頁巖氣油基鉆井液損耗分析與回收利用

朱三騰

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，頁巖氣消耗量的增加，鉆井液的產(chǎn)生量也在不斷增加，給環(huán)境保護(hù)工作也帶來了更大的壓力，越來越多的研究者也正在嘗試應(yīng)用不同的方法處理廢棄鉆井液。就目前應(yīng)用的廢棄鉆井液處理方法來看，微生物降解法沒有二次污染最為環(huán)保，應(yīng)用前景也較好，但最為困難的就是篩選出高效的降解菌株。但是，通過回收利用進(jìn)一步發(fā)揮鉆井液的作用是最好的解決措施。基于此，本文重點(diǎn)分析頁巖氣油基鉆井液損耗分析與回收利用，希望可以借此給相關(guān)的研究提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：頁巖氣;鉆井液;回收利用

鉆井液在頁巖氣油基鉆井中必不可少，但是從具體的應(yīng)用來看，填充新井眼所需鉆井液量與被鉆屑帶走的鉆井液損失量共為7. 9 m3/100 m，再加上每班加入的水量，日常記錄得到的損耗量10 -12 m3/100 m。然而油基鉆井液缺點(diǎn)非常明顯：成本高昂、污染環(huán)境。油基鉆井液成本遠(yuǎn)高于水基鉆井液，因此需要控制油基鉆井液的使用量，統(tǒng)計好損耗量（泥漿損失量），實現(xiàn)降本增效。

1 回收再利用利弊識別

頁巖氣油基鉆井液成本主要集中在造斜段雙石層、水平段石盒子組和山西組鉆進(jìn)體系，回收再利用實踐評價主要針對此階段。

1.1 再利用鉆井液特點(diǎn)

頁巖氣油基鉆井液主處理劑為多元共聚物。該體系屬聚合物鉆井液體系，經(jīng)過長時間循環(huán)剪切、井底高溫作用，鉆井液表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

①高分子量聚合物類材料經(jīng)過攪拌、循環(huán)、充分水化后，和鉆井液中固相顆粒吸附結(jié)合，形成膠體。由于長時間在井底高溫下循環(huán)剪切，長鏈高分子有可能斷裂，加之使用、儲存時間過長，可能導(dǎo)致部分降解，增鉆提切作用很大程度地降低。

②完鉆鉆井液的固相含量一般比新配制鉆井液多，主要是加重材料、劣質(zhì)固相，尤其低密度固相含量偏高，且經(jīng)過長時間循環(huán)，亞微米顆粒多。同時大部分聚合物吸附于固相顆粒，處理好鉆井液中多余固相是回收再利用的關(guān)鍵。

③完鉆鉆井液塑性黏度大、密度高，不易控制。

④長時間儲存的鉆井液有可能滋生細(xì)菌，導(dǎo)致鉆井液變質(zhì)、發(fā)臭、性能不可控。

1.2 施工應(yīng)用可行性

自營區(qū)塊區(qū)域內(nèi)井位較密集，井型較統(tǒng)一，鉆井液工藝相似度大，多井施工可銜接性大，有利于完井鉆井液的就地儲存、維護(hù)、倒運(yùn)、再利用，而且滿足應(yīng)急處理現(xiàn)場突遇井漏、井噴等事故對鉆井液的需求，大幅減少處理時間。從鉆井液性能方面考慮，完鉆鉆井液密度不易控制、低密度固相含量偏高等是需要克服的困難，現(xiàn)場可進(jìn)行稀釋改型，而且施工密度可超過1.15 g/cm3，嚴(yán)格要求固控設(shè)備使用，不會因密度不易控制造成井下復(fù)雜，同時低密度固相濃度得以稀釋，配合抑制性的絮凝劑可維護(hù)處理。

2 頁巖氣油基鉆井液回收利用分析技術(shù)

2. 1 簡單處理再利用法

本方法主要適用于污染程度較低，在環(huán)境中易于自然凈化的常規(guī)水基鉆井液。主要的處理過程為先進(jìn)行簡單的自然沉降或機(jī)械脫水，再進(jìn)行化學(xué)處理，經(jīng)檢測達(dá)到要求后再利用。

2.2 MTC轉(zhuǎn)化技術(shù)法

MTC轉(zhuǎn)化技術(shù)是通過向廢棄鉆井液中加入礦渣，添加激活劑來激活礦渣中含有的固化成分，再加入其他類型的添加劑，配制成不同用途的固井液。該技術(shù)不僅可以有效地處理廢棄鉆井液，還能夠顯著降低固井施工費(fèi)用，提高固井質(zhì)量。由于其技術(shù)設(shè)備要求嚴(yán)格，施工難度大，目前我國只有少量油田使用此項技術(shù)。

2.4 閉合回路系統(tǒng)

使用高效的固控設(shè)備，將排放的液相回收再利用，節(jié)約了水資源;排放的固相可就地填埋，鋪路等處理，資源化利用。國外曾有石油公司對其做過經(jīng)濟(jì)性評價，認(rèn)為其在經(jīng)濟(jì)上是合理的。

2.5 老鉆井液回用技術(shù)

將一口井的鉆井液完井后轉(zhuǎn)移到另一口相似井，加處理劑調(diào)整達(dá)新井要求后再使用。該方法僅需中轉(zhuǎn)和簡單調(diào)整，成本較低，而且還能節(jié)約資源降低污染。

2.6 固相分離技術(shù)

結(jié)合固液分離技術(shù)，將脫出的水和固相再配淡水鉆井液，鹽水鉆井液和飽和鹽水鉆井液。這種再配置的鉆井液與常規(guī)方法新配置的鉆井液性能相近，且成本低得多。

2.7微生物降解法

微生物降解法是將微生物菌種及載體加入到鉆井液中，使其降解廢棄鉆井液污染物。這種方法運(yùn)行費(fèi)用少，能耗低，操作簡單且基本沒有二次污染，具有很好的應(yīng)用前景。該方法的關(guān)鍵在于找到適合的降解菌種。

2.8 廢棄水基鉆井液不落地回收集中處理

在上述泥漿儲備站附近建立廢棄泥漿處理站，井場鉆井液采用不落地回收技術(shù)將鉆井廢漿、廢水全方位收集。采用砂水分離攪拌裝置將石塊、巖屑和泥漿液分離。泥漿液泵入污泥攪拌罐中，通過藥劑處理和多次攪拌分離出泥質(zhì)和液體。分離后達(dá)標(biāo)的固相可用于鋪路、填坑。廢水中的懸浮物利用離心分離、氣浮沉淀和過濾的方式去除。最后使用反滲透系統(tǒng)將廢水濃縮，或循環(huán)使用或蒸發(fā)結(jié)晶形成工業(yè)結(jié)晶鹽。巖屑用于鋪路基土材料。

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