1 引言

废气钻井液因为COD高、组成复杂，对废气钻井液的处理是油气田环境保护技术的攻关难点之一。已发展的废气钻井液处理技术包括就地固化和无害化处理等，通常先经过脱稳和固液分离处理，再对分离出的二次废水和废渣进行处理，其中固液分离是发展较快的技术之一。高效低成本的固液分离工艺与设备是废气钻井液无害化处理的关键。理想的固液分离设备应满足处理量大、分离出泥含水率低、分离出水的悬浮物含量低的要求。

2 钻井废液处理基本流程

钻井废液池中的废液可分为三层，顶层为钻井废水，中层为固相含量逐渐增加的钻井废液，底层为钻屑。

一般底层的钻屑和中层固相含量高的钻井废液可直接进行无害化处理，中层固相含量低的钻井废液可先经过脱稳反应，再进行固液分离处理，分离出的泥与钻屑一同处理，分离出的水和废液池上部的钻井废水一起处理。

废水处理工艺包括混凝沉降-过滤-达标或回用处理等。

3 钻井废液固液分离处理工艺参数

钻井废液固液分离处理工艺参数主要包括脱稳稀释比例、脱稳药剂的种类与加量等。

3.1 钻井废液的稀释比例

试验表明，稀释可加快钻井废液的固液分离，而且可提高分离泥饼的固相含量。这种现场一般解释为粘稠状态可能影响脱稳药剂在体系中的分散和絮凝。

3.2 脱稳药剂的种类和加量

钻井废液脱稳药剂通常包括三类：破胶剂、凝聚剂和絮凝剂。破胶剂是钻井废液特有脱稳药剂，一般都为无机强酸。钻井废液pH值越低，钻井废液越容易脱稳析水，泥饼含水率越低。多数情况下调节pH值约为6，以兼顾脱水效果和设备耐腐蚀性等经济指标。凝聚剂和絮凝剂采用水处理药剂，根据不同的钻井废液进行优选。实践表明，依次加入破胶剂、凝聚剂和絮凝剂的脱水效果较好。据推测可能是在强酸性环境下，大量的H+可置换出粘土颗粒表面吸附的有机高分子，并降低粘土颗粒的水化性能，降低粘土的稳定性，加入的高价金属离子可分别凝聚有机高分子和粘土，从而加快脱稳速度，并提高分离出泥的固含率。

4 固液分离用卧式螺旋卸料沉降离心机

常用的固液分离设备主要由板框压滤机、带式过滤机、卧式螺旋卸料沉降离心机等。相比之下，卧式螺旋卸料沉降离心机具有可连续运行、运行中物料封闭、脱水泥饼固含量高等优点，在污泥脱水中得到广泛应用。

4.1 卧式螺旋卸料沉降离心机的基本结构

卧式螺旋卸料沉降离心机主要由转鼓、螺旋和差速器组成。转鼓由主电机拖动，螺旋由副电机通过差速器来拖动。主电机和副电机都通过变频器采用共母线的方式来控制，不仅可实现能量共享，而且可有效、及时地调整差转速，保证离心机分离效果的稳定。高速旋转的转鼓内装有输料螺旋，其旋转方向与转鼓相同，但两者之间由差速器产生一定的速度差。悬浮液从进料管进入，在离心力的作用下，悬浮液固相被沉降在转鼓内壁，由输料螺旋推送到转鼓小端，从沉渣口排出，澄清后液相从转鼓大端溢流口流出。

卧式螺旋卸料沉降离心机按流动方式分为并流式卧式螺旋卸料沉降离心机和逆流式卧式螺旋卸料沉降离心机。并流式卧式螺旋卸料沉降离心机的液相出口在进料口的另一侧。逆流式卧式螺旋卸料沉降离心机的液相出口与进料口位于离心机的同一侧。

影响卧式螺旋卸料沉降离心机处理效果的因素主要包括离心机设备的固有参数和设备操作参数。

4.2 离心机的设备参数

离心机的设备参数主要包括转鼓直径、转鼓长度、离心机转速、差速比等，另外离心机功率也是重要的技术经济指标，离心机尺寸也是必需考虑的重要指标。

转鼓直径越大、转速越高，表明离心因数越大，越有利于离心分离。转鼓越长，泥饼在离心机中的停留时间越长，则离心出泥饼的含水率越低，固相收率越高。但转鼓直径过长、长度过长，对设备的加工要求更高。

长径比是卧式螺旋卸料沉降离心机的重要参数，长径比越大，越有利于提高固相收率、降低泥饼含水率。在一定的长径比条件下，尽可能选择转速较高的离心机，以提高固液分离效率。国产离心机的长径比可达4.0～4.5，分离因数达到2500～3500，可分离固相颗粒当量粒径大于3μm、质量浓度小于10%或体积浓度小于70%、固液密度差大于0.05g/cm³的悬浊液。

4.3 离心机的操作参数

离心机的操作参数主要包括进料速度、转鼓运行转速（频率）、螺旋推料器的转速（频率）。污泥脱水用的卧式螺旋离心机通常采用变频控制，根据各自电机的频率可换算到转鼓的转速和螺旋推料器的转速。

提高转鼓转速有助于提高固液分离效率，但受设备固有性能的影响，转鼓转速必须控制在设计转速以下，通常可在设计转速的80%左右下运行。

转鼓与螺旋推料器的转速直接影响离心机的排渣速度。螺旋推料器的转速越低，泥饼的停留时间越长，固相收率和泥饼固相含量越高。但螺旋推料器的转速不能太低，当转速太低时，即使泥饼固相含量很高，则固相收率反而降低，严重时还容易发生堵料，失去固液分离能力。

5 结论与展望

①钻井废液脱稳处理是固液分离的前提，脱稳后的絮体颗料越大、越密实，越有利于固液离心分离。

②钻井废液固液分离用的卧式螺旋卸料沉降离心机宜采用大长径比、高转速的机型，以提高固相收率和泥饼固相含量。

③采用卧式螺旋卸料沉降离心机对钻井废液脱水时，应控制合适的进料速度、转鼓转速和差速比，以便在提高固相收率和泥饼固相含量的同时获得较大处理能力。

④应用卧式螺旋卸料沉降离心机进行钻井废液脱水处理时，应考虑设备的尺寸、功率、振动等参数对使用的限制。

⑤在优化卧式螺旋离心技术的同时，应积极寻求开发新型的固液分离设备，保留卧式螺旋离心设备连续、高效、封闭运行等优点，努力降低设备功耗、振动噪声，并减少设备体积、减轻设备重量。