液分离装置流程分五个单元组合而成：第一 处理单元为钻井废弃物收集输送系统；第二处理单元是三级岩屑、污泥、 污油、污水分离循环清洗系统；第三处理单元是泥浆脱稳固液分离系统； 第四单元是加药系统；第五单元是配电和自动化控制系统。通过上述装 置流程处理，实现了钻井废弃物岩屑、污泥、污水、污油的四相分离和 岩屑的清洗达标。

第一处理单元为钻井废弃物收集输送系统。由二套串联的螺旋式输 送器组成，第一套螺旋输送器用于接收钻井振动筛排出的废弃物，水平 放置，其上部组装带有喇叭口的导泥槽，出口与第二套螺旋输送器的进 口动连接，第二套螺旋输送器出口连接到第二单元的振动筛洗砂器进 口，放置倾角与地面水平夹角不大于35°，钻井振动筛排出的废弃物落 入第一套螺旋输送器上口收集输送并通过第二套螺旋输送器提升到第 二单元的震动清洗筛上。

第二处理单元是岩屑、污泥、污油、污水分离清洗系统。分三级清 洗分离，钻井废弃物第一级用钻井污水循环冲洗，第二级用处理后的净 化污水循环冲洗，第三级用清水循环冲洗。每一级从钻井废弃物中洗出 的污油泥水都能通过污油泥水沉降分离器将污泥颗粒沉降排出，中部污 水经挡板隔油后进入污水箱实现循环清洗利用，最上部漂浮的污油经溢 流堰板进入污油箱，清洗后大颗粒岩屑通过一级振动筛到二、三级螺旋 输送器提升排出。第二处理单元具体的流程是：从第一单元第二套螺旋 输送器提升上来的钻井废弃物落在第一级振动筛洗砂器上，震动筛上部 装有平行向下喷射的水咀，冲洗喷淋在振动前行且粘附着泥浆的岩屑 上，震动筛网采用40目及以上不锈钢网，钻井废弃物在震动筛网上通 过喷淋和震动，将粘附在岩屑上的泥浆脱落洗掉，使泥浆水和细小的颗 粒漏在振动筛下方的污油泥沉降分离器中，上部岩屑排出后进入第二级 清洗系统。污油泥水沉降分离器分离出的污水经离心泵增压后作为一级 清洗用水喷淋在振动筛上循环使用，下部沉降污泥颗粒经污泥泵排出进 入第三单元，中部污水经挡板隔油后进入污水箱实现循环清洗利用，最 上部漂浮的污油经溢流堰板进入污油箱。第一级喷淋水水源采用钻井泥 浆池或罐中的污水，过程不加任何药剂，能保证钻井污水不改性，清洗 排放的污水能满足钻井回用要求。

经一级清洗离开振动筛的岩屑落入第二级固液四相分离清洗器中， 岩屑在这里随螺旋推进装置上升在清洗搅拌喷淋室中又受到含有破稳 剂、混凝剂等药品的预处理水的喷淋，使其所粘附的剩余泥浆有害物质 得到清除，岩屑随螺旋推进装置自动提入第三级进行清水循环冲洗。洗 后污油泥水通过清洗搅拌喷淋室滤网进入其下方的污油泥水沉降分离 器中，污油泥水沉降分离器下部沉降污泥经排污管泵入第三处理单元， 沉降后的污水经中部挡板隔油后溢流槽进入水箱，经泵增压作为第二级 喷淋水循环使用，最上部漂浮的污油经溢流堰板进入污油箱。经二级螺 旋砂水分离器排出的岩屑落入第三级固液四相分离清洗器中，岩屑在这 里随螺旋推进装置上升在清洗搅拌喷淋室中又受到清水的喷淋搅拌，使 其所粘附的可容性盐类和少量有害物质进一步得到清除，岩屑随螺旋推 进装置自动提出外运利用。洗后污油泥水通过清洗搅拌喷淋室滤网进入 其下方的污油泥水沉降分离器中，污油泥水沉降分离器下部沉降污泥经 排污管泵入第三处理单元，沉降后的污水经中部溢流槽进入水箱，经泵 增压作为第三级喷淋水循环使用，最上部漂浮的污油经溢流堰板进入污 油箱。经清洗后，岩屑脱出，浸出液的污染物指标达到国家标准的要求， 可作为建筑材料或用来硬化井场地面综合利用。

第三处理单元是泥浆脱稳固液分离系统，由泥浆脱稳搅拌罐、溶药 搅拌罐、加药计量泵、污泥加压泵、压滤机和管线阀门构成；其工作流 程是从第二单元污油泥水沉降分离器下部沉降的污泥经排污管泵入泥 浆脱稳搅拌罐中，在这里污泥浆水经过加药、搅拌、脱稳、絮凝后用污 泥加压泵泵入压滤机，固相被强制分离压成泥饼干化利用，压滤机脱出 的污水作为预处理水一部分作为一、二级清洗水补充回用，多余污水进 入后续污水处理系统达标处理；通过上述流程处理，实现了岩屑、污泥、 污水、污油四相分离。

第四单元是加药系统。包括加药搅拌、计量泵和管线等。

第五单元是配电和自动化控制系统。

钻井废弃物固液分离装置流程由五个单元组合而成，这五个单元可 以整体撬装成一体化设备，能满足钻井移动单井作业。

本发明的意义是：以最终消灭钻井泥浆池污染和减少占地为目的， 它可以对从井口返出的钻井废弃物在落地之前进行随钻处理，也可以将 废弃泥浆池中的废弃泥浆稀释后再进行分类处理，实现无害化综合利 用。整体工艺技术能做到从钻井废弃物中分离出的岩屑被清洗干净后可 作为混凝土骨料加以利用；清洗岩屑产生的泥浆水经加药、脱稳、絮凝、 固液分离后形成泥饼干化利用；分离出的污水循环使用或为继续处理达 标创造条件，污油回收利用。

四、附图说明：

图1为一种钻井废弃物四相固液分离方法的工艺流 程图

五、具体实施方式：

本发明采用预先控制，以最终消灭钻井泥浆池 污染和减少占地为目标，实现从井口返出的钻井废弃物在落地之前进行 随钻处理，也可以将废弃泥浆池中的废弃泥浆稀释后再进行处理。工艺 原理是根据组成钻井废弃物的颗粒粒径大小和性质不同，依次清洗分离 出岩屑、沉降污泥压成泥饼、滤液形成污水、上浮污油自动溢流排出， 使组成钻井废弃物的四相得以分离，为后续分类再处理与综合利用创造 条件，从而实现钻井废物不落地环保要求。

钻井废弃物固液分离装置流程分五个单元组合而成：第一处理单元 为钻井废弃物收集输送系统；第二处理单元是三级岩屑、污泥、污油、 污水分离循环清洗系统；第三处理单元是泥浆脱稳固液分离系统；第四 单元是加药系统；第五单元是配电和自动化控制系统。通过上述装置流 程处理，实现了钻井废弃物岩屑、污泥、污水、污油的四相分离和岩屑 的清洗达标。

第一处理单元为钻井废弃物收集输送系统。由二套串联的螺旋式输 送器组成，第一套螺旋输送器用于接收钻井振动筛排出的废弃物，水平 放置，其上部组装带有喇叭口的导泥槽，出口与第二套螺旋输送器的进 口动连接，第二套螺旋输送器出口连接到第二单元的振动筛洗砂器进 口，放置倾角与地面水平夹角不大于35°，钻井振动筛排出的废弃物落 入第一套螺旋输送器上口收集输送并通过第二套螺旋输送器提升到第 二单元的震动清洗筛上。

第二处理单元是岩屑、污泥、污油、污水分离清洗系统。分三级清 洗分离，钻井废弃物第一级用钻井污水循环冲洗，第二级用处理后的净 化污水循环冲洗，第三级用清水循环冲洗。每一级从钻井废弃物中洗出 的污油泥水都能通过污油泥水沉降分离器将污泥颗粒沉降排出，中部污 水经挡板隔油后进入污水箱实现循环清洗利用，最上部漂浮的污油经溢 流堰板进入污油箱，清洗后大颗粒岩屑通过一级振动筛到二、三级螺旋 输送器提升排出。第二处理单元具体的流程是：从第一单元第二套螺旋 输送器提升上来的钻井废弃物落在第一级振动筛洗砂器上，震动筛上部 装有平行向下喷射的水咀，冲洗喷淋在振动前行且粘附着泥浆的岩屑 上，震动筛网采用40目及以上不锈钢网，钻井废弃物在震动筛网上通 过喷淋和震动，将粘附在岩屑上的泥浆脱落洗掉，使泥浆水和细小的颗 粒漏在振动筛下方的污油泥沉降分离器中，上部岩屑排出后进入第二级 清洗系统。污油泥水沉降分离器分离出的污水经离心泵增压后作为一级 清洗用水喷淋在振动筛上循环使用，下部沉降污泥颗粒经污泥泵排出进 入第三单元，中部污水经挡板隔油后进入污水箱实现循环清洗利用，最 上部漂浮的污油经溢流堰板进入污油箱。第一级喷淋水水源采用钻井泥 浆池或罐中的污水，过程不加任何药剂，能保证钻井污水不改性，清洗 排放的污水能满足钻井回用要求。

经一级清洗离开振动筛的岩屑落入第二级固液四相分离清洗器中， 岩屑在这里随螺旋推进装置上升在清洗搅拌喷淋室中又受到含有破稳 剂、混凝剂等药品的预处理水的喷淋，使其所粘附的剩余泥浆有害物质 得到清除，岩屑随螺旋推进装置自动提入第三级进行清水循环冲洗。洗 后污油泥水通过清洗搅拌喷淋室滤网进入其下方的污油泥水沉降分离 器中，污油泥水沉降分离器下部沉降污泥经排污管泵入第三处理单元， 沉降后的污水经中部挡板隔油后溢流槽进入水箱，经泵增压作为第二级 喷淋水循环使用，最上部漂浮的污油经溢流堰板进入污油箱。经二级螺 旋砂水分离器排出的岩屑落入第三级固液四相分离清洗器中，岩屑在这 里随螺旋推进装置上升在清洗搅拌喷淋室中又受到清水的喷淋搅拌，使 其所粘附的可容性盐类和少量有害物质进一步得到清除，岩屑随螺旋推 进装置自动提出外运利用。洗后污油泥水通过清洗搅拌喷淋室滤网进入 其下方的污油泥水沉降分离器中，污油泥水沉降分离器下部沉降污泥经 排污管泵入第三处理单元，沉降后的污水经中部溢流槽进入水箱，经泵 增压作为第三级喷淋水循环使用，最上部漂浮的污油经溢流堰板进入污 油箱。经清洗后，岩屑脱出，浸出液的污染物指标达到国家标准的要求， 可作为建筑材料或用来硬化井场地面综合利用。

第三处理单元是泥浆脱稳固液分离系统，由泥浆脱稳搅拌罐、溶药 搅拌罐、加药计量泵、污泥加压泵、压滤机和管线阀门构成；其工作流 程是从第二单元污油泥水沉降分离器下部沉降的污泥经排污管泵入泥 浆脱稳搅拌罐中，在这里污泥浆水经过加药、搅拌、脱稳、絮凝后用污 泥加压泵泵入压滤机，固相被强制分离压成泥饼干化利用，压滤机脱出 的污水作为预处理水一部分作为一、二级清洗水补充回用，多余污水进 入后续污水处理系统达标处理；通过上述流程处理，实现了岩屑、污泥、 污水、污油四相分离。

第四单元是加药系统。包括加药搅拌、计量泵和管线等。

第五单元是配电和自动化控制系统。

钻井废弃物固液分离装置流程由五个单元组合而成，这五个单元可 以整体撬装成一体化设备，能满足钻井移动单井作业。