废弃油基完井液的无害化处理

韩重莲 大庆油田采油工程研究院

废弃油基完井液的无害化处理

韩重莲 大庆油田采油工程研究院

选择固化法进行实验研究，以COD、油类物质含量、金属含量、pH值为考核指标，分析固化法对油基完井液无害化处理效果。实验表明，COD、油类物质含量、金属含量随着固化剂添加量的增加而出现下降，但在继续增加添加剂量后下降趋势则趋于平缓。据此实验结果，提出合理配置固化剂，科学控制固化剂添加量，配合使用多种无害化处理技术三种对策，可确保更好的处理效果。

完井液；无害化处理；实验；固化法

废弃油基完井液含有油类、各种金属物质、有机物等，整体上属于环境刺激类废弃物质，对水质、地质的破坏作用十分严重。目前大多数废弃油基完井液的处理是采用回注地层的方法，该方法不但造成污染而且油类物质无法回收利用。因此，为了降低废弃油基完井液对环境的污染，促进回收利用，对油基完井液进行无害化处理具有十分重要的意义。

1 改变废弃物污染浓度实验

1.1 实验方法

实验选取某油田的废弃油基完井液各300mL，按照固体、液体质量比2%、5%、10%、20%分别加入6g、15g、30g、60g配置的固化剂，均匀搅拌5min，放置在通风畅通处干燥7天。

1.2 判定废弃完井液的指标方法

对废弃油基完井液按照要求进行浸提，以纯水和pH值为3.2的酸水作为浸提剂，模拟固体废弃物在地下水浸提、被有害组分污染的过程。以纯水浸提得出的液体进行pH值测定、COD测定、油类物质测定；以pH=3.2的酸水浸提得出的液体测定铬、铜、锌等重金属浓度。

1.2.1 金属含量的测定方法

废弃油基完井液浸出液中的铬含量测定：铬与二苯碳酰二肼反应可以产生紫红色铬合物，在波长为540nm处的位置测吸光度，计算铬含量的公式如下

式中m为校准曲线上面查看到的铬的含量（μɡ）；V为水样的体积（mL）。

废弃油基完井液中铜、锌等金属含量可以采用电感耦合等离子体原子发射光谱法进行测定。根据不同元素的原子在激发或电离时所发射产生的特征光谱波长不同，进行定性分析和定量计算，定量关系如下

式中I为发射特征谱线的强度；C为待测元素的浓度；a为修正系数；b为自吸系数。

1.2.2 油类物质含量的测定

对废弃油基完井液浸出液中的油类物质含量的测定采用重量法，采取石油醚等物质对试样中的油类物质进行萃取，然后蒸发出去萃取剂后测量萃取物质的重量，浸出液中油类物质含量的计算方法如下

式中W1为烧杯和油类物质的总重量（mg）；V为水样的体积（mL）；W2为烧杯重量（mg）。

1.2.3 COD含量的测定方法

废弃油基完井液中COD含量的测量是向水样中加入硫酸汞除去氯离子，再用重铬酸钾标准溶液和强酸液，通过加热回流，水样中的还原性物质则被氧化。用硫酸亚铁铵标准液进行回滴，根据消耗掉的重铬酸钾标准溶液的体积可以计算水样的化学需氧量。浸出液中的有机物含量的计算公式如下

式中C为硫酸亚铁铵标准液的浓度（mol/L）；V0为水样的体积（mL）；V1为滴定空白时消耗的硫酸亚铁铵的量（mL）；V2为滴定水样时消耗的硫酸亚铁铵的量（mL）；数字8000为换算系数。

1.2.4 pH值的测定

使用PB—10型酸度计测定浸出液的pH值，可以从仪器上直接读出准确的pH值。

1.3 实验结果

1.3.1 不同固化剂量对COD的影响

固化剂添加量分别为2%、5%、10%、20%时，浸提液中COD的变化趋势如图1所示。

图1 浸提液中COD的变化趋势

由图1可以看出，废弃油基完井液进行固化处理后浸提液中的COD明显下降，当固化剂添加量增加到5%时，COD出现大幅度下降趋势。随着固化剂添加量的增加COD继续下降，当添加量在10%以后COD下降趋势趋于平缓。这表明5%的固化添加剂对COD的处理效果较好，且符合经济效益要求。

1.3.2 不同固化剂量对pH值的影响

固化剂添加量分别为2%、5%、10%、20%时，浸提液中pH值的变化趋势如图2所示。

图2 浸提液中pH值的变化趋势

由图2可以看出，随着固化剂用量的增加，浸提液中的pH值稳定增大，这说明固化剂会导致废弃油基完井液向碱性转化，说明固化剂可能是碱性物质或强碱性盐。

1.3.3 不同固化剂量对油类物质含量的影响

固化剂添加量分别为2%、5%、10%、20%时，浸提液中油类物质含量的变化趋势如图3所示。

图3 浸提液中油类物质含量的变化趋势

由图3可以看出，废弃油基完井液固化后浸提液中油类物质的含量显著下降，当固化剂添加量为5%时，油类物质含量出现大幅度下降。随后油类物质的含量然随着固化剂添加量的增加而降低，下降趋势变缓。这说明固化法可能对油类有机物的处理能力较差，但是固化时固化剂添加量控制在5%～10%之间时效果较好。

1.3.4 不同固化剂量对金属含量的影响

固化剂添加量分别为2%、5%、10%、20%时，浸提液中铬、铜均随着固化剂添加量的增加而降低。铬在固化剂添加量为5%时下降明显，之后趋于平稳几乎不变；铜在固化剂添加量为10%之前出现大幅度下降，之后下降缓慢。锌、钡均随着固化剂添加量的增加而降低，锌的含量随固化剂添加量增加下降缓慢，而钡在固化剂添加量为5%之前出现大幅度下降，随后趋于平缓。

2 固化无害化处理技术的使用

上述实验结果和分析表明，固化法对于废弃油基完井液的无害化处理具有良好的效果，且处理成本低，操作简单，污染小，具有很好的操作性。根据分析结果，对固化法无害化处理技术给出以下使用建议：

（1）根据油田实际使用的完井液成分和废弃油基完井液的成分，配置和选取对应的固化剂进行无害化处理。固化剂的选取要保证高分子有机物、重金属离子等严重污染环境的物质可以被处理掉，其次考虑COD、油类物质的处理。

（2）固化剂的添加量一定要控制在合理水平，既不能太高也不能太低。太低的固化剂添加量处理结果不明显，许多环境污染物没有得到有效处理。

3 结论

（1）对比分析各种油基完井液无害化处理技术，选择固化法进行实验研究，以COD、油类物质含量、金属含量、pH值为考核指标，分析固化法对油基完井液无害化处理效果。实验表明，COD、油类物质含量、金属含量随着固化剂添加量的增加而出现下降，但在继续增加添加剂量后下降趋势则趋于平缓。

（2）在实验分析基础上，提出合理配置固化剂，科学控制固化剂添加量，配合使用多种无害化处理技术三种对策，可确保更好的处理效果。

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.055