新環(huán)保法給海上鉆井流體處理帶來的挑戰(zhàn)及對(duì)策

邢希金，耿亞楠

中海油研究總院鉆采研究院（北京100028）

■研究與探討

新環(huán)保法給海上鉆井流體處理帶來的挑戰(zhàn)及對(duì)策

邢希金，耿亞楠

中海油研究總院鉆采研究院（北京100028）

從我國海洋環(huán)境保護(hù)法演進(jìn)歷程出發(fā)，針對(duì)海洋石油勘探與開發(fā)闡述了新環(huán)保法修訂新增加強(qiáng)監(jiān)管力度條例，與國外海洋環(huán)保法案對(duì)比，我國海洋環(huán)境保護(hù)法已與國際接軌?；谛骂C布的環(huán)保法的嚴(yán)格要求，分析認(rèn)為海洋石油鉆勘探鉆井流體主要面臨的挑戰(zhàn)是油田建設(shè)過程中的減排壓力和廢棄流體的高昂處置費(fèi)用。指出在高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下海上鉆井流體的對(duì)策集中在減量技術(shù)上，一方面要減少復(fù)雜配方鉆井液的使用量，另一方面為減少鉆井液廢棄量。針對(duì)減少復(fù)雜鉆井液的使用量提出了海水深鉆技術(shù)，針對(duì)減少排放量提出了水基鉆井液批鉆重復(fù)利用技術(shù)與回收再利用技術(shù)，預(yù)測(cè)我國海上鉆井流體未來的發(fā)展方向?yàn)樗@井液易脫穩(wěn)技術(shù)，未來油基鉆井液將廣泛應(yīng)用于海洋石油鉆探中。

新環(huán)保法；鉆井液；重復(fù)利用；回收再利用

我國早在20世紀(jì)80年代就開始重視海洋環(huán)境保護(hù)，《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法》于1982年8月23日首次頒布實(shí)施，針對(duì)海洋石油的勘探開發(fā)，以此法為基礎(chǔ)，1983年12月29日國務(wù)院公布了《海洋石油勘探開發(fā)環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》。針對(duì)以上條例，國家海洋局于1990年9月20日發(fā)布實(shí)施《海洋石油勘探開發(fā)環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例實(shí)施辦法》，辦法第15條規(guī)定量化了含油鉆井廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)，水基泥漿含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過10%及油基鉆屑含油量超過15%時(shí)，禁止排放入海。1999年12月25日首次修訂《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法》，2000年4月1日正式施行，該法律第51條對(duì)海洋石油鉆井和開采提出明確要求，含油污水和油性混合物，必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后排放，其含油量不得超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，這里國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)是指GB 4914-1985《海洋石油勘探開發(fā)污染物的排放濃度限值》。2001年國家發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)GB 18420.1-2001《海洋石油勘探開發(fā)污染物生物毒性》，水基鉆井液生物毒性容許值一級(jí)海域大于30 000mg/L、二級(jí)海域大于20 000mg/L，非水基鉆井液一級(jí)海域大于15 000mg/L、二級(jí)海域大于10 000mg/L。2008年修訂GB 4914-1985，海域三級(jí)劃分，渤海和北部灣被劃定為一級(jí)海域，一級(jí)海域不得排放非水基鉆井液鉆屑和油層段鉆井液及鉆屑，并對(duì)各海域排放的污染物含油量、Hg和Cd重金屬含量進(jìn)行了界定。2009年修訂GB 18420.1，鉆井液生物毒性的檢測(cè)頻率由原每井1次修訂為每月1次。

2015年1月1日我國施行最新修訂的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》，本法第六章法律責(zé)任中新增了按日計(jì)罰、查封扣押、行政拘留等條款，被譽(yù)為“史上最嚴(yán)環(huán)保法”。本次修訂重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)管力度，建立了公共檢測(cè)預(yù)警機(jī)制，劃定了生態(tài)保護(hù)紅線，環(huán)境公益訴訟主體擴(kuò)大，按日計(jì)罰無上限，出現(xiàn)環(huán)境違法事件，造成嚴(yán)重后果的，地方政府分管領(lǐng)導(dǎo)、環(huán)保部門等監(jiān)管部門主要負(fù)責(zé)人，要承擔(dān)相應(yīng)的刑事責(zé)任。按照新法要求，對(duì)于違法排放污染物的企事業(yè)單位和生產(chǎn)經(jīng)營者，引入治安拘留處罰；構(gòu)成犯罪的，還要依法追究刑事責(zé)任。此外，新環(huán)保法賦予了環(huán)保部門一定條件下對(duì)違法項(xiàng)目采取強(qiáng)制措施的權(quán)力。

從全球范圍看，其他國家也十分重視海洋油氣開發(fā)過程中的環(huán)境保護(hù)問題，并制定了相關(guān)限制性法律法規(guī)，來控制海洋油氣勘探開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響與危害，表1給出各國對(duì)于海上石油開發(fā)相關(guān)的環(huán)境保護(hù)規(guī)定。對(duì)于鉆井廢棄物，美國不同地域制定了不同的法律法規(guī)，這些法律法規(guī)均禁止油基鉆井液及其產(chǎn)生含油鉆屑排放入海，原則上通過生物毒性評(píng)價(jià)和游離油評(píng)價(jià)的水基鉆井液及鉆屑可排放，某些特定水基鉆井液添加劑除外。美國立法與執(zhí)法十分嚴(yán)格，有關(guān)法律規(guī)定，作業(yè)期間每月必須做一次鉆井液生物毒性檢測(cè)，鉆井液及鉆屑達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后方可排放。超標(biāo)排放將受到經(jīng)濟(jì)處罰，罰款金額1 000美元/d；對(duì)蓄意或無視規(guī)定超標(biāo)排放的罰款金額按2 500～25 000美元/d計(jì)，對(duì)海洋環(huán)境破壞嚴(yán)重者可以處以一年監(jiān)禁。加拿大禁止含柴油及高芳香烴原油的鉆屑排海，基礎(chǔ)油要通過生物毒性試驗(yàn)，添加劑需提供生物毒性等相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)，干鉆屑中含油量低于30g/100g。英國禁止任何有毒及難生物降解的化學(xué)處理劑排放入海，禁止含有如汞、鎘、有機(jī)錫等產(chǎn)品排放，禁止含重金屬和有機(jī)鹵素、氯酚類有機(jī)物的產(chǎn)品排放。挪威在生物毒性和含油上規(guī)定，所有粘附在鉆屑上的化學(xué)劑只要能通過生物毒性試驗(yàn)均可排海，含油量低于10%鉆屑可以排放。荷蘭從1993年起禁止排放油基鉆井液入海，非水基鉆井液及含油鉆屑必須通過生物毒性檢測(cè)，證明符合標(biāo)準(zhǔn)才允許排放。

表1 國外與海上石油開發(fā)相關(guān)的環(huán)境保護(hù)法規(guī)

我國和其他許多國家都十分重視含油鉆井廢棄物對(duì)海洋環(huán)境的污染危害。就排海限制標(biāo)準(zhǔn)而言，目前最嚴(yán)格的是美國，其他國家標(biāo)準(zhǔn)如英國、法國、荷蘭、挪威等則居中。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，我國新修訂的《環(huán)境保護(hù)法》的嚴(yán)格程度已與國際接軌。

1 海上鉆井流體面臨的挑戰(zhàn)

1.1 減排壓力大

由于新修訂的環(huán)保法加強(qiáng)的監(jiān)管力度，對(duì)海上鉆井流體排放的量進(jìn)行嚴(yán)格控制，并逐漸呈現(xiàn)出“零排放”趨勢(shì)，無形中增加了海上油田減排壓力。海上鉆井平臺(tái)空間有限，泥漿池的容量相對(duì)固定，實(shí)施新環(huán)保法前，參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4914-2008[1]和GB 18420.1-2009[2]鉆井作業(yè)過程中尚可排放部分上部層段滿足海洋環(huán)保要求的環(huán)境友好型水基鉆井液，以維持油氣井鉆進(jìn)作業(yè)的正常進(jìn)行。實(shí)施“零排放”后，鉆井液需要全部回收，包括表層海水和膨潤土漿鉆進(jìn)的大井眼段鉆井液，鉆井液總量大幅增加，單井鉆井作業(yè)需要調(diào)用多艘守護(hù)拖輪的底倉作為廢棄鉆井液儲(chǔ)存池，無疑增加了海上鉆井液的倉儲(chǔ)壓力。

國外在禁止排放的海域同樣面臨減排壓力，在不能排放的情況下國外使用通常油基鉆進(jìn)井流體，以提高重復(fù)利用率，減少最終廢棄鉆井液的處置量。我國受技術(shù)發(fā)展限制，海上鉆井一直以水基鉆井液為主，并且技術(shù)相對(duì)成熟，新環(huán)保法施行對(duì)海上水基鉆井液減排帶來了挑戰(zhàn)。

1.2 廢液處理費(fèi)用高

禁止排放后，海洋石油開發(fā)廢棄鉆井液處理需要支付高昂費(fèi)用，這是中外油田管理者必須面對(duì)的共性問題。為保持鉆井過程性能穩(wěn)定，鉆井液通常被設(shè)計(jì)成不容易脫穩(wěn)分離，因此處理廢棄鉆井液需要高能耗，通常處理費(fèi)用較高?！傲闩欧拧碑a(chǎn)生的大量鉆井廢棄物均需要運(yùn)回陸地處理，處理嚴(yán)格執(zhí)行陸地關(guān)于“三廢”國家標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)，廢棄鉆井液的倉儲(chǔ)、運(yùn)輸及處理均會(huì)發(fā)生高昂的費(fèi)用，降低了海上油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性，提高了海上低品質(zhì)油藏經(jīng)濟(jì)開發(fā)的門限。

表2 鉆井液重復(fù)利用對(duì)廢棄量的影響預(yù)測(cè)

2 海上鉆井流體技術(shù)對(duì)策

基于新環(huán)保法帶來的減排壓力與高昂的廢液處理費(fèi)用，考慮我國海洋鉆井液技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，嚴(yán)格環(huán)保要求下海上鉆井流體要解決的核心問題是發(fā)展減量技術(shù)，可以采取減少鉆井流體使用量對(duì)策和減少鉆井流體廢棄量對(duì)策來實(shí)現(xiàn)。

2.1 海水深鉆減少復(fù)雜鉆井液用量

國外減少鉆井流體使用量的通常做法是使用小井眼技術(shù)，與常規(guī)井眼相比逐級(jí)縮小井眼尺寸，從而減少鉆井流體使用量的目的[3]，但小井眼技術(shù)的使用存在較多的限制條件，通常不符合我國的油田開發(fā)要求。另，國外多以油基鉆井流體為主，廢棄的鉆井流體的仍可回收再利用，因此對(duì)減少鉆井流體的關(guān)注程度不高。

對(duì)水基鉆井流體，通常鉆井流體配方越復(fù)雜對(duì)海洋環(huán)境影響越大，如可使用一些簡(jiǎn)單的配方完成鉆井，其鉆井流體處理起來也相對(duì)簡(jiǎn)單，且對(duì)環(huán)境影響小。海水深鉆技術(shù)是減少復(fù)雜配方鉆井液使用的有效方法之一，也是海洋鉆探的特色技術(shù)。海水深鉆技術(shù)就是利用海水低黏、低密度特點(diǎn)減小鉆頭壓持作用，實(shí)現(xiàn)快速鉆進(jìn)，通過定期泵入稠膨潤土漿清潔井眼，在井壁坍塌周期內(nèi)完成下套管固井作業(yè)，從而減少復(fù)雜配方鉆井液使用量，提高作業(yè)效率。該技術(shù)的使用條件建立在熟知目標(biāo)區(qū)塊的地層特征與井壁坍塌周期的基礎(chǔ)上的，因此，該技術(shù)多在老油田調(diào)整區(qū)塊或是成熟的勘探區(qū)應(yīng)用。目前海水深鉆技術(shù)在渤海應(yīng)用反饋效果較好，典型案例為QK18-1油田2期調(diào)整項(xiàng)目，共鉆生產(chǎn)8口井，采用海水深鉆釋放機(jī)械鉆速，海水鉆進(jìn)段平均機(jī)械鉆速為83.9m/h，平均轉(zhuǎn)換深度為1 907m，生產(chǎn)時(shí)效達(dá)92.23%。海水深鉆技術(shù)在東海寧波區(qū)塊進(jìn)行了推廣應(yīng)用，目前可鉆深度達(dá)1 800m。海水深鉆技術(shù)的成功應(yīng)用大幅減少了聚合物鉆井液體系的廢棄量，降低了廢液處置費(fèi)用。

2.2 批鉆重復(fù)利用減少廢棄量

國外油田開發(fā)中油基鉆井液的多井重復(fù)利用可以大幅降低鉆井成本，同時(shí)也可以減少廢棄量。國內(nèi)雖以水基鉆井液為主，但海上平臺(tái)集束鉆井仍可實(shí)現(xiàn)同井段的鉆井液重復(fù)利用。該法簡(jiǎn)單易行，成本低，無需中轉(zhuǎn)處理，所需設(shè)備和人員比較少，是一條降低鉆井泥漿成本、減少廢棄量的有效途徑。海洋石油鉆探作業(yè)過程中，鉆井液是否可以重復(fù)利用主要取決于海上作業(yè)模式，這主要受制于鉆井機(jī)具與投產(chǎn)時(shí)間。海上固定式模塊鉆機(jī)、自升式鉆井船和井架修井機(jī)鉆井可以實(shí)現(xiàn)多井批量作業(yè)，這些鉆井機(jī)具能夠在各井槽間快速移動(dòng)完成同一井眼段的鉆進(jìn)作業(yè)，目前通常為3～5口井為1批，先分別完鉆技術(shù)套管段，再依次揭開儲(chǔ)層段，同一井段間鉆井液可以重復(fù)利用，從而減少了鉆井液廢棄量。使用半潛式船鉆井、水下井口開發(fā)模式或鉆完1口井就要投產(chǎn)時(shí)，鉆井液無法重復(fù)利用。

為量化鉆井液重復(fù)利用對(duì)廢棄的影響，現(xiàn)以渤海2 400m井為例進(jìn)行測(cè)算，分別計(jì)算出1至5口井鉆井液廢棄量，預(yù)測(cè)結(jié)果如表2所示。由預(yù)測(cè)結(jié)果可知，重復(fù)利用井?dāng)?shù)越多，其平均單井廢棄量越小，越有利于降低廢棄鉆井流體的處置費(fèi)用。

2.3 回收再利用減少廢棄量

如何實(shí)現(xiàn)鉆井液回收再利用一直困擾著泥漿工程師。美國工程師曾嘗試開發(fā)閉合回路系統(tǒng)解決這一問題[4]。閉合回路系統(tǒng)的核心部件為高效的固相控制設(shè)備，配合嚴(yán)格的管理程序，鉆井作業(yè)時(shí)無流體狀廢棄物向外排放，僅有一定數(shù)量的濕固相輸出，適用于陸上或海上非氣態(tài)分散的鉆井液體系。該系統(tǒng)液相部分回收后可再利用，從而降低排放量，不但節(jié)省鉆井液處理費(fèi)用，又節(jié)約了寶貴的水資源，輸出的濕固相有多種處理途徑，可以就近掩埋、筑路、土壤稀釋、固化填方或集中處理。上世紀(jì)80年代末，美國一些石油公司專門評(píng)價(jià)了閉合回路系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，評(píng)價(jià)結(jié)果證實(shí)該系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是合算的。但隨石油開發(fā)技術(shù)發(fā)展，基于先進(jìn)的固液分離技術(shù)，鉆井液回收再利用得到了廣泛關(guān)注[5-8]。結(jié)合固液分離技術(shù)，分別利用脫出水和脫出固相再配鉆井液成為現(xiàn)實(shí)，可配制的鉆井液各類包括淡水鉆井液、鹽水鉆井液及飽和鹽水鉆井液。這種二次配的鉆井液其性能與現(xiàn)場(chǎng)井漿和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按傳統(tǒng)方法配制的鉆井液性能接近；將脫出固相作為再配置的鉆井液原材料成本只是常規(guī)鉆井液材料成本的1/6。為鉆井廢棄物再利用和解決鉆井廢棄物環(huán)境污染問題提供有效的方法。我國陸地油田近些年也在鉆井流體回收再利用方面開展大量研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)工作，并提出泥漿不落地技術(shù)[9-11]；同時(shí)解決了鉆井液回收再利用與廢棄物處置難題，但迫于處理成本壓力，該技術(shù)并沒有廣泛推廣應(yīng)用。

新環(huán)保形勢(shì)下，海上水基鉆井液仍然為主流體系，但水基鉆井液自身也存在問題，其一是抗污染能力有限，再重復(fù)利用性差，一般用過3口井后水基鉆井液因低比重固相含量高，且固控制設(shè)備不易去除，流變性難于調(diào)節(jié)；其二是目前常用的水基鉆井液均使用了膨潤土，表面帶有雙電層，分散于聚合物后性能相對(duì)穩(wěn)定，不便于回收再利用，且脫穩(wěn)能耗高。受固有技術(shù)成熟度影響，短期來看海洋石油鉆井液仍會(huì)以水基鉆井液為主，未來水基鉆井液將向易脫穩(wěn)、便于回收再利用方向發(fā)展，利用鉆井平臺(tái)或支持船來實(shí)現(xiàn)固液快速分離，大量的液相將用來重復(fù)配漿，少量的固相運(yùn)回陸地處理。目前中海油已將易脫穩(wěn)和快速降解鉆井液納“十三五”規(guī)劃。長遠(yuǎn)來看，“零排放”后油基鉆井液因其抗污染能力強(qiáng)、重復(fù)利用性好，未來將在海洋石油鉆探中廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過環(huán)保法的修訂演進(jìn)歷程可以發(fā)現(xiàn)，我國對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)格，與其他發(fā)達(dá)國家的環(huán)境法規(guī)相比，我國海洋石油勘探開發(fā)距離“零排放”已經(jīng)很近。新環(huán)保法加強(qiáng)監(jiān)管力度增加了海上鉆井流體的減排壓力，高昂的處置費(fèi)用降低了海上油田開采的經(jīng)濟(jì)性。在現(xiàn)有水基鉆井液基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化作業(yè)程序，可以緩解減排壓力，海水深鉆技術(shù)與批鉆重復(fù)利用技術(shù)已在中國近海油氣田推廣應(yīng)用，減排效果顯著，廢棄鉆井流體的回收再利用目前仍然是一個(gè)經(jīng)濟(jì)性權(quán)衡問題。通過分析可以預(yù)測(cè)，短期內(nèi)，減量減排技術(shù)是海上鉆井流體的主導(dǎo)發(fā)展方向，易脫穩(wěn)和快速降解鉆井液的研究將加速海上鉆井流體回收再利用的進(jìn)程；放眼長遠(yuǎn)，“零排放”將使用油基鉆井液重返中國近海作業(yè)平臺(tái)。

[1]全國海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值:GB 4914-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2]全國海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).海洋石油勘探開發(fā)污染物生物毒性第1部分分級(jí):GB 18420.1-2009[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

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the newly added terms on offshore oil exploration and development in new environmental protection law are simply introduced based on the analysis of the evolution of the marine environmental protection law of our country.Compared with foreign marine environ?mental protection acts,the marine environment protection law of our country has been with the international standards.Based on the strict requirements of the new environmental protection law,it is considered that the main challenge of drilling fluid in offshore oil drill?ing is the reduction of emissions and high disposal costs of waste fluid during the construction of oil field.It is pointed out that the think?ing on under the conditions of high environmental protection standards should focus on reducing the use amount of the drilling fluid with complex formulation and reducing the waste amount of drilling fluid.The taken corresponding measures are the use of the seawater deep drilling technology to reducing the use amount of the drilling fluid with complex formulation and the reuse technology and the recovery and reuse technology of water-base drilling fluid to reducing the waste amount of drilling fluid.It is predicted that the future develop?ment of offshore drilling fluid in China is the development of the stability technique of water-base drilling fluid,and the wide application of oil-base drilling fluid.

new environmental protection law;drilling fluid;reuse;recovery and reuse

路萍

2016-03-11

邢希金（1981-），男，高級(jí)工程師，主要從事海洋石油開發(fā)入井工作液研究與設(shè)計(jì)工作。