国家已对所有工业污染物的排放实施强制性标准，同时为顺应国家近期提出的“节能减排"的方针，油气田钻井废水、酸化和压裂等钻井作业废液的治理日益引起重视。钻井废液是一种多相稳定胶态悬浮体系，含有一定量的原油，具有不稳定性、复杂性和分散性等特点。不同类型的钻井液一般由水、黏土和加重材料组成，为了适应各种情况的钻井技术要求，钻井液中还添加了一定数量和种类的无机处理剂、有机处理剂以及表面活性剂[3-4]。
钻井废液属于石油天然气工业的一类有害副产物，由于其含有多种复杂化学添加剂，污染负荷较高，若不加以适当处理，将对土壤、水体会有不同程度的污染，并在动植物上发生富集，最终影响人类的身体健康。因此，在开展石油勘探开发钻井作业的同时，必须做好钻井废液无害化处置工作。本文针对胜利油田石油开发期间钻井、作业等过程中产生的大量废液、废水造成的环境污染以及对污水站污水处理系统的危害性，选择洗井废水、压裂返排液和王家岗污水站废液收集池中混合废液为研究对象，采用复配破胶分离化学药剂进行净化处理，以实现处理后废液与油田采出水配伍混合回注地层的目的。
1.实验部分
1.1实验原料
王家岗污水站废液收集池中收集钻井作业废液来源包括：现河采油厂各区块生产过程中产生钻井废水、洗井废水、酸化废液、压裂返排液等，经处理后将掺混至王家岗污水站污水处理系统。本文选择钻井及作业过程中普遍产生且具有代表性的洗井废水、压裂返排液和混合废液为研究对象，选择王家岗采出水与处理后的混合废液进行配伍性实验。
自制复合高效钻井作业废液处理剂：ZF-Ⅰ-(A、B、C)、ZF-Ⅱ-(A、B、C)。废液调节剂，分析纯，购自于莱阳经济技术开发区精细化工厂。
1.2实验方法
1.2.1破稳分离实验方法
取洗井废水、压裂返排液样品100mL放入编号为1～4的四个烧杯中，加入废液调节剂调节pH值为6.5～7.5，分别加入300mg/L废液处理剂ZF-Ⅰ、100mg/L废液处理剂ZF-Ⅱ，搅拌、静止沉降10min后取上清液分析悬浮物和含油等指标。
取混合废液样100mL放入烧杯中，调节剂调节pH值在6.5～7.5，然后加入500mg/L废液处理剂ZF-Ⅰ，搅拌0.5min，然后分别加入100mg/L废液处理剂ZF-Ⅱ，搅拌1min，静止沉降10min后取上清液分析悬浮物和含油等指标浓度。
1.2.2配伍性实验
将处理前后的混合废液与王家岗采出水按一定的体积比掺和，在实验室模拟王家岗采出水实际处理工艺进行两者配伍性实验。考察混合后污水的抽滤性能、浊度、动力黏度和透光率，以表征破稳分离法处理后的混合废液与王家岗采出水的配伍性。
1.2.3现场试验
利用自制工艺装置并结合高效复配药剂对废液池内的钻井作业废液进行连续处理，分析不同运行参数条件下装置对废液中各种污染物指标的处理效果以及废液试验装置对废液的处理效果。本试验主要分析悬浮物浓度与含油量。
检测样品主要在以下3个取样口取得：取样口1，废液处理装置进口；取样口2，破稳分离罐出水口；取样口3，装置总出水口。
1.2.4分析检测方法
本文污染物指标以及离子分析依据表1分析方法。
2.结果与讨论
2.1废液性质分析结果
从外观上看，洗井废水、压裂返排液均呈现深褐色，其中压裂返排液样含油较多。为了确定3种样品的处理方法，需对3种样品水质性质进行分析，分析结果见表2～表4。
由于王家岗污水站混合废液经处理后将掺混至王家岗污水站污水处理系统，为了解处理前后的钻井作业废液对王家岗污水水质的影响状况，对王家岗污水也进行了水质分析，结果如表5。从废液的性质分析可知，钻井作业废液成分复杂，各种污染物含量高且难以去除。
2.2各废液样品破稳分离实验结果
对于钻井作业废液的处理，选用单一药剂、单一工艺流程处理难度很大，通过查阅处理钻井作业废液方法的文献资料[6-8]，结合胜利油田各种废液的性质，采用化学破稳分离法对废液进行处理。为了配合化学破稳分离工艺对废液进行处理，结合钻井作业废液的水质特性，复配筛选了复合高效钻井作业废液处理剂ZF-Ⅰ-(A、B、C)、ZF-Ⅱ-(A、B、C)以及废液调节剂。首先对洗井废水和压裂返排液破稳分离实验，结果如表6所示。
由表6可见，洗井废水和压裂返排液样品处理效果明显，废水中悬浮物和含油的去除率较高，对于高黏度的压裂返排液，需要先利用强氧化剂破胶或机械强化破胶，再采用化学破稳分离法进行净化处理。实验过程中观察到溶液颜色由原来的黄色变为浅黄色甚至无色，搅拌后有大量细小气泡产生，溶液的黏度大幅度降低。再向该溶液中先后加入ZF-Ⅰ、ZF-Ⅱ，经搅拌观察到有大量的絮团产生，形成的絮团大且密实，沉降速度快，沉降后上层水清。
2.3混合废液预处理
2.3.1混合废液破稳分离
采用单一废液相同的处理条件，对王家岗混合废液样进行预处理，结果见表7。由表7的数据可知，混合废液的处理效果比单一废液更显著，悬浮物去除率超过90%，含油率低于13%，处理的成本得到降低。分析认为：由于各种废液的相互混合增加了各种废液间的相互作用，尤其是强酸性的酸化废液对其它废液(如压裂返排液等)稳定状态的破坏作用，从而促进了破稳分离法的处理效果。综上氘核，相同条件下3种不同的废液样品均可以得到有效的处理，说明使用所选择废液处理剂采用破稳分离法对3种不同的废液样品处理是可行的。由于现场处理的对象是各种分散收集的废液的混合液，下面对王家岗污水站废液收集池收集的混合废液样进行进一步研究。
2.3.2混合废液破稳分离药剂型号匹配优化
在编号为1～9的九个烧杯中加入已采用调节剂调整pH值至中性的王家岗混合废液样品各100mL，在确定ZF-Ⅰ(-A、B、C)加入量均为300mg/L，ZF-Ⅱ-(A、B、C)加药量均为100mg/L，通过测定处理后悬浮物的去除率来确定两种药剂的最佳使用匹配方案，结果见表8。
从表8可以看出，当选择ZF-Ⅰ-B和ZF-Ⅱ-A匹配使用时，悬浮物的去除率最高，达到了93.5%，处理后混合废液的悬浮物含量为41.4mg/L。
2.3.3混合废液处理剂最佳加药浓度的确定
为确定了废液处理剂ZF-Ⅰ-B和ZF-Ⅱ-A的最佳加药浓度，在编号为1～16的十六个烧杯中加入废液各100mL，改变ZF-Ⅰ-B和ZF-Ⅱ-A的加药量，通过检测经加药处理后悬浮物的去除率，初步确定两种药剂的最佳浓度范围，结果如图1。
从图1可以看出，ZF-Ⅰ-B的量在300～400mg/L，ZF-Ⅱ-A在70～80mg/L，悬浮物的去除率相对较高，均在90%以上，悬浮物含量可以达到≤45mg/L。
胜利油田环保部门确定了“以油田已建污水处理系统为依托，对油田钻井作业废液进行集中预处理"的工作原则，要求处理后废液中悬浮物≤45mg/L、含油≤20mg/L、pH值为6.5～7.5，从上述研究结果表明，使用所选择废液处理剂采用破稳分离法对王家岗污水站废液收集池收集的混合废液样进行预处理，处理后的废液可以达到进油田采出水处理系统的水质要求。
2.4混合废液与采出水的配伍性
为了考察混合废液直接进污水系统对污水处理系统的影响程度，将池中混合废液样与王家岗采出水按体积比1∶20、1∶30、1∶40掺和，在实验室模拟王家岗采出水实际处理工艺进行配伍性实验，结果见表9。
由表9可见，混合废液直接与油田采出水掺混，混合后的污水抽滤困难，会导致滤纸堵塞，污水黏度较高、浊度较大、透光率较低，说明即使掺入2.5%的废液，也会冲击污水处理系统中各处理单元，影响采出水处理效果。
将采用破稳分离法处理后的混合废液与王家岗采出水进行掺混，考察处理后的混合废液对污水站污水处理系统的影响及两者配伍性，结果见表10。
从表10可以看出，处理后的混合废液与油田采出水掺混后的污水抽滤容易，浊度、动力黏度较低，透光率高。即使以1∶1的比例掺混时，对油田污水处理系统并无影响。由此说明，经该破稳分离法处理后的混合废液达到了将废液净化的目的，处理后混合废液与采油污水具有良好配伍性，可进入污水处理系统集中处理后回注地层。
从上述实验结果可以看出，在相同条件下混合废液较单一废液处理效果更好，悬浮物和含油的去除率更高，处理后的混合废液与油田采出水掺混配伍性良好，混合废液的处理效果符合现场生产运行的实际要求。
2.5混合废液现场中间试验
根据王家岗污水站现场情况，首先采用废液调节剂调节收集池混合废液的pH值，在pH值调节至6.5～7.5后，采用复合高效废液处理药剂ZF-Ⅰ-B和ZF-Ⅱ-A加入到试验装置中对废液进行处理，现场ZF-Ⅰ-B用量是320～400mg/L，ZF-Ⅱ-A用量是90～120mg/L。试验装置经过一段时间的运行，状况稳定，出水效果较好，运行监测结果见图2和图3。
由检测结果图2、图3可见，王家岗污水站混合废液经过装置处理后能脱除水体中的大部分悬浮物，破稳分离罐出水的悬浮物含量均在45mg/L以下，装置出水可以降至15mg/L以下，去除率均在92%以上。现场试验期间，装置进水口的含油范围在5.4～20.8mg/L，波动范围较大。废液经过装置处理后含油基本稳定在3mg/L以下，其去除率均在80%以上，满足进入油田采出水处理系统水质指标要求。
3.结论
(1)采用破稳分离法处理油田钻井作业废液是可行的。
(2)室内实验表明，复合高效钻井作业废液处理剂ZF-Ⅰ-B和ZF-Ⅱ-A的为最佳匹配方案，相应的最佳使用浓度范围分别为300～400mg/L和70～80mg/L，此条件下处理后的废液可以达到进油田采出水处理系统的水质要求。
(3)各种类型废液混合后进行化学药剂破稳分离处理，能充分利用各种废液的相互作用，在相同条件下混合废液较单一废液处理效果更好，更符合现场生产的实际需要，混合废液经过破稳分离后与王家岗采出水具有良好的配伍性。
(4)现场中间试验表明：在ZF-Ⅰ-B用量为320～400mg/L，ZF-Ⅱ-A用量为90～120mg/L的条件下，破稳分离罐出水的悬浮物含量均在45mg/L以下，装置出水可以降至15mg/L以下，去除率均在92%以上，处理后的废液可以达到进油田采出水处理系统的水质要求。
