第一篇：绳索取心钻进中涌水的处理技术论文
工程概况
我公司在中国地质科学院组织的“云南江城地区油钾兼探钻探工程”招标活动中一举中标。该项目设计四个钻孔，编号分别为ZK-1、ZK-2、ZK-3和ZK-4,井型为垂直井，全孔取心，要求岩矿心直径不小于60mm,最小井径96mm;采取率要求为含盐 段95%以上，非 含 盐 段80% ~90%.主要目标任务是：通过取心钻进，获取“中、新生代”含盐建造完整的地层序列，建立一个可供找钾参照的“标杆地层柱”;利用对全套岩心的综合配套测试分析，获取成盐成钾物质基础和来源等准确可靠的第一性地质、地球化学信息，提供海相-海陆交互相成盐盆地成钾的理论参数，提炼成盐聚钾的地质模型；通过获取盐下层可能的油气基础地质资料，为盐下层可能的油气勘探部署提供科学依据，做到“一孔多用，钾油兼探”;通过钻探所揭露地层，进一步分析验证构造模拟及物探测试结果。
ZK-2井位于云南省普洱市江城县宝藏乡西南约10公 里，该 孔 设 计 孔 深1000m,我 们 配 备 了HXY-5型钻机，BW250型泥浆泵。为有效保护盐层，选用饱和氯化镁钻井液体系；168表层套管下到了33m.第一层涌水
使用“95+1金刚石取心钻头+89岩心管（带扩孔器）+89绳 索 钻 具”组 合，钻 井 液 比 重 为1.10,黏度为28s,钻进到98m时钻井液消耗严重，钻具静止时钻孔涌水，一小时后返出的全是清水，涌水量达1.70m3/h,井口压力为0.20MPa.分析：钻具旋转的同时带动钻井液旋转，离心力对井壁的侧压力较大，致钻井液压力大于地层压力，造成钻井液漏失。加大钻井液比重到1.50时，可平衡地层压力，但无法正常钻进：固相在内外管间堵塞，泵压太高；钻杆内壁结垢，内管上下通行困难。
钻进中由于地层水的侵扰，钻井液时多时少，我们就用钠土、纤维素、护壁剂等不断调浆，补充黏度和比重更大的新浆，致使钻井液性能不稳定，携粉能力差，孔底有沉沙，而且孔壁很不稳定，有掉块现象，每次打捞内管前都需要把钻具提起20m.钻进到110m后涌水量不再增大，由 此 判 定98~110m段有裂隙。
2.1水泥封固
（1）强行钻进到120m后，用P.042.5水泥封堵：从井口注水 泥浆0.5m3,加3%工业盐，替浆0.30m3,替浆压力3MPa,停泵后压力瞬间恢复至零。候凝24小时后探水泥面在35m,扫到孔底后，涌水1.20m3/h,略有减小。取出的水泥石上部完整、致密，接近底部时有水槽样孔洞。分析：井口密封不严、替浆量小、钻杆和套管内余留的水泥浆多，挤进裂隙的有效水泥浆太少致下部水窜。
（2）总结上次注浆的经验，实施二次注浆作业：水泥 浆1m3,加3%工 业 盐，替 浆0.45m3,憋 压2.5MPa,停泵后压力瞬间恢复至零。候凝24小时后探 水泥面在35m,扫 到孔底 后，涌 水 量 仍 然 是1.20m3/h.分析：泥浆泵能力小，排量小，注浆和替浆时混浆多。
（3）第三次注浆：先注隔离油塞子（25kg水泥加50kg柴油），作为前置液，再注水泥浆1m3,比重由小到大，最后替水0.60m3,压力忽高忽低，管内余留20m水泥浆。候凝后，水泥面还在35m.扫到孔底后，涌水不减。
2.2顶涌钻进
注浆后涌水都稳定在1.20m3/h不再减小，可见下部水层的活动能力很强，很难彻底封堵，继续注浆已无意义。只有穿过含水层或不能继续顶涌钻进时，再下套管隔离涌水。
由于 含 水 层 太 浅，我 们 把 钻 井 液 比 重 调 至1.50,黏度160s,才能把涌水压制住，但这么高的参数根本无法绳索取心钻进。
只得把钻井液性能调整到正常参数，钻进中一边排浆一边补充新浆。钻进到220m时，涌水增大到3.60m3/h,井 口 静 压0.80MPa.钻 进 到234m时，孔底岩粉太多，加不上尺，用捞砂筒捞砂强行钻进到241m,而且上部还掉块，已无法继续钻进，决定下管。
分析：①以上多次封堵，虽然在水泥浆量、替浆量、注浆工艺等方面都做了不同的尝试，但套管内水泥面每次都定格在35m左右，说明钻孔上部（包括地层）密封不严，有漏/涌层，虽能憋压但保持不住，停泵后地层涌水把水泥浆往回顶，待水泥浆被顶到35m时，井内液柱压力与地层压力平衡，稳定在此处静止、凝固；②涌水层为地下河类，水流活跃，水泥浆不能在裂隙内凝固；③地层多处“漏气”,接近地表有涌水层，致使泥浆虽已加重但液柱压力很小，不能很好地将涌水压制。涌水层越接近地面越难实现平衡钻进。
2.3下管隔水
为了把涌水压住，便于调浆扩孔，再次从井口注水泥浆0.50m3,替浆1m3,候凝后探孔水泥柱面仍在35m.由于绳索钻具壁薄而且刚性强，脆性大，难以承受大扭矩，只能逐级扩大孔径。
首先扩到133mm,钻具组合：133PDC全面钻头+89石油钻杆×38m+89绳索钻杆+59立轴，分别在距钻头9m和18m的89石油钻杆接头上焊肋骨条作扶正器。
用重晶石粉、优质钠土、纤维素、护壁剂等把钻井液调到黏度70s,比重1.50.循环畅通后比重降到1.41.钻进一天后涌水达到1.50m3/h,泥浆基本成清水。
扩到241m后，换152牙轮扩孔。到230m时，岩粉多加不上尺，换用114管捞砂到235m,捞不下去：底部有大块。换152牙轮继续扩孔到底后，用96钻头+89岩心管单管取心：钻进1.80m,只拿出几块泥包砾和硬块。经研究：泥包砾属泥岩，是隔水层，可以下管。再次捞岩粉清孔后用20m长的133管试下顺利。
第一根套管上焊6mm×250mm钢筋4根呈螺旋状以把套管扶正居中，然后每隔30m焊一组；套管平底不做马蹄；套管丝扣缠生料带密封；底部50m套管丝扣点焊，以防倒扣。
套管下深238m,距孔底3m遇阻，经活动无效。
随后，注水泥浆3t（约3.2m3），替浆2.4m3,整个过程泥浆泵无压力显示。井口返水约0.20m3/h,憋压10h打开井口，微冒水，管外微量返水。
分析：水泥浆跑到了218m处的裂隙中和套管外上部的孔隙。
用PDC钻头扫水泥，扫到套管底脚时换95+2金刚石钻头绳索钻进。出套管后仍然涌水但涌水量很小0.4m3/h,不影响绳索取心正常钻进。第二层涌水
下管后钻进中又遇到了涌水：252m时，涌水达到1.6m3/h,钻进中边排水边造浆；285m时，涌水达到3m3/h,地层为完整泥岩，沉砂1m.分析：①套管外水泥环被震松，上下地层裂隙窜通；②下部地层又涌水。289m时，从井口直接顺套管注浆2.5吨，压力2~4MPa,替浆2.2m3,最高压力达到7MPa,后不断补水憋压一小时。然后，从井口往管外注水泥浆0.4m3,压力达到3MPa.管外涌水彻底封堵住。
扫孔时从10多米就开始磕磕绊绊：套管内壁挂有水泥浆，230~310m段全是水泥柱，310m以下放空：①310m处有掉块等架桥；②下部无涌水裂隙，泥浆托住水泥浆；③下部涌水压力大，托住水泥浆不能下行。
后绳索取心正常钻进时涌水0.5m3/h,打捞内管时1~1.5m3/h,井口静压力0.7MPa.在336m处取出的岩心特别破碎，每回次只能钻进0.5~1.5m就堵心，采取率只有20%,岩性为米粒状白色砂粒。起钻后井口涌水3m3/h,1MPa.钻进到358m时孔底沉砂15m,无法钻进。调配钻井液比重达到1.17,压住涌水，用96刮刀清理孔底沉砂。
综合分析：涌水裂隙主要集中在310~330m段，涌水造成坍塌、砂卡，已无法正常钻进，决定注浆封堵：管柱组合：50钻杆×100m+89绳索钻杆×238m=338m.先用 比 重 为1.19的 泥 浆 压 住 涌 水，下 钻 到338m注水泥浆1.2m3,替浆0.7m3.后往井内注泥浆0.12m3才满，密封井口后顶替0.2m3泥浆，泵压2MPa,停泵压力就归0.用113mmPDC全面钻头扫水泥柱。用96复合片钻进到482m.钻井液比重1.15~1.19,黏度25s,钻进中涌水1m3/h.钻杆接头磨损严重，第一个复合片钻进60m,外径磨损严重，新钻头扫孔50多米。每次换钻头都要扫孔几十米，而且，下钻过程必须分段循环，一次下多了泵压高不能建立循环。
从476m时取心为泥岩，进尺慢，1m/2h,泥浆比重1.18,黏度32s.BW250泵排量小，钻头常泥包。钻到582m时起钻，换钻头。新钻头在部分孔段下不去，到500m开泵困难。下钻时井口所返已全是清水，但钻孔涌水层以下一定深度泥浆稠，钻杆内也是上稀下稠，致使泵压达到5MPa仍然不能建立循环，只得起出几柱先开泵循环。钻进到710m,已进泥岩134m,分析涌水层已过，且泥岩隔水性好，于是测井、扩孔、下管。扩孔钻具组合：100×300mm导向+116金刚石扩孔钻头+89绳索钻杆×9m+115扶正器+89绳索钻杆×9m+115扶正器+89绳索钻杆。扩到710m,接22m108套管试下顺利，正式下管。
管串：木引鞋+套管（小马蹄，防下部钻进起钻时钻具挂套管脚），套管规格为108×4.5mm,宝钢DZ40,节 箍：108×5.5mm,内径由97mm扩 大 到98mm,便于95+1金刚石钻头和扩孔器通行。
套管下到孔底后，管外返水，管内静止。后在孔口憋压5MPa,不能建立循环。下95+1绳索组合钻具，扫除木引鞋，清除孔底沉砂，管外返水，管内返水极少，在孔口能建立循环。下钻：50钻杆×45m+89绳索钻杆，到630m,密封井口，注水泥浆1m3,替浆3.1m3,水泥随涌水返出井口。随即起钻，起钻过程不断往套管内注浆，钻具起出后，管内仍少量返水，后密封管口。
分析：替浆后应憋压4h再打开井口，效果更好。
处理井口：把168井口管和108技术套管之间的返水引流出去（不进泥浆池），钻井液在泥浆池、沉淀池、循环槽和108套管组合成的循环系统内循环，与涌水隔离，不被破坏。施工效果
憋压72小时后再次打开井口，管内涌水很少，扫除固井水泥柱后，涌水量没有增大。下部钻进中全孔替换成饱和氯化镁钻井液体系，涌水没有对钻井液造成破坏，绳索取心可以正常钻进。平均日进尺20m,半月后钻进到1000m,顺利终孔。
测井时发现套管外的水泥很少，零零散散。说明涌水返回井内时把水泥浆冲散。几点体会
5.1钻孔涌水有两种情况
一是溶洞承压水，钻开的是“湖水”,只顺着钻孔往上涌，在地下没有径向流动。
二是流动承压水，钻开的是地下河，不但顺钻孔上涌而且沿裂隙径向流动。这种情况往往很难彻底封堵，即使用大比重泥浆压住涌水，不开泵循环，地下河水的径向流动也能把大比重泥浆置换、稀释，井口很快又会上返清水。
5.2处理方法
溶洞承压水：①首先要调整泥浆性能，用加重泥浆压住涌水，甚至形成过平衡状态把地层压漏，在泥浆中加入堵漏类材料，循环几个小时即可堵住；②密封井口直接灌注水泥浆，按水泥5%的量加盐，尽可能多地往裂隙中灌注；③先用加重泥浆压住涌水后，把钻具下到涌水层上，注入前置液，然后灌注水泥浆，也能把涌水封堵。这种情况相对比较容易封堵。
流动承压水：水泥浆封堵后，即使井口不返水，靠近底部的水泥柱也会被流水冲蚀成孔洞。钻开水泥柱后，涌水量减小，但钻进过程中，涌水通道很快又被打开，涌水恢复。析：地下河水把进入裂隙的水泥浆稀释、冲走，使其不能深入裂隙胶结、封堵，只能在裂隙口即孔壁把裂隙堵塞。这种情况，用套管隔离、导水、封堵最有效。
5.3实际操作
5.3.1注浆根据情况可选择使用高标号水泥、添加剂等，无论使用什么材料，都要在现场做配伍试验，特别是下钻具注浆，严防把钻具固结；注浆方式可选择从井口、下钻具密封井口、用加重泥浆压制涌水后从裂隙上部注浆等方法。水泥浆把涌水永久性封堵的可能性很小，但注浆后往往能减小涌水，可强行钻进一段。
5.3.2下管下管往往也不能把涌水堵住，而是隔离、引流，使其不与钻井液混合。
下管深度：云南地层很复杂，分层不明显，涌水层连续不断，往往下管钻进不久又涌，很难不断地下管隔离。这就需要采取顶涌、造浆、水泥封堵等措施强行尽可能多地钻进；管脚超过涌水层越深越好，至少100m以上，理论上涌水从管外上返的阻力要小于绕到管底再从管内上返的阻力，但实际上管内往往还会有少量返水。例如：ZK-2井最下部的涌水层在430m,孔径为116,108套管下到710m,管内还是有少量涌水。管径：套管和孔壁环状间隙越大越好，确保导水通道畅通、导水阻力最小。
5.3.3固井遇到流动的涌水，即使下管也不能保证把涌水封住。下管后一定要固井，水泥浆返到管外超过涌水层后即被稀释并带出地面，即使进入裂隙也被流水冲走，致使套管底脚也很难彻底密封。遇到这种情况千万不可从井口往管外压注水泥，以免把导水通道堵 塞，迫 使 涌 水 返 入 管 内。例 如：我 们 施 工ZK-1井时，涌水层在590~624m和656~657.50m两处，井径122mm,井深732m,114mm套管下深680m.由 于114mm套 管 加 装 了 橡 胶 伞 与168mm井口管密封、配合，套管底脚没有封固，致使涌水从管内返出，后采用多种方法多次封堵均无效，最终无奈弃孔。下管后封孔时，下钻具密封井口或直接密封井口注浆。注浆后憋压至水泥初凝后再打开井口。以防涌水回流把水泥稀释冲散。
5.4其他
（1）加重钻井液不适宜于绳索取心钻进。绳索取心工艺钻孔与钻具的间隙只有2~3mm,内外管间隙只有1.5~2mm,卡簧座与钻头的内台阶间隙只有3~5mm;要求使用无固相或低固相钻井液。钻井液加重后，固相含量增多，钻具内壁结垢影响过水，泵压升高，甚至不能建立循环；钻具内壁结垢后内管不能顺利提拉、下放；上下钻具和打捞内管时，钻具相对于井筒、内管相对于钻具如同活塞形成抽吸，裂隙水很快涌出稀释钻井液，破坏泥浆性能，导致孔壁坍塌、孔底沉沙增多等情况。
（2）涌水对井内钻井液的影响。并非只有涌水层以上的泥浆被稀释：理论上停泵后，涌水层以下的泥浆不会被稀释，实际上涌水层以下相当长的一段距离泥浆还会被稀释。
（3）平衡钻进。涌水距离地表越近越难处理，因为即使加重泥浆，由于液柱短，有效压力低，很难实现平衡钻进。
（4）加强对施工细节的认识和操控。在水泥的型号、添加剂的种类、灌注方式和候凝时间等方面都要合理安排，而且每次注浆都要在现场用实际材料做配伍试验。
总之，钻孔涌水情况很复杂，实际施工中要结合具体情况，采取相应的施工工艺，精心组织，认真执行，把钻探这个 “粗活”做细，就能取得良好效果。
参考文献：
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第二篇：电厂水处理中的反渗透技术
电厂水处理中的反渗透技术
摘要：反渗透指的主要是利用膜分离技术对水加以处理，其具备脱盐率较高、适用性强以及环保等特点，已经在很多行业得到了广泛的应用，而反渗透技术应用的核心在于反渗透膜，它是由一种高分子材料所制作而成的，具备选择性的半透性薄膜。能够实现在外加压力的作用之下，让溶液当中的水分跟一些组分形成选择性透过的现象，继而实现纯化、分离以及浓缩的目的。反渗透技术在电厂的水处理方面的应用能够得到较好的效果，实现了对水资源的节约和对环境的保护。本文首先对反渗透膜技术的原理以及特征进行了陈述，继而分析了在电厂水处理当中对反渗透技术的实际应用，最后探讨了反渗透技术的应用注意事项。关键词：电厂 水处理 反渗透技术 应用
1、反渗透的原理
反渗透就是利用足够的压力让溶液当中的溶剂通过反渗透膜，继而分离出来，方向跟渗透的方向是相反的，应该利用比渗透压大的反渗透法实施分离、提纯以及浓缩溶液。因为反渗透膜上的孔径特别小，所以对其加以应用能够很好的将水里的溶解盐和胶体、细菌、病毒以及一些有机物等加以去除。反渗透膜最为主要的分离对象是溶液当中的离子，不需要应用任何的化学物质就能够实现对水中盐分有效的脱除，除盐率基本可以达到百分之九十八以上。
2、反渗透技术的特征
反渗透技术是应用反渗透的原理实现了对溶液的净化以及浓缩，它所具备的分离特性巨鼎了它所具备的特征有以下几个方面：①反渗透技术所呈现的自动化程度较高，它产生的能耗在各种出来方法中较低，主要的原因在于水处理过程所应用的推动力是水的压力。在常温且不出现相变的情况之下，就能够是喜爱呢对溶剂跟溶质之间的分离，有效成分的损失量极小，非常合适应用在对热敏物质加以分离和浓缩的工作当中。而且跟有相变化分离法比较所形成的能耗比较低。②无需采取再生措施，因为其处理过程属于物理反应，不会应用到化学物质，产品不会受到污染。③反渗透膜所具备的性质及其稳定，在应用过程当中不会出现相态达的变化，是在常温条件下进行的，而且杂质的去除率非常高。④反渗透设备能够实现对多种原水的适用，设备整体构造较为简单，而且操作起来也比较方便，适应性极强，处理规模具有一定弹性，并且不管是连续作业还是间歇作业都可以。⑤能够实现较好的经济效益。反渗透系统在运行过程中所产生的费用很低，并且能够实现在短时间之内回收投资。
3、电厂水处理当中对反渗透技术的实际应用 3.1循环冷却排污水的回收以及利用
火电厂中使用的循环冷却水占据电厂总体耗水量的百分之七十左右，所以对其加以回收和利用具有非常重要的现实意义，能够实现对有限水资源的节约。近些年来，国家对于环保方面的要求在逐渐升高，对于废水排放的相关指标设置也越来越严格，这就致使电厂在对废水加以处理的过程中所产生的成本大幅度提升。而反渗透技术的应用能够实现对废水的再利用，结合电厂各种设备实际的运行状况，利用反渗透技术进行处理，得到的水能够应用在循环冷却水的补充水当中，同时具备安全可靠的特性。在利用了反渗透技术之后，循环水所呈现的水质实现了明显的好转，浑浊度大幅下降，而且补水量也得到了明显的降低。不过现在对反渗透技术对水加以处理会产生较大的成本，资金投入明显大于从自然水体中取水而净化的方法，不过因为它能够同时对废水加以处理，是环境成本的投入得以下降，对水资源也形成了一定的节约，所以其综合成本的呈现是比较明显的，达成了经济效益、社会效益以及环境效益的高度统一。3.2锅炉酸洗的废液处理
笔者利用对电厂内过滤酸洗废液实施的处理加以模拟实验的研究，利用反渗透技术以及循环的模式对低压复合膜、醋酸纤维素膜以及海水膜三种反渗透膜所能达到了处理效果加以具体的比较和分析，继而得到了以下结论：这三种反渗透膜中表现效果最好的是海水膜，所以说最为适合对锅炉的酸洗废液加以反渗透处理的是海水膜，应用的处理方式是循环的方式。经过对反渗透技术应用在电厂的锅炉酸洗废液加以处理上，能够达到非常好的效果，实现了预期目标的实现。对锅炉中柠檬酸的酸洗废液加以处理的最好的方式为：就爱过你酸洗废液先加以反渗透浓缩的处理之后，能够达到排放或者是回收利用它的浓缩液，经过除铁之后喷雾干燥，继而实现柠檬酸钠盐的回收。该处理工艺的应用可以很好的将锅炉中酸洗废液对环境造成污染的情况加以解决，同时具备非常良好的社会效益以及经济效益。3.3废水的综合处理
对电厂的废水加以综合处理时一项系统性的工程，主要包含废水的回收以及处理两个重要的部分，而反渗透技术则是应用在了对废水加以处理的过程当中，对所回收的生活污水、凝结水、酸碱废水以及场地冲洗用水等，它们的混合水基本上是呈现酸性，继而通过弱酸处理之后就能够实现对其加以反渗透的处理，而经过此项处理之后的水源能够实现直接的应用。继而实现了电厂内部废水的零排放，这个方法的应用不仅降低了电场的用水需求，对电厂水资源的循环往复利用极为有利，继而使企业实现了可持续发展。
4、反渗透技术的应用注意事项 4.1装置选择
在对反渗透膜的原件加以选择的时候，应该考虑到进水水质所呈现的特点，在将其应用在废水的处理工作当中的时候，因该利用抗污染膜，亦或是利用一些其它的处理污染措施。设计的水温对于产水量所形成的影响是比较大的，所配置的膜元件水量要确保在所设计的最低水温环境中运行的时候，产水量能够达到所设计的数量。对常规的反渗透水加以处理的装置在设计使用的时候，反渗透本体的初始运行所具备的最大进水压应该比1.5兆帕小。而在对海水淡化的反渗透装置加以设计应用的时候，反渗透本体的初始运行所呈现的最大进水压要比6.9兆帕小。对过滤器滤芯所设计的过滤速度不应该太大，如果能够长期处在正常运行的情况之下，对滤芯加以更换的周期应该不高于三个月。4.2反渗透装置在运行过程中的性能参数
度常规的反渗透问题加以分析，反渗透装置处在运行状态时所呈现的运行参数（脱盐率以及回收率等）应该符合合同中的要求，通常情况之下在第一年所呈现的脱盐率应该大于百分之九十八，而回收率要大于百分之七十五。而产水量应该符合一定水温条件之下的国家标准，并且阀门开关要较为灵活。结束语：
总而言之，电力行业是为人们日常生活提供优质电能的基础性行业，对人们生活水平的提升以及国民经济的增长都具有非常重要的现实意义。而反渗透技术在电厂水处理工作当中的应用形成了很好的效果，即减少了环境污染的出现，还实现了对水资源的节约。相关从业人员应该积极探索，对国外的一些先进技术和理念加以借鉴，与我国电厂水处理的实际状况加以充分的结合，继而实现反渗透技术所应用材料成本的降低，继而实现反渗透技术在我们国家电厂当中的普遍应用，实现电厂经济效益和社会效益的双丰收，实现可持续发展的目标贡献出自己应有的力量。参考文献：
[1]牛如清，齐晓辉.电厂水处理中反渗透技术的研究、应用与维护[J].化学工程与装备，2017，(02)：235-236+248.[2]张耀江.反渗透技术在电厂水处理的应用探讨[J].中国高新技术企业，2015，(09)：51-52.[3]李栋.反渗透技术在电厂水处理中的试验研究[D].华北电力大学（河北），2010.
第三篇：反渗透水处理技术在电厂中应用
反渗透水处理技术在电厂中应用研究探讨
关键词：反渗透，化学清洗，双层滤料过滤器
反渗透(RO)作为一种简易、实用的水处理方式在电厂应用中已由全套进口逐步发展到国产化，其设计和运行也从原来的照抄照搬到国内独立完成。可以说在国内的电站水处理行业，对RO的应用已积累了相当的经验。但是我国电力行业还没有一套完整的关于RO设计、施工和运行的规程。RO用户虽然众多，但管理上不统一，并且在设备及技术上受制于外国膜制造公司。为从根本上扭转这一局面，以国内RO应用情况为依据，完善出一套适合我国国情的RO设计、施工和运行方案是当务之急。
笔者调研了国内RO用户的应用状况，结合应用中出现的问题，通过对比分析，就系统中几个环节提出自己的看法与认识。RO水处理方式是通过给水加压使水分子通过膜元件，把溶解盐类的水化离子或大分子阻留在浓水侧。因水质浓缩，为防止CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等难溶物质结垢要有加酸系统和阻垢剂加药系统；为保证RO入水不损坏膜元件，前面有预处理；后面可加离子交换(IEX)以进一步提高水质标准。RO单元应包括:保安过滤器、高压泵、RO膜组件、化学清洗系统、加药系统、检测仪表及连接管线、辅助安全系统等设备。其典型系统见图1。
实际应用中，电站RO脱盐系统回收率大都为75%；常见的两段系统，前后段膜元件比例约为2：1，三段系统则前后段膜元件比例约为3：2，RO单元差别不大。其他方面因原水条件、出力、出水水质等要求不同会有较大差别，因此RO的设计、施工与运行不可千篇一律，其各个环节值得探讨研究。1 预处理部分的几点建议
尽管在RO入口前有保安过滤器(又称精密过滤器或5μ过滤器)以保证膜元件不被划伤或污堵，但前面的预处理系统合理设计与平稳运行对RO至关重要。国内电厂RO应用事故中70%以上与预处理有关。通过调研提出以下建议。
1)对于地表水源的RO脱盐系统，两层滤料过滤器(一般为无烟煤和石英砂)值得推广。华东地区五个RO用户均采用此设备，华北有RO水处理系统的电厂双层滤料过滤器的用户也不少。两层滤料过滤器截污能力大，运行周期长，运行中水头损失增长较慢，实践中应用效果良好，保证了RO入口水符合要求。
2)预处理中加药的选择:预处理中加入各种混凝剂，可以除去水中悬浮物，胶体等杂质。但如果不根据水源实情，一味地添加，不仅改善不了水质，相反会因药剂本身或药剂中所含杂质，而使水中带入对RO膜元件有害的物质。国内电厂RO事故中以此为因的不乏其例。轻则减短膜元件寿命，重则使部分膜元件报废。同时药剂之间的兼容性也不容忽视。如:使用六偏或聚丙烯酸为阻垢剂时，则混凝过程中不应使用阳离子型聚电解质作助凝剂。
3)活性炭过滤器的作用:活性炭可以除去水中有机物、余氯等有害于膜元件的杂质。对于CA膜，因其耐氯性强，抗有机污染性差，为防止微生物应在前处理中加入CL2或ＮａＯCL，一般不再加活性炭过滤，国内许多RO用户，如:杨树浦电厂、宝钢电厂、郑热五期等均如此。
上海石洞口电厂虽为CA膜，但预处理中加有活性炭过滤。结果为保证RO入口水含有一定余氯，不得不二次加氯；对于TFC膜，怕CL2，而耐有机污染能力稍强，常加活性炭过滤以使RO入口水余氯为零。因此维护活性炭过滤器的正常运行十分关键。如某电厂RO系统由于活性炭运行欠佳，活性炭出水COD反而增大，并且实测中没有活性炭过滤已能保证RO入口水质，使得活性炭过滤不仅形同虚设，反而成为事故的潜在隐患。另外，对于活性炭滤料的选择应注重实用效果，有些RO用户由于活性炭过滤器滤料的因素而出现运行事故应引以为诫。
4)保安过滤器运行良好的重要性:保安过滤器主要目的是为了保证RO进水不损坏膜组件，按运行方式可分为反洗型和不可反洗型。不可反洗型滤元为一次性，运行费用高，但效果好。国内电厂中后期投产的郑热六期、石洞口二厂、外高桥电厂、北京三热及衡水电厂的RO系统中均采用此种保安过滤器。尤其是石洞口二厂应用国内滤元，费用低而且运行良好，值得推广。而国内早期投产的电厂，保安过滤器多为可反洗型，操作上复杂些。例如宝钢电厂由于预处理欠佳，须每天反洗一次，而且还定期超声波清洗，石洞口电厂每周反洗一次，运行较好。但是，对于复合膜，不允许含余氯。保安过滤器则成为系统中细菌滋生及污物沉积的主要隐患。因此，滤元使用时间不宜过长，并且可以选择较高的滤速，建议采用15ｔ/(ｈ·ｍ2)滤元过滤面积，以便减少更换周期。这样，每次更换滤元的数量少，同时降低投资，防止了细菌滋生等隐患。2 RO附属系统的再讨论 2.1 RO系统加酸量
RO系统加酸调节入口水PH值，其剂量不仅要保证防止CaCO3垢，还要考虑膜元件的最佳运行PH值。对于CA膜其最佳运行PH值在5.5左右，对于TFC膜则在6～7左右(不同公司的膜的最佳运行PH值范围有所差别)。对于RO用户应根据实践经验进行调整，如上海石洞口二厂(采用聚酰氨复合膜)RO入口PH值为5.7，运行情况较好。但是PH值如果调得过低，不仅浪费酸，而且对膜性能的发挥不利。
为了保证RO系统的实际运行，根据用户水质特点及设备情况，甚至可以不加酸。如衡水电厂采用少加酸、不加阻垢剂的方式，不但降解了过去的污染，而且目前运行稳定，带来很大的经济效益和环境效益。2.2 阻垢剂的必要性
加阻垢剂如六偏磷酸钠，旨在防止CaCO3等物质结垢。如果水质良好，完全可以不加阻垢剂。RO水处理系统的大部分用户在实际运行中都没有加，但却都有此加药系统。这不能否认在一定程度上造成资金占用，因此在RO设计中对于确实水质良好，可以大胆地不上阻垢剂加药系统。2.3 关于冲洗系统
国外资料报导，500×10-6以下含盐量的水质可以用原水冲洗，即低压冲洗而不再另加冲洗设备，如果水质含盐量较高则必须用RO出水冲洗，需专门配置RO冲洗系统。实际上，许多电厂全套引进国外设备，有冲洗系统且为程序控制，即RO停运后自动由淡水箱送水入RO入口冲洗一段时间。这些电厂多数并没有投运此系统。如军粮城电厂原设计有，但投产以来没有用淡水冲洗，情况良好。笔者认为在RO设计时，如果水源水质良好(含盐量低)，应省去额外的冲洗系统。低压冲洗即可满足RO膜元件的要求。2.4 关于化学清洗
如果RO运行正常，每年只须化学清洗一两次。华东地区五个RO用户(除宝钢外)均选择临时接管的清洗办法。其它地区应用固定清洗系统的用户也很少。从实用性和经济性来看
第四篇：金刚石绳索取芯钻进在煤田地质勘探中的应用
金刚石绳索取芯钻进在煤田地质勘探中的应用
金钢石绳索取芯钻进具有钻进效率高、岩（矿）芯采取质量好、劳动强度低、单位进尺成本低等诸多优点。因此，在煤田地质勘探中得到了广泛的推广与应用。我队于八十年代中期曾引进金刚石绳索取芯钻进工艺。分别在多个矿区共施工钻孔26个，完成钻探工作量11000余米。与同期同一矿区采用普通工法施工的68个钻孔相比较，普工法钻进钻月效率由的217米/月提高到288米/月。岩（矿）芯采取率由83%提高到97%。特、甲级孔率由45%提高到82%。体现出了显著的技术先进性和质量可靠性。近年来，随着地勘基金项目和地方煤炭资源勘察工作的需要，地质钻探工作量正日益增多。为获取较好的地质效果和经济、技术效益。我队在原有钻探工作的基础上，着重发展了以金钢石绳索取芯钻进工艺为主的施工技术研究和施工队伍建设。
煤田地质勘探主要施工地层为沉积岩层。岩性复杂多变，尤其在进入煤系地层后，水敏性地层及松软破碎岩层多，且软硬互层频繁，给金刚石绳索取芯钻进带来许多不利影响。因此，在金刚石绳索取芯钻进中，认真进行钻孔结构设计，有效选择钻井液类型和配方，合理采用钻进参数和操作规程，是保证金刚石绳索取芯钻进在煤田地质勘探中顺利进行的一项极为重要的工作。
一、钻孔结构设计
根据地层剖面和深度不同，设计合理的钻孔结构，是实施金刚石绳索取芯钻进的基本条件之一。
在钻孔结构设计中，如开孔地层为坚硬致密的较完整岩层，通常只需设计下入一层技术套管，套管长度视地层变化确定。如开孔地层为表土层或风化破碎层，尤其当深度为大于600米以上的中、深钻孔时，由于施工周期长，地层稳定性差，除下入技术套管外，还需设计下入2~3层护壁套管，以满足钻孔施工的需要。
技术套管是钻孔结构设计中的一项不可或缺的重要内容，而套管管径的选择与绳索取芯钻进也有着密切的关联。一般宜选择较正常钻进钻具大一级口径的套管做为技术套管。下入技术套管的目的，除为保持孔壁稳定，防止井孔坍塌掉块外，同时还起着如下作用：
1、有效排除岩粉。通过技术套管来改善钻孔孔径的尺寸要素，保持钻井液上返速度，使其在整个流程中大体不变。
2、减小钻杆与孔壁间的间隙，提高钻具的对中性和稳定性，预防钻孔弯曲和钻具折断。对千米以上的超深钻孔，为防止钻孔深部遇到复杂地层。一般还可设计在钻孔上部采用大一级口径钻具钻进。当遇到复杂层后，则将大一级口径钻具留在孔内作为套管使用，再改用小一级口径钻具钻进至终孔。
技术套管宜采用左旋螺纹连接。连接后要求保持套管内平。以避免上、下钻具时碰撞钻头。套管应下在完整坚硬的岩盘上。如设计有多层护壁套管，则需在各层套管间采取有效的密封固定措施，以防止杂物掉入套管间隙内。
二、钻井液的选择
钻井液是绳索取芯钻进工艺的核心。尤其在煤田地质勘探中，它需要解决两个问题。一是如何安全通过遇水敏性地层。二是绳钻的结构特点—内外环状间隙很小而引起的一系列孔内问题。这两个问题相互影响，造成了比其它钻进方法更为复杂的“复杂地层钻进”。因此，对其性能要求较普通钻井液更高。绳索取芯钻井液要求具备以下功能：
1、固相含量低，能防止钻杆内结泥皮而影响内管总成的投放与打捞。
2、有较好的润滑性能，能减小回转钻柱的阻力。
3、有良好的流变性，能提高钻速，有效排除岩粉。
4、有低的失水量，形成的泥皮薄而坚韧，能有效抑制水敏地层吸水膨胀。我们目前施工所在矿区，地表出露多为灰岩，并且需穿过王藩里，下老山两段含煤地层，钻孔深度大（一般为900米~1200米），见煤层数多，岩层软硬互层频繁。因此，在钻井液的选型上，除需满足绳钻本身所固有的结构特点外，尤其需要具有良好的护壁和抗水敏性能。在以往工作的基础上，我们经过对各种钻井液配方的反复试验和技术比对。最终选型了一种以NV-1型人工钠土为基料，以PHP、CMC和KHM为添加剂的低固相钻井液配方。该配方钻井液性能参数为：比重：1.05~1.08、粘度：20~25秒、失水量：8~10毫升/30分、泥皮厚度：小于0.5毫米、PH值：8.0~9.0。较好的满足了该矿区绳索取芯钻进需要。
三、提高煤芯采取率措施
绳索取芯钻具结构中，其内管总成本身设计有单动、岩芯堵塞报警，内管扶正等装置，并且内管底部还装有卡簧和卡簧座。因此，对保证岩（矿）芯采取率提供了有效的技术保证。但在实际使用中，如操作不当或参数不合理，仍会对岩（矿）芯的采取带来一定影响。煤层钻进中尤其如此。为确保煤芯采取率和采取质量。我们采取了以下措施：
1、薄煤层钻进
要求在一个回次内将煤层及顶、底板全部穿透，穿过煤层后，在底板中钻进0.1~0.2米应即时打捞内管。防止打薄煤层和钻进时间过长对煤芯结构造成了破坏。
2、厚煤层钻进
a、进入煤层顶板后，及时调整钻井液性能，主要将粘度提高到25秒以上，便其能有效排除岩粉，保持孔底清洁。
b、顶板岩芯必须采取干净。如发现有脱落岩芯，必须将其处理干净后方可进行煤层钻进。
c、煤层钻进回次进尺控制在1.5米左右，并且保持钻进参数始终均匀一致，不可随意提动钻具。
d、认真检查卡簧自由内径与钻头内径是否匹配，切忌不可在使用旧钻头时换用新卡簧。在粉煤层中钻进，可采用底喷式、侧喷式以及内管超前式或内管压入式钻头钻进。
四、“打滑”地层及软硬互层中钻进措施
对于压入硬度大于450kg/mm2，抗压强度大于1500 kg/cm2,研磨性小于15mg，岩石颗粒为细粒的花岗岩，隐晶石英岩等坚硬岩石。在绳索取芯钻进中，机械钻速和回次进尺都很低，俗称“打滑地层”。在该类岩层中钻进应采取如下措施以提高钻效：
1、优先选用热压或孕锒式剧齿形、齿轮形或阶梯状金刚石钻头，以减少底唇面积，有利于创造体积破碎岩石的条件。
2、金刚石胎体浓度不宜过高，一般以不超过75%为宜。胎体硬度选择为HRC25~30，并选用优质级的天然孕锒料或高强度的人造孕锒料。有利于金刚石颗粒的出露。
3、调整钻进参数。增大钻压并适度降低转速和泵量，借助孔底岩粉加速胎体磨损。软硬互层中钻进，如操做不当，极易造成钻孔偏斜或钻具折断。因此，必须认真做好以下几点工作：
1、合理选择钻进参数是软硬互层中钻进的关键。一般要适度降低钻进压力。宜采用2/3左右额定钻压进行钻进。
2、选用热压式圆弧形或平底形金刚石钻头。钻头胎体硬度一般大于HRC40。以防止胎体崩落。延长钻头使用寿命。
3、在岩层产状陡峭的软硬互层中钻进，还可通过增加保径扩孔器数量，以提高钻具稳定性。防止钻孔偏斜。
第五篇：生物强化技术在水处理中的研究进展
生物强化技术在水处理中的研究进展
赵彦琳 2120100554
Research Progress of the Biological Enhancement
Technology in Wastewater Treatment
摘要
介绍了生物强化技术的主要方式，通过阐述国内外废水生物处理过程中生物强化技术的应用，说明了生物强化技术的研究进展，并提出了生物强化技术的展望。
关键字：生物强化；应用；进展
Abstract
Abstract: The main way of the biological enhancement technology is introduced.Through elaborating the application of the technology in wastewater biological treatment at home and abroad, the research progress of the biological enhancement technology are explained, and putting forward the technology’s outlooks.Keywords: biological enhancement technology;application;progress
前言
随着经济社会和科学技术的飞速发展，人们越来越多的关注生物强化技术在环境治理中的应用，生物强化技术（生物增强技术）是为了提高废水处理系统的处理能力而向该系统中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种[1]，以去除某一种或某一类有害物质的方法。Britt 等［2］研究发现用生物强化技术可使有机物去除率比单纯普通活性污泥法提高 20%，污泥产量降低 34%并控制了臭气的发生，减轻了二次污染物。目前，提高废水生物处理的生物强化功能，成为当前废水生物处理技术研究中的热点和难点。生物强化技术的主要方式
生物强化技术的应用方式主要包括直接投加特效降解微生物或共代谢基质类物质、生物强化制剂和固定化生物强化技术3种。
1.1直接投加特效降解微生物或共代谢基质类物质
直接投加特效降解微生物是生物强化技术应用最为普遍的方式之一，这种特效微生物经过筛选、培养、驯化之后，投入到废水中，以目标污染物为唯一碳源和能源，废水中的微生物可以附着在载体上，形成高效生物膜或以游离的状态存在。
投加生物共代谢基质及辅助营养物质主要是为了去除一些难降解的有机物，对于一些难降解的有机物，微生物并不以其为碳源，而以甲烷、丙烷、甲苯、酚、氨和二氯苯氧基乙酸等为原始底物，微生物降解这类底物之后，产生的氧化酶改变了目标污染物的结构，从而达到降解目标污染物的目的。这个过程被称为生物共代谢作用。
1.2引入生物强化制剂
生物强化制剂是将从自然界中筛选出来的、有特定降解功能的细菌制成菌液制剂或将其附着在麦麸上制成干粉制剂，用于处理城市污水。生物强化制剂
具有很多优点：第一，它能缩短 微生物培养驯化的时间，迅速提高生物处理系统中微生物的浓度，从而提高工作效率；第二，使用安全，操作简单方便，可以实时地处理污染，从而节省能源。城市废水中含有大量的碳水化合物及含氮、磷的有机物，为生物强化微生物提供了丰富的营养物质。用特效生物强化制剂处理城市废水，可以显著提高有机物的去除率，以及减少固体物质的产生、增强硝化作用，提高污水脱氮脱磷效果。
1.3固定化生物强化技术
直接投菌法虽然简单易行，但是所投加的特效微生物容易流失，或易被其他微生物吞噬。固定化技术是将单一或混合的优势菌株固定封闭在特定的载体上，例如将特定的微生物封闭在高分子网络载体内，使菌体脱落少、活性高，从而提高优势微生物浓度，增加了其在生物处理器中的存留时间。国内外污水处理生物强化工艺的应用
有学者认为它产生于20世纪70年代中期[3]，到90年代国外已有较多的文献报道。与之相比国内的研究起步较晚，直到90年代后期才有中文文献 对国外的研究进行总结[4]。近十几年来，该技术在环境治理及废水生物处理系统中以其较快较明显的处理效果受到研究者越来越多的关注，本文只对其在废水处理系统中的研究情况进行总结，总体来说该技术可起到高效去除目标污染物[5~6]，加速系统启动[7~8]，提高系统抗水力及有机荷的能力[9~10]，增强系统菌群结构和功能的稳定性[11~13]等作用。目前，生物强化技术在焦炭[14]、造纸[15]、橄榄油[16]等行业的废水生物处理中均有研究，并且有些研究已进入全规模试验阶段[17~18]。
罗国维等利用投菌接触氧化法处理洁霉素废水，即以不投加微生物菌体的相应培养基作为对照，将分离纯化得到的高效微生物接种、活化、离心洗涤制成菌悬液，接种于某一浓度 COD 下的人工配水中。结果显示，混合菌的降解能力最强，降解率为52.6％，虽然未表现出明显的叠加效果，但在降解速度、降解率、存活时间、抗冲击性以及抑制杂菌入侵等综合特性方面，却表现出任何单一菌株无法比拟的优越特征[19]。贾省芬等分别利用高效脱色菌、聚乙烯醇(PVC)降解菌以及活性污泥接种厌氧—好氧系统，结果显示，利用高效脱色菌和
PVA 降解菌接种厌氧—好氧处理系统处理印染废水时生物膜形成的快，去除效率高并且稳定，厌氧反应器对色度的去除率比活性污泥接种高 12.5％[20]。沈永红，宋德贵等研究了利福霉素生产废水高效降解菌种的筛选及其对废水生物处理的增强作用。结果显示，高效菌对废水的耐受性和生物强化效果显著，与普通菌相比，其中有2株高效菌对利福霉素废水降解能力强，COD 去除率提高 27%，并且在 COD 大于1500 mg/L 时，COD 去除率仍达 95% 以上[21]。唐正林通过实验，对微生物强化技术处理造纸厂中段有机废水进行了研究，结果表明，微生物强化技术能有效处理造纸厂中段有机废水，处理的最佳条件为：优势菌株投加比为6％，温度 35℃左右，PH=7，曝气量为 0.2m3/h[22]。
Vikavo等［23］利用固定化放射土壤杆菌降解除草剂，降解速率比游离细菌快。还有将驯化、培养的优势菌种制成生物膜，用于反应器中（生物转盘等）处理废水，有很好的治污效果［24］。Song 等从制革废水处理厂的活性污泥中以萘二磺酸为唯一碳源分离到Arthrobacter sp.2AC和Comamonas sp.4BC两株菌，将二者分别用于皮革废水处理系统生物强化实验后，发现这两种菌均能与本土微生物竞争，并且在有其他碳源存在时也能很好地降解萘二磺酸[15]。Liu等将Pseudomonas sp.ADP菌株的阿特拉津（Atrazine）脱氯基因克隆到pACYC184质粒上，然后将该质粒导入 Escherichia coli DH5α后，该菌就获得了降 解Atrazine的能力，并且在废水强化实验中去除率达到90%以上[25]；Wang等将降解喹啉的菌株Burkholderia pickettii投加处理焦化废水的厌氧—缺氧—好氧工艺中，三段的COD去除率分别达25%、16%、59%，显示出生物强化技术应用于焦化废水处理非常有效[14]。Dhouib等用Phanerochaete chrysosporium、Trametes versicolor分别对橄榄油工业废水预处理时进行生物强化，发现与原有仅用活性污泥处理相比有高的有机物去除率、较低COD/BOD5比值、较高脱毒效果，并且其后续厌氧工艺产甲烷效率也有很大提高[16]。结论与展望
近年来，包括基因重组技术等在内的新技术的不断发展，使得生物强化技术在水处理方面得到更强有力的技术支持。生物强化技术必然会得到更大范围的应用与推广，其发展潜力是巨大的。生物强化技术在废水生物处理中有明显的处理效果，然而由于废水处理系统是一个半开放有些甚至完全开放的复杂的生态系统，水质水量、环境条件的波动，强化菌与各种土著微生物相互作用以及操作条件的变化等都会给强化系统的处理效果带来不可预测的影响.在实际全规模试验或者实际工厂应用中有很多常常得不到满意的效果，因此，弄清影响生物强化的关键因素以及微生物生态学机制，通过放大试验研究，实现生物强化的规模化应用，是目前及今后生物强化技术的研究重点和方向。
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