石油鉆井廢泥漿已被列入 危險廢物名錄，其對環境的危害極大，必須對其進行有效處理方可排放或資源利用。目前，國內對其處理的主要方法有：循環利用法、直接排放法、固液分離法、固化法等。其中的固液分離法因其具有適應性廣、處理徹底、切合 節能減排政策等優點，是目前國內研究的熱點。國內固液分離法所采用的核心分離設備主要是離心機、板框壓濾機等傳統設備，但這些設備分離廢泥漿時，都需要將廢泥漿加水稀釋后才能進入設備，工作效率低。并且分離后的泥餅含水率大，呈粘稠狀，仍然會污染環境，不能直接排放。結合我國西部某采油廠的廢泥漿現狀，嘗試采用特種高壓分離設備-模塊化高壓壓干機，直接對廢泥漿進行固液分離，分離后產生的濾液運至污水站處理后可回用，分離產生的泥餅達到 排放標準，實現了減量化、無害化，可直接填埋處理。

1 模塊化廢泥漿壓干機較傳統分離設備的優勢

目前，國內用作廢泥漿固液分離的設備主要是離心機、板框或隔膜廂式壓濾機、帶式機等。由于打井時產生的廢泥漿不均勻，部分比較粘稠，以上設備的結構特點決定了粘稠廢泥漿無法直接進入設備，必須對其進行加水稀釋至流動態、均質處理，才能被輸入設備進行固液分離處理。

模塊化廢泥漿壓干機壓濾核心模塊獨特的結構設計，可允許粘稠物料直接輸入進行固液分離，省去了費時的稀釋過程。模塊化高壓壓干機采用高粘介質進料泵實現廢泥漿直接進料，簡化了設備，提高了工作效率。另外，離心機靠離心力進行固液分離，隔膜壓濾機的壓濾壓力在0.7～1.2MPa，而模塊化高壓壓干機的壓濾壓力高達3.00MPa，這使得分離出的固相物的含水率大大降低。

2 廢泥漿現狀及其固液分離工藝流程

此次高壓固液分離嘗試選在我國西部某采油廠的鉆井現場進行。現場產生的大量廢泥漿儲存在經過防滲處理的泥漿池中，其狀態為粘稠狀、含固率高，并有分層現象。上層松軟、鉆井液添加劑占比量大、泥沙占比量小；下層與上層相反。泥漿池中包括多種作業的廢棄物（液），現場實測其平均密度約為1.2t/m3，平均含水率約為40%。主要有：

（1）鉆井液

含有重金屬、油類、膨潤土、堿和化合物等對人、畜和環境有害的物質，約占總廢棄物的70%左右。根據當地地質構造廢泥漿中的鉆井液，鉆井-開、二開時選用無固相、低固相聚合物水基鉆井液體系。為了防止油井坍塌轉用聚磺防塌鉆井液。主要成分有：土粉、NaOH、NaCO₃、KPAM、HV-CMC、堵漏劑（SDL、HD-Ⅱ、高效堵漏劑）等。此外，在射孔、壓裂時還會用到粘土穩定劑（KC1）、羥丙基瓜爾膠、殺菌劑（OFB-1）等。

（2）廢液

由各作業設備的清洗液、井液、污水等組成，有害物質主要是油類物質，也有少量的有機處理劑、重金屬及堿類物質。

（3）鉆屑

約占總廢棄物的20%，污染物主要是鉆井液。

本次作業場地的廢泥漿，分層明顯。為了提高處理效率，將上層液體直接抽至濾液罐，運至污水站另行處理。僅通過設備壓濾下面的稠泥漿。

針對采油廠油井的分布情況，當區域內油井分布比較集中時，采取在區域內建設集中處理站，把區域內油井在鉆井時產生的廢泥漿運至集中處理站處理；當油井分散分布、距離較遠時，每口油井產生的廢泥漿單獨進行處理，采用撬裝式結構設計的分離設備，可方便轉移至下一口油井。根據本設備應用地點現場的實際情況，采用1臺撬裝式高壓分離設備對一口油井產生的廢泥漿進行處理。

現場泥漿池中的廢泥漿輸送至攪拌裝置中與絮凝劑混合、攪拌調理后，再輸送至高壓壓干機壓濾，產生的干泥餅外運填埋，產生的濾液運至污水站處理。廢泥漿經本工藝進行固液分離處理后，其中的部分有害物質轉移至濾液中，濾液運至污水站進行無害化處理，部分有害物質被固化在固相物（泥餅）中。通過本工藝處理后，固相物中各污染物指標應低于《危險廢物填埋污染控制標準》（GB 18598-2001）的控制限值，以便對其進行填埋處理。

3 高壓壓干機設備介紹及實施過程

高壓壓干機的基本工作原理是：采用高壓機械壓榨的方法對廢泥漿進行固液分離，其系統主要設備包括：主機、液壓系統、氣控系統、輸送系統、藥劑系統、動力系統、控制系統、調理系統。為了便于在采油區運輸，設備采用撬裝式結構，分為主機工作站、動力站、輔助站三大單元。其中主機工作站的壓濾單元采用模塊化設計，本機采用10個壓濾單元。根據設備的設計產量要求，單元數量可相應增減。

3.1 廢泥漿的輸送方案

如前所述，廢泥漿含固率高、粘度大且沒有流動性，將其直接從泥漿池中可靠又經濟的輸送到設備中，有很大難度。考慮如下三種方案：

（1）采用長臂挖掘機

現場泥漿池一般長20～60m，深3m，對于分散布置的多個泥漿池，經現場應用，此種方案是可行的。但對于因場地限制、多個集中布置的泥漿池，由于泥漿池間沒有通道，挖掘機無法通過而挖不到內側泥漿池。同時，此方案需要專人操作1臺挖掘機，其成本過高，大大超過了運營成本的承受能力。

（2）采用大吸力軟管泵

現場試用了1臺11kW的大吸力軟管泵。試用時發現，軟管吸口相對稀的泥漿及流態粘稠泥漿能夠被吸上，但稀泥被吸走后，吸口很快被更粘稠的泥漿堵住而無法吸上，需要移動吸口或者向吸口噴水稀釋才能吸上，同時需要不斷移動軟管泵及其吸管，操作極為不便，并且效率很低。

（3）采用大流量攪拌式砂漿泵及高壓水泵

現場嘗試采用1臺7.5kW的大流量攪拌式砂漿泵，將其固定在浮筒上，泵體置于泥漿池中。工作時，采用高壓水泵將砂漿泵吸口的泥漿沖散。攪拌式砂漿泵的攪拌葉片將沖下的泥塊攪散。攪勻后直接輸送至設備的儲罐中，泥漿在儲罐中沉淀后，上層液體可供高壓水泵使用。下層的粘稠泥漿直接輸送至主機中進行固液分離。砂漿泵固定在浮筒上，可在泥漿池內方便移動。此種方法相對經濟、方便。但因為需要加水沖散泥漿，效率較差。目前還沒有找到能夠直接輸送如此高含固率泥漿的設備。

經比較，本次嘗試采用第三種方案。

3.2 廢泥漿的調理及壓濾過程

經過實驗測試，廢泥漿的脫水需要加入1%～2%的鐵鹽類絮凝劑絮凝，以提高脫水效果。

本設備的調理過程如下：

進入泥漿儲罐中的廢泥漿，通過泥漿罐下部的高粘介質螺桿泵，定量輸送到攪拌輸送機中，同時絮凝劑由計量泵定量輸送到攪拌輸送機，與廢泥漿一起混合攪拌，直接輸送至主機料倉。物料在攪拌輸送機的一端進料混合，另一端連續出料。攪拌輸送機的長度、物料的輸送速度、輸送量及調理效果等各參賽，通過實驗已經提前確定較佳值。

主機料倉容積1.2m3，當設備檢查到料倉滿后，前端調理系統自動停止向料倉加料，同時主機料倉下的高粘介質螺桿泵按照程序向主機供料，供料結束后，主機自動進入壓濾程序。

主機進料時，當設備檢查到主機料倉料位低于設定值時，調理系統自動開啟，向主機料倉供料直到料倉料滿停止。

經過5次現場壓濾測試，確定各工藝參數設定，根據得出的工藝參數，設備的處理能力計算如下：

（1）設備壓濾周期約為30min。

（2）設備單次進料約0.8m3，則設備每小時處理廢泥漿量約為1.6m3（約1.92t），按20h/d工作制計。則每天設備產量為：20×1.92=38.4t/d。現場動力站采用柴油發電機，根據現行實測，單個壓濾周期（30min）整個設備消耗0號柴油約4L，則0號柴油消耗量為8L/h。

在主機壓濾過程中，濾液經排水管道不斷大量排出。現場濾液清澈、透明。壓濾至20min時，泥餅壓濾壓力達到2.5MPa，此時濾液量很小，可排出泥餅。

經壓濾后，廢泥漿狀態從粘流態變為塊狀，實測泥餅含水率約11.6%，遠低于傳統隔膜壓濾機處理后的含水率。設備無故障連續穩定運行30天，本次嘗試效果得到用戶的肯定。

4 高壓壓干機實施效果分析

4.1 廢泥漿處理產物-泥餅：重金屬含量分析

廢泥漿經高壓壓干機壓濾后，大部分有害物質進入濾液，小部分有害物質被固化在泥餅中。對泥餅中的重金屬按照GB 5086.2的方法進行檢測，具體如下：

泥餅含水率11.6%，取一定量泥餅在105℃條件下烘至恒重。取100g烘干泥餅，加入1L浸取劑，在室溫震蕩8h、靜置16h后，用0.45μm的濾膜過濾上清液，用ICP儀器分析溶液中的重金屬溶出，浸取劑分別用pH=5、pH=7的去離子水（用鹽水調節pH值）。泥餅中的重金屬檢測結果顯示：浸出液中重金屬含量均低于 標準GB 5085.3-2007、GB 18918-2001的限值，符合填埋要求。

4.2 設備運營成本分析

以下根據當前市場價格核算，具體實施時按照實際價格為準。

（1）能源消耗成本

根據標題3.2中測得的數據：設備產量為1.92t/h，設備消耗0號柴油約8L/h，則處理每噸廢泥漿柴油消耗量為4.2L。柴油按市場價5.43元/L，則每噸廢泥漿能耗成本為22.8元/t。

（2）藥劑消耗成本

加藥量為9.6kg，單次進料約0.8m3，泥漿濃度1.2kg/m3，則每噸廢泥漿加藥量為9.6/（0.8×1.2）=10kg。按藥劑市場價900元/t計算，則廢泥漿處理的藥劑成本為9元/t。

（3）設備維護成本

根據設備結構及其維護情況，按3元/t折算。

根據以上分析，則處理每噸廢泥漿成本為22.8+9+3=34.8元。

以上核算是設備的消耗成本，不含濾液的無害化處理成本及人工成本。此部分的成本與采用隔膜壓濾機的成本相當。

4.3 廢泥漿的減量化分析

本設備工作時，因廢泥漿不需要加水稀釋，可直接輸入到設備中進行固液分離處理，因此其工作效率較高；所添加藥劑為液體藥劑，廢泥漿處理后只減量不增量。本次處理的廢泥漿平均含水率約40%，處理后泥餅含水率11.6%，則廢泥漿減量：（100-60）/（1-0.116）/100=32.2%。即減量約1/3，這與傳統添加固化劑固化工藝會導致很大增量相比有明顯優勢。

4.4 設備占地面積及處理量分析

設備主機采用立式結構設計，同樣過濾面積情況下較傳統臥式隔膜壓濾機占地面積小，本機主機占地面積僅為2m×3m；輔助設備中除不需要加水稀釋裝置外，其它與傳統隔膜壓濾系統的輔機相同，因此較傳統壓濾設備占地面積小。

本設備的優勢在于，特別適合對粘稠態的物料進行固液分離。現場循環鉆井液經現場固控系統處理后產生的廢泥漿，再經本設備初步篩分、沉淀分離后，大部分液相現場回用。本設備僅處理剩余高含固量的粘稠廢泥漿，與傳統隔膜壓濾機相比，簡化了工藝，提高了處理效率。

現場每口井廢泥漿總產量約80～150m3，經初步篩分、沉淀分離后，剩余平均含水率40%左右的廢泥漿約50～80m3。按本設備38t/d的處理量，僅需2～3天即可處理完畢。

5 結論

（1）通過本設備在現場30天的連續無故障運行測試，設備運行穩定，可以確定經特別設計的壓濾主機直接處理高含固率的廢泥漿是可行的。廢泥漿不加水稀釋，與傳統隔膜壓濾機相比，提高了處理效率。

（2）廢泥漿經本設備分離后，大部分的有害物質轉移到液相中，其固相（泥餅）中的重金屬含量很小。對泥餅中的重金屬按照GB 5086.2的方法進行檢測，浸出液中重金屬含量均低于 標準GB 5085.3-2007、GB 18918-2001的限值，符合填埋要求。

（3）本設備進行廢泥漿固液分離時，僅加入液相的絮凝藥劑，處理后有較大減量，減量約1/3。

（4）本壓濾主機原理為機械壓榨，泥餅壓力可達30kg/cm²，遠高于傳統隔膜壓濾機16kg/cm²的壓力，處理后的泥餅含水率僅為11.6%。

（5）在同樣過濾面積的情況下，本壓濾主機因采用立式結構，較傳統臥式隔膜壓濾機占地面積小。

（6）處理廢泥漿時，本設備的運轉消耗成本與隔膜壓濾機相當。

綜上所述，本模塊化高壓壓干機處理高含固率的廢泥漿比隔膜壓濾機等傳統設備有較大優勢。