廢棄鉆井液無(wú)害化處理技術(shù)

冉 華

（川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司40586鉆井隊(duì)，陜西 西安 710021）

在油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了滿(mǎn)足鉆井工程需要和鉆井液性能要求，鉆井液體系中添加了如磺化褐煤、磺化栲膠、磺化酚醛樹(shù)脂、磺化丹寧和腐植酸鹽等多種處理劑。鉆井結(jié)束后，含有大量難降解有機(jī)和無(wú)機(jī)處理劑的廢棄鉆井液體系具有色度高、pH值高、COD含量高、組分復(fù)雜、體系穩(wěn)定、懸浮固相含量高、重金屬離子含量高等特點(diǎn)，使得廢物鉆井液不經(jīng)過(guò)處理直接排放或處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大污染。

1 鉆井液相關(guān)概述

鉆井液在鉆井中的主要作用為穩(wěn)定井壁、冷卻沖洗鉆頭、平衡地層壓力、攜帶和懸浮鉆屑、反映地層信息和水動(dòng)力傳遞。自2019年實(shí)行《土壤污染防治法》后，我國(guó)已從土壤、水質(zhì)和大氣全方位建立了健全的法律體系，國(guó)外環(huán)保政策也不斷加強(qiáng)，油田廢棄物排放指標(biāo)成為主要環(huán)保指標(biāo)。廢棄鉆井液高效環(huán)保的處理與石油工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，若不進(jìn)行徹底有效地處理，不僅會(huì)造成土壤、水資源及環(huán)境的污染，還會(huì)浪費(fèi)大量資源，所以如何在綠色環(huán)保的前提下，實(shí)現(xiàn)廢棄鉆井液的徹底處理與資源化循環(huán)利用是該領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。

2 廢棄鉆井液無(wú)害化處理技術(shù)分析

2.1 集中站廢棄鉆井液無(wú)害化處理技術(shù)

當(dāng)油田井位相對(duì)集中、井場(chǎng)面積較小、井場(chǎng)周?chē)h(huán)境敏感時(shí)，可在井位比較集中的地方建設(shè)臨時(shí)集中處理站，對(duì)周邊井隊(duì)廢棄鉆井液采用分類(lèi)收集、集中處理的方式進(jìn)行廢棄鉆井液不落地處理，以實(shí)現(xiàn)廢棄鉆井液的無(wú)害化處理和資源循環(huán)利用。鉆井現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的巖屑和廢棄鉆井液進(jìn)行隨鉆不落地收集，廢棄鉆井液經(jīng)初級(jí)處理去除有害固相成分，保留有用成分回用井場(chǎng)。分離出來(lái)的巖屑及固相物質(zhì)拉運(yùn)至集中站制備成鋪路基土和免燒磚，達(dá)到強(qiáng)度和環(huán)保要求后用于鋪設(shè)井場(chǎng)和道路，實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化利用。剩余廢液（廢鉆井液、鉆井廢水）拉運(yùn)至集中站經(jīng)過(guò)破膠脫穩(wěn)、絮凝、沉降、氣浮、氧化、固液分離等單元處理后的清水可拉運(yùn)回用或回注。建設(shè)集中處理站可實(shí)現(xiàn)井隊(duì)不開(kāi)挖鉆井液坑、不埋設(shè)鉆井液收集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鉆井液回收利用，降低鉆井液費(fèi)用和后續(xù)環(huán)境治理成本。第一，井場(chǎng)無(wú)法回用的廢棄鉆井液和廢水，經(jīng)密閉式罐車(chē)?yán)\(yùn)至集中處理站后，泵入緩沖罐收集。緩沖罐中的廢液經(jīng)污泥泵送至加藥反應(yīng)罐，進(jìn)行氧化、絮凝反應(yīng)[1]。第二，絮凝反應(yīng)后的廢液，采用污泥泵輸送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離。分離的固相通過(guò)皮帶輸送機(jī)送至無(wú)害化處理罐，通過(guò)添加無(wú)機(jī)/有機(jī)絮凝劑等處理劑充分混拌后，進(jìn)入臨時(shí)堆放場(chǎng)。分離的液相通過(guò)污水泵輸送至濾液處理罐，深度處理后回用井場(chǎng)或回注地層。第三，井場(chǎng)廢棄鉆屑使用槽車(chē)?yán)\(yùn)至集中處理站，通過(guò)皮帶輸送機(jī)輸送至無(wú)害化處理罐，加入破膠脫穩(wěn)劑對(duì)固相中的污染物進(jìn)行絡(luò)合、沉淀和封固，并與集中站其它固相一起進(jìn)入臨時(shí)堆放場(chǎng)。

2.2 單井單套廢棄鉆井液處理

首先，使用鉆井液四級(jí)固控設(shè)備對(duì)廢棄鉆井液進(jìn)行初步分離，采用螺旋輸送機(jī)收集固控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的落出物，并將分離出的固相輸送至巖屑收集罐，實(shí)現(xiàn)廢棄鉆井液不落地回收處理，同時(shí)提高鉆井廢棄物的處理效率。其次，用臥式渣漿泵將收集罐中的廢棄鉆井液輸送至絮凝反應(yīng)罐中。針對(duì)不同的廢棄鉆井液體系，根據(jù)室內(nèi)絮凝處理評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用化學(xué)方法向反應(yīng)罐中加入相應(yīng)的無(wú)害化破膠劑、無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)配絮凝劑和復(fù)合混凝劑等化學(xué)藥劑，對(duì)鉆井廢棄物進(jìn)行加藥脫穩(wěn)、破膠、絮凝和沉淀處理。同時(shí)考慮到不同藥劑混合使用可能產(chǎn)生自絮凝的問(wèn)題，因此在加藥的時(shí)候需嚴(yán)格確定加藥順序和投放時(shí)間。當(dāng)反應(yīng)罐中的廢棄物達(dá)到固液分離要求后，泵入板框壓濾機(jī)。另外，用臥式渣漿泵將破膠后達(dá)到固液分離要求的廢棄鉆井液輸送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離。根據(jù)井場(chǎng)面積及甲方指定固相暫存點(diǎn)位置設(shè)計(jì)兩種固相轉(zhuǎn)運(yùn)方式[2]。

2.3 隨鉆處置技術(shù)

簡(jiǎn)單處理排放。簡(jiǎn)單處理排放技術(shù)多用于處理難度較低，體系相對(duì)簡(jiǎn)單的鉆井液。廢棄鉆井液經(jīng)破膠沉降、離心或板框脫水后，加入藥劑進(jìn)行處理，達(dá)到排放指標(biāo)后直接排放。該方法操作簡(jiǎn)單、成本較低，但隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)格，各類(lèi)排放指標(biāo)要求提高，此方法已很少使用。第二，填埋法。廢棄鉆井液經(jīng)井場(chǎng)儲(chǔ)存池沉降和蒸發(fā)后底部固相就地掩埋，該方法簡(jiǎn)單且費(fèi)用低但對(duì)環(huán)境有一定風(fēng)險(xiǎn)。石油環(huán)境研究委員會(huì)在鉆井廢液填埋坑附近環(huán)境進(jìn)行跟蹤調(diào)查。研究表明填埋坑附近水和土壤受到破壞。近些年受環(huán)保的要求該方法需謹(jǐn)慎使用。第三，回注法?；刈⒎ㄊ菍@井廢液回注到安全地層的處理方式，該方法對(duì)回注的地層要求極其嚴(yán)格，要求地層滲透度低、壓力梯度低、上下蓋層強(qiáng)度高，致密性能良好，且深度必須高于600米。第四，坑內(nèi)密封法?？觾?nèi)密封法是填埋方法特殊方式。在填埋池四周做防滲處理后埋入廢棄鉆井液，填埋后恢復(fù)地貌。該方法安全性較好，適用于成分復(fù)雜且處理難度大的廢棄鉆井液，但對(duì)密封要求高且會(huì)造成土地資源的浪費(fèi)。第五，MTC轉(zhuǎn)化技術(shù)。MTC技術(shù)是將鉆井廢液轉(zhuǎn)變?yōu)楣叹?，向廢液中加入鉆井渣體和藥劑，藥劑能夠激活鉆井渣體中的固化成分，通過(guò)改變藥劑的類(lèi)型，使鉆井廢液轉(zhuǎn)變成不同用途的產(chǎn)品。這種方法有效的處理廢棄鉆井液并減少了固井費(fèi)用[3]。

3 發(fā)展趨勢(shì)與展望

在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合當(dāng)前環(huán)保法規(guī)和井場(chǎng)實(shí)際條件優(yōu)選出最佳方案。如何低能耗高效率地實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄鉆井液的減量化、再利用和資源化處理是今后的研究方向與熱點(diǎn)。今后工作要點(diǎn)既要包含污染源的源頭、過(guò)程和結(jié)果控制，也要加強(qiáng)管理和相關(guān)制度的建立，綜合開(kāi)發(fā)新技術(shù)。具體可從以下幾方面入手。第一，從污染源產(chǎn)生的源頭進(jìn)行根治，即從環(huán)保型鉆井液體系和處理劑的研制設(shè)計(jì)開(kāi)始，在開(kāi)發(fā)新型環(huán)保型鉆井液或處理劑時(shí)可以借鑒綠色化學(xué)12條原則參考進(jìn)行。第二，加強(qiáng)固控、減少?gòu)U棄物排放，加強(qiáng)固控管理可以減少?gòu)母旧蠝p少?gòu)U棄物的量，主要是加強(qiáng)四級(jí)固控環(huán)節(jié)的管理，在實(shí)際工程中對(duì)固控設(shè)備合理選擇與搭配，可以有效改善鉆井液性能，提高固控設(shè)備效率和鉆井效率，減少鉆井液消耗量、廢棄鉆井液產(chǎn)生量和排放量。第三，強(qiáng)化管理控制、過(guò)程監(jiān)管，完善制度。從過(guò)程中加強(qiáng)井場(chǎng)廢棄物的管理，配合政策和制度上的支持完善，減小廢棄鉆井液對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。國(guó)外對(duì)廢棄鉆井液的管理原則稱(chēng)之為“4R”原則，即源頭減少、再利用、再循環(huán)、再回收。第四，開(kāi)發(fā)綜合利用新技術(shù)?；趯?duì)現(xiàn)有處理方法的分析發(fā)現(xiàn)，目前能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)?；S鉆處理、分類(lèi)治理、資源回收利用的方法并不多，所以開(kāi)發(fā)綜合利用新技術(shù)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)之一。不僅要重視熱解吸、微生物法等有前景的處理技術(shù)，還要重視多種技術(shù)的聯(lián)合處理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，廢棄鉆井液的組成與維護(hù)雖然相對(duì)復(fù)雜，但只要弄清油基鉆井液各組分之間的用途及原理既可以有效控制油基鉆井液的性能。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用針對(duì)性的無(wú)害化處理技術(shù)，提高鉆井液處理水平，保證鉆井工作的順利進(jìn)行。