韓重蓮 大慶油田采油工程研究院

廢棄油基完井液的無害化處理

韓重蓮 大慶油田采油工程研究院

選擇固化法進(jìn)行實驗研究，以COD、油類物質(zhì)含量、金屬含量、pH值為考核指標(biāo)，分析固化法對油基完井液無害化處理效果。實驗表明，COD、油類物質(zhì)含量、金屬含量隨著固化劑添加量的增加而出現(xiàn)下降，但在繼續(xù)增加添加劑量后下降趨勢則趨于平緩。據(jù)此實驗結(jié)果，提出合理配置固化劑，科學(xué)控制固化劑添加量，配合使用多種無害化處理技術(shù)三種對策，可確保更好的處理效果。

完井液；無害化處理；實驗；固化法

廢棄油基完井液含有油類、各種金屬物質(zhì)、有機物等，整體上屬于環(huán)境刺激類廢棄物質(zhì)，對水質(zhì)、地質(zhì)的破壞作用十分嚴(yán)重。目前大多數(shù)廢棄油基完井液的處理是采用回注地層的方法，該方法不但造成污染而且油類物質(zhì)無法回收利用。因此，為了降低廢棄油基完井液對環(huán)境的污染，促進(jìn)回收利用，對油基完井液進(jìn)行無害化處理具有十分重要的意義。

1 改變廢棄物污染濃度實驗

1.1 實驗方法

實驗選取某油田的廢棄油基完井液各300mL，按照固體、液體質(zhì)量比2%、5%、10%、20%分別加入6g、15g、30g、60g配置的固化劑，均勻攪拌5min，放置在通風(fēng)暢通處干燥7天。

1.2 判定廢棄完井液的指標(biāo)方法

對廢棄油基完井液按照要求進(jìn)行浸提，以純水和pH值為3.2的酸水作為浸提劑，模擬固體廢棄物在地下水浸提、被有害組分污染的過程。以純水浸提得出的液體進(jìn)行pH值測定、COD測定、油類物質(zhì)測定；以pH=3.2的酸水浸提得出的液體測定鉻、銅、鋅等重金屬濃度。

1.2.1 金屬含量的測定方法

廢棄油基完井液浸出液中的鉻含量測定：鉻與二苯碳酰二肼反應(yīng)可以產(chǎn)生紫紅色鉻合物，在波長為540nm處的位置測吸光度，計算鉻含量的公式如下

式中m為校準(zhǔn)曲線上面查看到的鉻的含量（μɡ）；V為水樣的體積（mL）。

廢棄油基完井液中銅、鋅等金屬含量可以采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行測定。根據(jù)不同元素的原子在激發(fā)或電離時所發(fā)射產(chǎn)生的特征光譜波長不同，進(jìn)行定性分析和定量計算，定量關(guān)系如下

式中I為發(fā)射特征譜線的強度；C為待測元素的濃度；a為修正系數(shù)；b為自吸系數(shù)。

1.2.2 油類物質(zhì)含量的測定

對廢棄油基完井液浸出液中的油類物質(zhì)含量的測定采用重量法，采取石油醚等物質(zhì)對試樣中的油類物質(zhì)進(jìn)行萃取，然后蒸發(fā)出去萃取劑后測量萃取物質(zhì)的重量，浸出液中油類物質(zhì)含量的計算方法如下

式中W1為燒杯和油類物質(zhì)的總重量（mg）；V為水樣的體積（mL）；W2為燒杯重量（mg）。

1.2.3 COD含量的測定方法

廢棄油基完井液中COD含量的測量是向水樣中加入硫酸汞除去氯離子，再用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和強酸液，通過加熱回流，水樣中的還原性物質(zhì)則被氧化。用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行回滴，根據(jù)消耗掉的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積可以計算水樣的化學(xué)需氧量。浸出液中的有機物含量的計算公式如下

式中C為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液的濃度（mol/L）；V0為水樣的體積（mL）；V1為滴定空白時消耗的硫酸亞鐵銨的量（mL）；V2為滴定水樣時消耗的硫酸亞鐵銨的量（mL）；數(shù)字8000為換算系數(shù)。

1.2.4 pH值的測定

使用PB—10型酸度計測定浸出液的pH值，可以從儀器上直接讀出準(zhǔn)確的pH值。

1.3 實驗結(jié)果

1.3.1 不同固化劑量對COD的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中COD的變化趨勢如圖1所示。

圖1 浸提液中COD的變化趨勢

由圖1可以看出，廢棄油基完井液進(jìn)行固化處理后浸提液中的COD明顯下降，當(dāng)固化劑添加量增加到5%時，COD出現(xiàn)大幅度下降趨勢。隨著固化劑添加量的增加COD繼續(xù)下降，當(dāng)添加量在10%以后COD下降趨勢趨于平緩。這表明5%的固化添加劑對COD的處理效果較好，且符合經(jīng)濟(jì)效益要求。

1.3.2 不同固化劑量對pH值的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中pH值的變化趨勢如圖2所示。

圖2 浸提液中pH值的變化趨勢

由圖2可以看出，隨著固化劑用量的增加，浸提液中的pH值穩(wěn)定增大，這說明固化劑會導(dǎo)致廢棄油基完井液向堿性轉(zhuǎn)化，說明固化劑可能是堿性物質(zhì)或強堿性鹽。

1.3.3 不同固化劑量對油類物質(zhì)含量的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中油類物質(zhì)含量的變化趨勢如圖3所示。

圖3 浸提液中油類物質(zhì)含量的變化趨勢

由圖3可以看出，廢棄油基完井液固化后浸提液中油類物質(zhì)的含量顯著下降，當(dāng)固化劑添加量為5%時，油類物質(zhì)含量出現(xiàn)大幅度下降。隨后油類物質(zhì)的含量然隨著固化劑添加量的增加而降低，下降趨勢變緩。這說明固化法可能對油類有機物的處理能力較差，但是固化時固化劑添加量控制在5%～10%之間時效果較好。

1.3.4 不同固化劑量對金屬含量的影響

固化劑添加量分別為2%、5%、10%、20%時，浸提液中鉻、銅均隨著固化劑添加量的增加而降低。鉻在固化劑添加量為5%時下降明顯，之后趨于平穩(wěn)幾乎不變；銅在固化劑添加量為10%之前出現(xiàn)大幅度下降，之后下降緩慢。鋅、鋇均隨著固化劑添加量的增加而降低，鋅的含量隨固化劑添加量增加下降緩慢，而鋇在固化劑添加量為5%之前出現(xiàn)大幅度下降，隨后趨于平緩。

2 固化無害化處理技術(shù)的使用

上述實驗結(jié)果和分析表明，固化法對于廢棄油基完井液的無害化處理具有良好的效果，且處理成本低，操作簡單，污染小，具有很好的操作性。根據(jù)分析結(jié)果，對固化法無害化處理技術(shù)給出以下使用建議：

（1）根據(jù)油田實際使用的完井液成分和廢棄油基完井液的成分，配置和選取對應(yīng)的固化劑進(jìn)行無害化處理。固化劑的選取要保證高分子有機物、重金屬離子等嚴(yán)重污染環(huán)境的物質(zhì)可以被處理掉，其次考慮COD、油類物質(zhì)的處理。

（2）固化劑的添加量一定要控制在合理水平，既不能太高也不能太低。太低的固化劑添加量處理結(jié)果不明顯，許多環(huán)境污染物沒有得到有效處理。

3 結(jié)論

（1）對比分析各種油基完井液無害化處理技術(shù)，選擇固化法進(jìn)行實驗研究，以COD、油類物質(zhì)含量、金屬含量、pH值為考核指標(biāo)，分析固化法對油基完井液無害化處理效果。實驗表明，COD、油類物質(zhì)含量、金屬含量隨著固化劑添加量的增加而出現(xiàn)下降，但在繼續(xù)增加添加劑量后下降趨勢則趨于平緩。

（2）在實驗分析基礎(chǔ)上，提出合理配置固化劑，科學(xué)控制固化劑添加量，配合使用多種無害化處理技術(shù)三種對策，可確保更好的處理效果。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.055