地质钻探废浆处理设备及技术研究进展

针对绿色勘察地质钻探中的废浆处理技术难题和废浆处理设备的需求,通过对国内外废浆处理技术和废浆处理设备研究现状进行分析,总结了废浆处理技术和设备的研究进展,可见目前废浆处理技术发展较为全面,但新技术的应用和普及受制于成本无法实现大规模成果转化应用,地质钻探废弃处理设备普遍较为简单,无法实现泥浆不落地,设备研制不够全面且进度缓慢。为废浆处理技术和废浆处理设备研制方向提供一定参考。     

无污染泥浆的发展

泥浆毒性对环境的污染问题,国外在20世纪70年代就已引起重视,有些国家已制定出法律或环境保护条例限制某些有毒泥浆的使用。如丹麦立法禁止使用油基泥浆;挪威规定泥浆含油量超过1％不能排放到海中;美国环保局对墨西哥海湾沿岸地区的石油与天然气勘探开发工业制定了一系列规章。环境保护是我国的一项基本国策,我国也颁发了海洋石油勘探开发条例。由于各国对此问题高度重视,钻探界一直在寻找对策解决泥浆毒性对环境的污染问题。解决此问题主要有两种途径,一种是对有毒的废泥浆进行专门处理。如今,对废泥浆及岩屑的处理已有多种方法,如坑埋、焚烧、蒸馏、液体抽取及化学处理、化学剂固化泥浆等,这些方法虽然解决了废浆的污染问题,但是处理费用昂贵。第二种途径是     

钻井泥浆污染的控制与处理

钻井中因采用泥浆临时支护及破岩地层造浆，钻井过程埯排放大量废浆而占用大批耕地及污染环境，并已不能满足矿井建设的要求，阻碍了钻井法的应用与发展，采用高聚物抑制水化、跨越扩散双电层吸附及聚磷酸盐降切沉降，减少废浆弃量４８％；利用线型长链高聚物在专制的筒内与废浆发生完全絮凝，絮团受到不均匀力作用，不断致密并与水分离，最终满足堆积与装运要求，从而使废浆得到治理。     

FJS-1A型地质钻探废浆处理设备的研制

为了处理在地质钻探过程中产生的废弃冲洗液,结合废弃冲洗液处理工艺流程,开展了FJS-1A型废浆处理设备总体结构设计,介绍了设备的工作原理和主要性能参数。室内试验与青海共和干热岩钻探项目野外试验结果表明,FJS-1A型废浆处理设备所设置的破胶絮凝模块能有效破坏冲洗液的稳定体系,并使固液分层。固液分离模块能有效分离固相和废水,氧化模块能有效处理废水,最终处理废水可达国家污水二级排放标准,满足地质钻探废弃冲洗液的处理需求,实现了一人一机一键操作。该设备的成功研制为绿色勘查提供了有力的支撑。     

钻井法施工泥浆的处理

钻井法凿井采取抑制造浆、泥浆絮凝造粒、综合治理等技术措施处理泥浆，解决泥浆污染，效果较好。     

绿色勘查综合技术方法实践——以湖北省秭归县中坝矿区钽矿预查项目为例

绿色勘查是湖北省乃至中国地质找矿发展的必然趋势。开展绿色勘查首先要对矿区生态环境现状调查评估,了解地质勘查工作对矿区内生态环境的影响范围及形式,在此前提下制订适宜矿区的绿色勘查技术方法,最大限度地降低勘查工作对生态环境的破坏,实现预查工作对生态环境扰动的可控制、可恢复。其主要技术方法有环保型冲洗液、浅层取样钻、废浆废液处理、复垦复绿等。     

废弃泥浆处理方法的总结与展望

由于钻井废弃泥浆丢弃会给环境造成严重污染,所以无害化处理废泥浆的方法在不断改进、更新。针对现有几种无害化处理方法进行了总结,包括固化处理、注入安全地层、回填处理、脱水回收、焚烧处理、再循环使用;并且对有发展前景的粉煤灰处理法、微生物处理法、废泥浆作为复混肥料添加剂等新方法进行了介绍和展望。     

废泥浆净化与固结方法的试验研究

通过试验研究，提出采用化学絮凝－过滤分离－固结的综合方法处理钻井废泥浆。该方法适用于工程钻井大量废泥浆的处理。     

关于油气资源绿色勘探工作的思考

地质勘查是矿业全产业链的上游,绿色勘探是从源头上践行绿色发展理念的具体行动,当下中国已经在固体矿产绿色勘查方面跨出了一大步,但在石油天然气领域绿色勘查方面尚显欠缺。在保护生态环境的前提下,为了实现石油天然气资源勘查预期目标,创新油气勘探方式,实现绿色勘探。通过分析油气勘探现状和需求,参照已有的固体矿产绿色勘查标准及《石油天然气行业技术规范》《环境质量标准》《环境影响评价技术规范》等相关规范,初步提出石油天然气绿色勘查标准。通过全面推进油气资源的绿色勘探工作,达到实现石油勘探行业高效环保的目的。     

基于鹤煤九矿探采对比谈煤矿绿色勘查和绿色矿山的现状

随着我国"绿色勘查,绿色矿山"的提出,为了给煤矿绿色勘查和绿色矿山建设提供依据和借鉴,推动煤炭高效勘探开发、清洁利用。以鹤煤九矿为例,对已采区域进行了探采对比研究,调查现行矿山生产状况,通过对比发现:实际生产中的揭露的地质情况和勘查阶段的地质情况还是存在差异的,前期勘探程度越高,后期煤矿生产建设越精准,前期勘查和矿山建设未注意环境保护,后期虽然有所注意,但是距离绿色勘查和绿色矿山还有很大差距。     

绿色勘查技术在煤层气钻探施工中的应用

在研究省内外绿色勘查成果的基础上,通过ZJ-40钻机在山西沁水盆地施工的2个煤层气钻孔示范工程项目,对煤层气钻探施工中如何通过设计减少土地压占,如何解决勘查过程最大的污染源——泥浆对地层、地下水的影响等问题进行了研究,得出:在煤层气勘查中通过定向技术和“一基多孔、一孔多支”设计,能大大降低土地占用;通过固控设备、高架引流管建立的泥浆不落地循环系统,在降低对地面、土壤污染的同时,提高了材料利用率;环保泥浆材料的使用和配浆工艺的优化选择,使泥浆循环时在孔壁形成一层致密的硬质泥皮,有效阻止泥浆对深部地层和地下水的影响。这些经验对于实施其他钻探施工具有一定的借鉴意义。     

自动化泥浆循环净化装置机械系统设计与研制

针对水文地质钻探现场中通过人工捞砂处理泥浆的低质低效问题，石油等领域结构复杂、体积庞大、功耗巨大的固控设备无法直接移植借鉴，现今大多数解决方案仅仅是在泥水分离方法上从开挖沉淀池过渡到使用筛分机械，尽管能够提高泥浆净化效率，但仍无法克服占地面积大并伴随严重污染的局限性。为此，设计了一种组合配浆、混浆和泥浆净化的泥浆处理装置机械系统。结合沉淀法与机械分离法，将箱体与振动筛组合为一体，通过管道实现泥浆不落地的输运存储和筛分净化；联接泥浆泵、振动筛、搅拌器等工作部件线路并接入PLC，通过控制面板进行远端的自动及半自动控制；优化部件装配结构，达到拆装方便、车载运移的目的。针对青海省高海拔、极端气温等复杂地质与气候环境下工作泵压较正常情况偏低、工作介质结冰等问题，调节电路部件功率并增设温度调节设备，同时结合地质勘察领域对绿色勘查的环保要求，研制了一种自动化泥浆净化循环装置。经过现场试验验证，该装置能够在手动或自动模式下平稳高效地完成泥浆净化循环工作，运行过程中泥浆分散均匀且性质稳定，在现场工作规程下处理量可达60 m3/h，不含电加热总功率小于32 kW。该型装置适合于工程地质勘察钻探、水文地质及水井钻探等较小规模施工应用。     

高温高压地热井施工泥浆工艺

钻井泥浆体系的选择与施工中钻遇的地层密切相关,其性能指标影响钻井速度与孔壁的稳定,针对不同的地层采用不同体系的泥浆以求施工效益最大化,且保障施工质量。阿尔及利亚地区的地层复杂,钻井过程中依据地层变化采用的不同的泥浆工艺。另外,因为该地区泥浆处理剂紧缺,为降低泥浆处理剂成本加入淀粉进行部分替代,也能够增粘降失水。这些泥浆工艺可以为邻近地区或相似地层的钻井工程提供参考。     

基于PLC的泥浆循环净化装置控制系统设计与实现

当前水文水井钻探施工过程中,工艺相对落后且集成化程度低,新技术、新方法、新工艺引进和创新不足。在水文水井钻探中,从井底返回地面的泥浆中含有大量的岩屑和砂粒,仍主要采用人工捞砂、泥浆池和沉淀池自然沉降的作业方式,效率较低。为实现钻探施工中设备的自动化、模块化,提高施工效率,针对青海省复杂的地质与气候环境,研制了一种绿色勘查水文地质钻探自动化泥浆循环净化装置控制系统,包括远端控制子系统、近端控制子系统和泥浆加热循环子系统。为提高控制系统的抗干扰性,选用以PLC为控制核心的系统硬件,对泥浆净化装置控制系统硬件和控制系统软件等进行了设计,且系统采用模块化和可靠性设计方式,在实际应用中具备方便运输、可靠性高、适应性好等特点。     

基于PLC的泥浆循环净化装置控制系统设计与实现

当前水文水井钻探施工过程中,工艺相对落后且集成化程度低,新技术、新方法、新工艺引进和创新不足。在水文水井钻探中,从井底返回地面的泥浆中含有大量的岩屑和砂粒,仍主要采用人工捞砂、泥浆池和沉淀池自然沉降的作业方式,效率较低。为实现钻探施工中设备的自动化、模块化,提高施工效率,针对青海省复杂的地质与气候环境,研制了一种绿色勘查水文地质钻探自动化泥浆循环净化装置控制系统,包括远端控制子系统、近端控制子系统和泥浆加热循环子系统。为提高控制系统的抗干扰性,选用以PLC为控制核心的系统硬件,对泥浆净化装置控制系统硬件和控制系统软件等进行了设计,且系统采用模块化和可靠性设计方式,在实际应用中具备方便运输、可靠性高、适应性好等特点。     

贵州省道真县新民铝土矿区绿色勘查技术与成效

绿色勘查作为地质行业贯彻落实绿色发展理念的具体抓手,是促进地质勘查工作和生态环境保护协调发展的有效途径。随着矿产资源勘查进程的推进,勘查与环境之间的矛盾不断增加,如工程活动、槽探施工、钻探施工对植被造成的影响及破坏,机器漏油对环境造成污染等。本文在详细分析贵州省道真县新民铝土矿绿色勘查示范区从勘查设计、实施、恢复和验收全过程具体做法、技术应用及取得成效后,认为在满足地质勘查设计的前提下,以绿色勘查理念为指导,选择和应用先进的绿色勘查技术、方法、工艺及设备,可在很大程度上减少地质勘查活动对生态环境的影响破坏,达到地质勘查与生态环境保护相协调发展的目的,实现地质找矿和环境保护双赢的绿色勘查模式。同时,在指导企业及地方制定绿色勘查制度、推广应用绿色勘查科学技术与理念等方面取得了较好的成效。     

吴营铁矿地质环境影响评估及其治理技术

为减少矿产开采活动对矿山地质环境破坏的影响,分析了研究区的矿山地形地貌及地层岩性特征,对吴营铁矿地质环境影响现状和矿山地质环境影响进行了评估。现状评估结果表明,露天采坑发生崩塌地质灾害的可能性小,危险性小;地下采空区发生采空塌陷、地裂缝地质灾害可能性小、危险性小;根据矿山地质环境预测评估结果,将评估区分为3个区:矿山地质环境影响程度严重区、较严重区及较轻区。矿业活动未直接影响区域面积3 112 120 m²,占评估区总面积的96.31%,防治难度较小。总结了矿山地质环境保护与恢复治理技术,主要包括露天采坑防治技术、岩石移动治理技术、工业场地治理技术、矿区道路治理技术、排土场治理技术、硐口治理技术、废渣堆治理技术等。研究为矿区及周围生态环境的防治提供了参考依据。     

钻井废弃泥浆用作注浆材料的研究

采用X射线衍射仪和激光粒度仪分析朱集西煤矿矸石井钻井泥浆和注浆用黏土浆,显示钻井泥浆的膨胀性黏土矿物含量相对黏土浆高,且黏土颗粒粒径小;通过钻井泥浆对水泥水化历程影响的研究和由钻井泥浆配成的钻井液水泥浆的黏度、塑性强度等性能的研究,证明朱集西煤矿钻井废弃泥浆可代替黏土浆用作注浆材料。     

青藏高原复杂地层地质钻探低固相冲洗液试验研究

青藏高原由于地质条件的多样性,分布有松散破碎地层、高应力地层、断层破碎带等复杂地层,在地质钻探中经常遇到塌孔、漏浆、缩径、卡钻、埋钻等问题。同时配套使用的冲洗液形成的泥皮质量差、胶结能力较差、携岩粉能力较弱等不足。冲洗液的性能是实现复杂地层顺利钻进的关键。结合青藏高原复杂地层的地质特点,研发了低固相聚合物新型冲洗液,该冲洗液以钠质膨润土和微泡剂等外加剂为基础,具有流动性好、胶结性强、降失水量适中的特点,适宜在青藏高原复杂地层地质钻探中使用。