CN112282679A - 一种用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法及装置，属于固体废弃物处理领域，其特征在于包括：采集钻井废渣的水分含量和用于控制污染的指标；通过若干已有达标固化配方进行训练得到BP神经网络拟配算法；将采集的钻井废渣水分含量和控制污染的指标经BP神经网络拟配算法得到钻井废渣固化配方。成本低廉、使用简便、获取达标固化配方效率高，仅需将测量传感器与装置连接，即可实时测量钻井废渣的主要控制污染指标，并实时获取针对该钻井废渣的固化配方，极大地节约了配方获取时间、节约了成本。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理领域，尤其涉及一种用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法及装置。
背景技术
在油气藏开发过程中，钻井工程产生的废弃钻井液、钻屑等固体废弃物具有污染物数量多、浓度高、成分复杂、处理难度大等的特点，若不加以处理直接外排势必对生态环境造成严重威胁和影响。因此对钻井固体废弃物进行无害化和资源化处理，对实现绿色环保钻井具有重要的现实意义。
目前固化填埋是常见的钻井固体废弃物处理处置方式之一，该方法具有成本低、操作简单、见效快、易转运的特点。在进行固化处理时，由于油气藏地质结构差异、不同井或者同一口井的不同钻井阶段采用的钻井液体系的差异，导致产生的钻屑和废弃钻井废渣的污染组分呈现动态变化的特点，且变化幅度较大，因此钻井废渣固化处理时需要针对不同污染程度的固体废渣优化设计不同的固化配方，方可保证钻屑、钻井废渣固化处理后满足《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I/II类要求。目前，技术人员为得到合格的固化配方，一般的做法是，先对钻井废渣原样的废渣水分与控制污染指标，即浸出液的COD、pH、色度、含油量和重金属等污染指标进行检测，并将其与《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB18599-2001的要求进行对比，初步明确污染程度；再根据以往的固化经验和常规配方进行配方设计或者对固化处理药剂进行多次筛选和优化，并实施固化实验5～7天后检测固化后的样品，检测是否满足GB18599-2001的标准要求；如果固化配方处理后的样品污染指标不满足要求，则对配方再次进行优化修改，再次进行样品固化实验5～7天，再进行浸出液指标测试反复求证配方的效果。如此反复多次试验，直到固化配方使废渣固化处理后满足《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I/II类要求为止。
传统试验方法存在以下问题：一、试验费用较高，由于多次试验且每次试验后都需进行浸出液各类指标测试，因此会产生高额试验和测试费用；二、试验效率低、耗时长，根据标准GB18599-2001规定，钻井固体废渣的固化处理，以及浸出液各类污染指标测试均需一周以上，每轮试验周期过长，极大降低试验进度。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种可实时得出固化配方结果的用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法及装置。
本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法，包括：采集钻井废渣的水分含量和用于控制污染的指标；通过若干已有达标固化配方进行训练得到BP神经网络拟配算法；将采集的钻井废渣水分含量和控制污染的指标经BP神经网络拟配算法得到钻井废渣固化配方。
进一步，本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法，所述控制污染的指标包括废渣浸出液的COD、pH值、色度、含油量。
本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，包括：测量单元，用于采集钻井废渣的水分含量和用于控制污染的指标；操作与给定单元，用于采集数据的人工输入和控制指令的输入；计算与处理单元，用于运行BP神经网络拟配算法，得到钻井废渣固化配方；通信单元，用于测量单元、操作与给定单元、显示单元和计算与处理单元之间的数据传输；显示单元，用于显示钻井废渣处理前后的水分含量和废渣主要控制污染指标，以及废渣固化配方结果。
进一步，本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，所述用于控制污染的指标包括废渣浸出液的COD、pH值、色度、含油量。
进一步，本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，所述计算与处理单元、通信单元和显示单元设置于外壳内；所述外壳内填充有防震介质。
进一步，本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，所述操作与给定单元为通过软按键方式进行操作的电子触控屏；操作过程包括指令部分与成分输入部分；所述指令部分为工作模式选择指令和配方生成指令；所述工作模式选择指令用于选择实时测量模式及手动输入模式；所述实时测量模式通过测量单元实时读取现场数据；所述手动输入模式手动输入已测量好的污染指标数据；所述配方生成指令运行后生成固化配方；所述成分输入部分通过人工完成钻井废渣主要控制污染指标输入。
进一步，本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，所述显示单元为OLED显示屏；可显示钻井废渣处理前后的水分含量和废渣主要控制污染指标，即废渣浸出液的COD、pH值、色度、含油量，并与权利要求书1中的智通过SPI总线和计算与处理单元相电连接。
进一步，本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，所述通信单元为SPI总线，将上述计算与处理单元，液晶综合显示单元，钻井废渣指标测量单元，操作与给定单元相连接，并分配不同地址，实现各单元间的通信。
本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法及装置的优点在于：
1.成本低廉、使用简便、获取达标固化配方效率高，仅需将测量传感器与装置连接，即可实时测量钻井废渣的主要控制污染指标，并实时获取针对该钻井废渣的固化配方，极大地节约了配方获取时间、节约了实验成本。
2.智能化、准确度高，在计算处理单元中配置有智能算法库，通过收集大量钻井废渣主要污染指标以及对应的固化后废渣指标满足《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I/II类要求的固化配方的实验样本，通过BP神经网络算法，快速计算出针对该钻井废渣的固化配方，快速便捷。该智能算法可通过已有的大量数据和处理经验训练得到，保证了配方准确率高。
3.可进行实时测量模式及手动输入模式双模操作，根据工程现场情况，选择相应的工作模式，当现场具备实时测量能力时，可根据现场传感器进行实时测量，当工程现场不具备实时测量条件时，可有工程人员现场输入钻井井废渣相关污染指标。
附图说明
图1为本发明实施例所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置结构示意图；图2为本发明实施例所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法流程示意图。
具体实施方式
下面通过附图及实施例对本发明所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法及装置进行详细说明。
实施例一
本公开实施例所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，如图1所示包括：测量单元，用于采集钻井废渣的水分含量和用于控制污染的指标；操作与给定单元，用于采集数据的人工输入和控制指令的输入；计算与处理单元，用于运行BP神经网络拟配算法，得到钻井废渣固化配方；通信单元，用于测量单元、操作与给定单元、显示单元和计算与处理单元之间的数据传输；显示单元，用于显示钻井废渣处理前后的水分含量和废渣主要控制污染指标，以及废渣固化配方结果。所述计算与处理单元、通信单元和显示单元设置于外壳内；所述外壳内填充有防震介质。
在本公开实施例中，计算与处理单元设计为一PCB电路，集成具有多线程运算的智能芯片，外接晶振，USB接口及串口，SPI总线接口；智能芯片可运行BP神经网络拟配算法，该算法输入为钻井废渣水分含量和钻井废渣浸出液主要控制污染指标，输出为钻井废渣固化配方，该算法通过已有大量达标固化配方进行训练，进而得出输入和输出关系，从而得到固化后污染指标达到GB18599-2001的I/II类要求的固化配方，为拟配过程提供参考。
在本公开实施例中所述用于控制污染的指标包括废渣浸出液的COD、pH值、色度、含油量。所述操作与给定单元为通过软按键方式进行操作的电子触控屏；所述通信单元为SPI总线，所述显示单元为OLED显示屏；所述测量单元、操作与给定单元、计算与处理单元和显示单元通过SPI总线相电连接。
在本公开实施例中首先获取废渣水分和表1所示的钻井废渣主要污染指标数据，即废渣浸出液的COD、pH、色度、含油量。基于废渣水分及表中的指标数据利用BP神经网络算法在表2所示的药剂配方范围内生成达标的固化配方，使得固化后的废渣主要污染物指标满足《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I/II类要求。
表1钻井废渣浸出液主要污染指标
| 指标序号 | 指标名称 |
| 1 | COD |
| 2 | pH值 |
| 3 | 含油量 |
| 4 | 色度 |
表2钻井废渣固化配方备选药剂及其加量范围
在本公开实施例中，如图2所示，当工程现场由于传感器通信等原因不具备实时传输能力时，工程人员使用方法如下：通过装置操作与给定单元的电子触控屏选择手动输入模式，并输入事先测量好的钻井废渣水分和废渣主要污染指标，即废渣浸出液的pH、含油量、色度、COD，通过液晶综合显示单元确定输入无误后，于操作与给定单元选择配方生成指令，调用BP神经网络算法，计算与中央处理单元通过迭代运算，获得符合GB18599-2001的I/II类要求钻井废渣固化配方，并于液晶综合显示单元中显示。
在本公开实施例中，通过装置操作与给定单元的电子触控屏选择手动输入模式，随后输入事先测定好的样品水分含量及主要控制污染指标，即样品的pH、含油量、COD和色度。通过装置操作与给定单元的配方生成指令调用计算与处理单元的BP神经网络算法计算出固化配方，并在液晶综合显示单元中显示，装置生成的固化配方为4％PJ-1+5％石灰+5％水泥+3％TZ。根据此固化配方对废弃泥浆样品进行固化处理，固化7天后取样检测样品的主要污染指标，并与《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I类要求进行对比。废弃钻井泥浆固化前后的主要污染物检测结果如下表所示：
表3钻井废渣固化处理前后主要污染物指标监测结果一览表
注：除pH、色度、水分外，其它单位为mg/L。
由数据可以看出，利用该发明装置生成配方，可使得固化后的废渣满足《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I类要求。
实施例二
在实施例一的基础上，本公开实施例所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，如图1所示包括：测量单元，用于采集钻井废渣的水分含量和用于控制污染的指标；操作与给定单元，用于采集数据的人工输入和控制指令的输入；计算与处理单元，用于运行BP神经网络拟配算法，得到钻井废渣固化配方；通信单元，用于测量单元、操作与给定单元、显示单元和计算与处理单元之间的数据传输；显示单元，用于显示钻井废渣处理前后的水分含量和废渣主要控制污染指标，以及废渣固化配方结果。所述计算与处理单元、通信单元和显示单元设置于外壳内；所述外壳内填充有防震介质。
在本公开实施例中所述用于控制污染的指标包括废渣浸出液的COD、pH值、色度、含油量。所述操作与给定单元为通过软按键方式进行操作的电子触控屏；所述通信单元为SPI总线，所述显示单元为OLED显示屏；所述测量单元、操作与给定单元、计算与处理单元和显示单元通过SPI总线相电连接。
在本公开实施中，如图2所示，当工程现场传感器具备实时测量和传输能力时，工程人员使用方法如下：将装置的钻井废渣主要控制污染指标测量单元与废渣水份在线测试传感器及废渣浸出液污染指标相关在线测试装置连接，通过装置操作与给定单元的电子触控屏选择实时测量模式，通过液晶综合显示单元确定测量得到钻井废渣主要污染指标无误后，于操作与给定单元选择配方生成指令，调用BP神经网络算法，计算与处理单元通过迭代运算，获得符合GB18599-2001的I/II类要求钻井废渣固化配方，并于液晶综合显示单元中显示。
在本公开实施例中，将水分在线检测仪、COD在线检测仪、pH在线检测仪、含油量在线检测仪的传感器与装置的钻井废渣主要控制污染指标测量单元完成连接。在装置的液晶综合显示单元上核对测量结果，并通过装置操作与给定单元的电子触控屏选择实时测量模式，随后通过装置操作与给定单元的配方生成指令调用计算与处理单元BP神经网络算法，计算出固化配方，并在液晶综合显示单元中显示。该装置生成的智能固化配方为2％PJ-1+4％石灰+3％水泥+4％TZ。根据该配方对废弃泥浆样品进行固化处理，固化7天后取样检测样品的主要污染指标，并与《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I类要求进行对比。废弃钻井泥浆固化前后浸出液的主要污染物检测结果如下表所示。
表4钻井废渣固化处理前后主要污染物指标监测结果一览表
注：除pH、色度、水分外，其它单位为mg/L。
由数据可以看出，利用该发明装置生成配方，可使得固化后的废渣满足《一般工业固体废物贮存处置场污染控制标准》GB18599-2001的I类要求。
Claims (8)
1.一种用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法，其特征在于包括：
采集钻井废渣的水分含量和用于控制污染的指标；
通过若干已有达标固化配方进行训练得到BP神经网络拟配算法；
将采集的钻井废渣水分含量和控制污染的指标经BP神经网络拟配算法得到钻井废渣固化配方。
2.根据权利要求1所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的方法，其特征在于：所述控制污染的指标包括废渣浸出液的COD、pH值、色度、含油量。
3.一种用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，其特征在于包括：
测量单元，用于采集钻井废渣的水分含量和用于控制污染的指标；
操作与给定单元，用于采集数据的人工输入和控制指令的输入；
计算与处理单元，用于运行BP神经网络拟配算法，得到钻井废渣固化配方；
通信单元，用于测量单元、操作与给定单元、显示单元和计算与处理单元之间的数据传输；
显示单元，用于显示钻井废渣处理前后的水分含量和废渣主要控制污染指标，以及废渣固化配方结果。
4.根据权利要求3所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，其特征在于：所述用于控制污染的指标包括废渣浸出液的COD、pH值、色度、含油量。
5.根据权利要求4所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，其特征在于：所述计算与处理单元、通信单元和显示单元设置于外壳内；所述外壳内填充有防震介质。
6.根据权利要求5所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，其特征在于：所述操作与给定单元为通过软按键方式进行操作的电子触控屏；操作过程包括指令部分与成分输入部分；所述指令部分为工作模式选择指令和配方生成指令；所述工作模式选择指令用于选择实时测量模式及手动输入模式；所述实时测量模式通过测量单元实时读取现场数据；所述手动输入模式手动输入已测量好的污染指标数据；所述配方生成指令运行后生成固化配方；所述成分输入部分通过人工完成钻井废渣主要控制污染指标输入。
7.根据权利要求6所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，其特征在于：所述显示单元为OLED显示屏。
8.根据权利要求7所述用于生成水基钻井废渣固化处理配方的装置，其特征在于：所述通信单元为SPI总线。
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