廢棄鉆井液處理技術(shù)探討

田　野大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司

廢棄鉆井液處理技術(shù)探討

田野
大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司

石油是人類賴以生存的能源，但其整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)環(huán)境都存在不同程度的破壞和污染。鉆井過程中已經(jīng)被使用過的廢棄鉆井液就是石油行業(yè)中的主要污染源。本文主要對(duì)廢棄鉆井液的組成、來源及處理方法進(jìn)行了研究探討，并提出了幾點(diǎn)意見及建議。

鉆井；鉆井液；廢棄鉆井液

石油行業(yè)存在較大環(huán)境污染，從鉆井固井完井、油田開發(fā)、集輸儲(chǔ)運(yùn)，再到煉化都會(huì)產(chǎn)生固相、液相、氣相以及各種復(fù)雜的混合污染源。如果不進(jìn)行處置，任由其隨意排放到自然環(huán)境當(dāng)中，會(huì)產(chǎn)生極大的危害。鉆井過程中已經(jīng)被使用過的廢棄鉆井液就是石油行業(yè)中的主要污染源。

隨著鉆井液技術(shù)的不斷發(fā)展，其種類不斷增多，添加的化學(xué)成分也越來越多樣化，有些成分對(duì)人和環(huán)境都存在毒害。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鉆井液的水泥外加劑200多種，而化學(xué)添加劑更是多達(dá)上千種。另外，隨著鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，井越鉆越深，之前無(wú)法開采的復(fù)雜層也開始鉆進(jìn)，鉆井液用量就在不斷的增大，使用后的廢棄鉆井液的用量也就在不斷增多。完鉆井深在3000至4000米的一口普通油氣井，其從鉆井到完井之后的廢棄鉆井液體積約為300立方米。我國(guó)每年因石油鉆井排放的廢棄鉆井液約為100多萬(wàn)立方米，而這其中，有一半未經(jīng)任何處理就被直接排放到自然環(huán)境中，嚴(yán)重影響生態(tài)。

1、鉆井液概述

鉆井液在鉆井工程中基本作用是通過流體動(dòng)力攜帶巖石碎屑出井眼，防止卡鉆，從而保證鉆井的順利進(jìn)行。鉆井液的合理濾失性可以保持井壁的穩(wěn)定性和地層壓力的平衡，防止井噴或者井壁坍塌。另外，鉆井液進(jìn)入井眼內(nèi)還可以給鉆頭和鉆桿進(jìn)行降溫、潤(rùn)滑，使鉆井過程更加順利。

鑒于鉆井液的各項(xiàng)功能，其在鉆井工程中占有舉足輕重的地位，石油界對(duì)鉆井液的研究也越發(fā)深入，種類的劃分也逐漸精細(xì)。國(guó)外對(duì)鉆井液的劃分一般依據(jù)密度、固相顆粒含量、鉆井液與黏土的水化作用、流體介質(zhì)。而這其中，根據(jù)流體介質(zhì)分類可分為水基型、油基型、氣體型、合成基四種，目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的大部分為液體類水基鉆井液。

雖然我國(guó)鉆井液技術(shù)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距，無(wú)論在理論研究還是實(shí)踐應(yīng)用上都相對(duì)薄弱，但也取得了較大的進(jìn)步，未來將在強(qiáng)化井壁、復(fù)雜條件井、新型體系處理劑、油氣層保護(hù)和廢棄液處理這幾大方面進(jìn)行發(fā)展研究。油氣是廢棄鉆井液處理方向，隨著行業(yè)上對(duì)環(huán)保的要求，這一方向?qū)⒏又匾?/p>

2　廢棄鉆井液概述

2.1組成及來源

陸上鉆井一般將廢棄鉆井液存儲(chǔ)于泥漿坑內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間沉淀，上層就會(huì)形成鉆井廢水層，下層是遺棄的鉆井液和鉆屑，這里將它們統(tǒng)稱為廢棄鉆井液。[1]其特點(diǎn)是p H值較高，固相含量較高，體系為多相膠體-懸浮體，一般由加重原料、化學(xué)試劑、黏土、含油污水、鉆屑等成分組成。

除了廢棄鉆井液本身，廢水的又一主要來源是生產(chǎn)用水。實(shí)際的鉆井過程中，廢水主要由以下渠道產(chǎn)生。散落及廢棄的原始鉆井液、柴油機(jī)、水剎車等機(jī)械設(shè)備運(yùn)行、震動(dòng)篩鉆臺(tái)鉆具等設(shè)備沖洗、巖屑吸附、固井等相關(guān)工藝以及鉆井事故。

2.2對(duì)環(huán)境的影響

我國(guó)大規(guī)模開發(fā)的是陸上油氣田，鉆井完井固井后，廢水和廢棄鉆井液露天排放于排污池中，必然導(dǎo)致一定程度的滲漏或者溢出，進(jìn)而對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染。另外，我國(guó)陸上油氣田的開發(fā)有的位于農(nóng)田里，有的建立在草原上，嚴(yán)重危機(jī)植被、農(nóng)作物生長(zhǎng)。若在海上開采，很多情況下直接排放到海中，對(duì)海洋生物生態(tài)和港口資源產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

根據(jù)當(dāng)前研究，廢棄鉆井液生態(tài)的影響表現(xiàn)在使土壤板結(jié)，植物難以從土壤中正常的獲取水分，無(wú)法正常生長(zhǎng)，這主要是由大量的鹽分和鈉離子造成的。另外，重金屬離子在土壤中存在擴(kuò)散、運(yùn)移現(xiàn)象，對(duì)飲用地下水存在一定程度的影響。

3　國(guó)內(nèi)外處理方法現(xiàn)狀

對(duì)于廢棄鉆井液的研究，國(guó)外的歐美國(guó)家起步較早，主要針對(duì)毒性、環(huán)境影響和處理技術(shù)三大方面。我國(guó)的中國(guó)石油大學(xué)（北京）等高校、遼河等油田分別做了理論研究、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作，并取得了適合我國(guó)油田的適應(yīng)性成果。

目前國(guó)內(nèi)外主要處理廢棄鉆井液的方法有：有坑內(nèi)填埋、土地耕作法、注入安全地層法、固化處理法等[1]。

坑內(nèi)填埋法，顧名思義，就是將廢棄鉆井液排放在一定體積的儲(chǔ)存空間內(nèi)，通過重力分異作用進(jìn)行自然沉降分離，處于上層的液體達(dá)標(biāo)后排放，下層物質(zhì)干燥就地掩埋再恢復(fù)存儲(chǔ)空間的地貌。這種處理方式費(fèi)用低，對(duì)地下水污染少，含鹽量較少的水基鉆井液的廢棄處理可用此法，但毒性較大的廢液的處理不可用。

土地耕作法在我國(guó)使用已久，但是在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家禁用，這主要是考慮到Cl離子濃度對(duì)土壤的影響，即便研究已經(jīng)表明，在一定的范圍內(nèi)部影響作物生長(zhǎng)。該法就是將廢棄的鉆井液直接與土壤按一定比例均勻混合，有機(jī)物通過微生物降解后視為普通土壤進(jìn)行正常的作物種植。

注入地層法通常選擇適宜的廢棄井進(jìn)行處理，技術(shù)關(guān)鍵是“安全層”。這種方法是將廢棄鉆井液直接注入井眼或者地層，對(duì)地層要求較高，需為滲透率層，費(fèi)用相對(duì)較高，應(yīng)用較少。

固化法就是加入一定量的固化劑，使廢棄鉆井液直接轉(zhuǎn)化為固體，并具備一定的膠結(jié)程度，就地填埋或作他用。此法技術(shù)較為成熟，國(guó)內(nèi)外的利用率都較高。

4　結(jié)論及建議

（1）隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的日益重視，以及廢棄鉆井液對(duì)環(huán)境和人類存在的客觀危害，鉆井液及廢棄鉆井液的研究將成為鉆井工程中不可忽略的部分。

（2）在現(xiàn)有的廢棄鉆井液的處理方法中，固化法相對(duì)來說技術(shù)成熟，費(fèi)用低，對(duì)環(huán)境的危害最小，可大力推廣。

（3）在理論研究的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用及配套設(shè)施的完善，同時(shí)進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)工作。

[1]張祎徽.廢棄鉆井液無(wú)害化處理技術(shù)研究.2007