鉆井工程環(huán)境影響及保護策略

史艷軍 馬慶坤 蒲小麗

摘要：石油資源是一個國家工業(yè)發(fā)展、國家工業(yè)技術以及國防建設的重要工程和資源。在社會經濟高速發(fā)展的現(xiàn)代化時代，國家工業(yè)建設對石油需求的在不斷地增加，在我國的鉆井工程中，對于石油資源中的頁巖氣開發(fā)已經進入了一種過熱階段。在鉆井工程中，對于頁巖氣勘探的開發(fā)，參照目前國家工業(yè)技術指標，使用油基鉆井液技術，但油基鉆井液也會產生廢油鉆屑，消耗大量生產。現(xiàn)如今，它給環(huán)境保護帶來了沉重的負擔。破壞了很多地方的生態(tài)環(huán)境，并且使得其生態(tài)環(huán)境惡化情況加重，破壞了原有的自然生態(tài)平衡與可持續(xù)化發(fā)展。

關鍵詞：鉆井工程;環(huán)境保護;石油資源;

如何有效地應對鉆井工程中的環(huán)境影響問題已成為當前研究的熱點。這種工程如果置之不理，則會對土壤、地下水等等自然環(huán)境造成污染，從而，直接或者間接地對人體或者動物植物的健康以及自然環(huán)境因素造成重大危害。目前，石油鉆井液鉆屑處理技術是利用干洗機的機械外力、熱處理和化學驅油等方法去除石油鉆井屑表面游離狀態(tài)的油，然后將石油鉆井液含油率控制在5%以下。本文列舉了相關環(huán)境保護處理技術，以解決鉆井工程中的環(huán)保技術問題。

1.鉆井工程對于環(huán)境污染的主要途徑

鉆井工程是國家工業(yè)發(fā)展和國防建設的重要工程，其對于環(huán)境的影響，主要是以下幾個方面的影響：

（1）工程場地的建設對環(huán)境的危害

一般來說，鉆井工程在幾千平方米的地方不僅需要占用耕地、建設工地要建立營地和各種生產設施，改變地表格局，活動范圍要達到地下幾千米深處，這些活動不可避免地會影響地表和地下環(huán)境。[1]井場的建設將改變周圍的水生環(huán)境、空氣質量、種群密度、生物種群等都在一定程度上改變了原有的生態(tài)環(huán)境為了盡量減少這些影響，有必要在環(huán)境規(guī)劃的基礎上進行詳細調查和優(yōu)化鉆井設計。

（2）鉆井廢棄物的危害

鉆井廢棄物包括廢鉆井液、廢氣和鉆屑，其中廢氣可以燃燒或循環(huán)利用，而廢氣鉆井液和巖屑產量最大，最不易處理。它們可能包含環(huán)境危害，工業(yè)廢油造成的污染最為明顯。因此，gb8978.1996強制要求石油勘探開發(fā)行業(yè)外廢水含油量限制為IOmg/I。

2.鉆井工程中環(huán)境保護的處理技術與策略

（1）熱蒸餾處理技術

目前，熱蒸餾技術是一種較為成熟的廢油巖屑處理技術，可以大規(guī)模處理廢油巖屑。因此，這項技術的應用相當普遍，對于廢油鉆屑的處理，在世界上許多國家都在利用它來完成技術指標的，從而可以減少環(huán)境的破壞程度。特別是熱蒸餾處理技術，[2]這種處理技術指的是，將廢棄石油鉆屑通過一定的相關管道，引入密閉的減壓系統(tǒng)，外部加熱的較好功能就會使得其對于環(huán)境的處理具有可行性，從而使得鉆井液中的烴類可以得到有效的蒸發(fā)，進而再繼續(xù)冷凝回收，從而實現(xiàn)循環(huán)利用的技術效果。當溫度達到260-300℃時，廢油和鉆屑可揮發(fā)富集回收油水，回收率可達90%以上。從廢油和巖屑中回收烴可作為燃料，油基鉆井液分配或其他用途，固體殘留物可用于工程建設。

（2）溶劑萃取處理

溶劑萃取處理技術是指將醋酸、乙酸、正己烷、氯化烴等一些低沸點有機溶劑用于烴類溶解萃取的廢油鉆屑中，[3]萃取液經閃蒸氣蒸發(fā)出來循環(huán)使用。該處理技術的優(yōu)點在于操作簡單，適合于石油鉆井屑回收油對于環(huán)境保護的處理。但是，由于其工業(yè)處理中的溶劑揮發(fā)程度是很高的，對于工業(yè)設計中的成本來說，也是比較高的，同時，安全性要求較高。

（3）生物修復處理技術

生物修復技術包括微生物降解和生物絮凝。前者是利用微生物降解廢棄石油鉆屑中的碳氫化合物，使其成為低分子或低污染的氣體。后者是在廢棄的石油鉆屑中加入一些特殊的微生物對鉆井液進行破乳，然后對油氣進行絮凝。一般來說，影響微生物降解的因素主要有溫度、pH值、氮和微生物活性等，而最關鍵的因素是碳和氧化合物的生物降解能力。[4]生物修復的關鍵是微生物的選擇必須是適當的，而且很難處理，因為基因工程和細胞工程經常涉及。另外，由于我國對生物修復處理技術的研究起步較晚，目前的應用還不是很廣泛，很多細菌在實際應用中還不能具有普遍的適用性，還需要進一步的研究。

（4）化學破乳處理

化學破乳技術是將具有破乳性能的化學藥劑、絮凝劑和助劑加入到廢石油鉆屑中，使破乳后的烴類物質絮凝。油基鉆井液經破乳、絮凝后形成油、水、廢渣三種。石油回收后可作為基礎材料和燃料等，水處理后可回收利用，廢渣也可作為建材等回收利用。因此，化學破乳處理技術也是一種回收率高的廢石油鉆井屑處理技術，在國內外得到了廣泛地應用和研究。目前使用的破乳劑主要有表面活性劑、酸和高價金屬鹽。

（5）固化技術

這種技術是在廢棄的鉆井液中加入固化劑，使其轉化為膠結強度高的固體或土壤，然后掩埋到位或用作建筑材料。[5]該方法對廢棄鉆井液中的Cr、ph和Cr污染最為有效。這種工業(yè)處理技術是根據固化液的毒性測定，在環(huán)境保護的工業(yè)處理中將含水率最高的，特別是工業(yè)中的廢棄鉆井液與其中處理的固液分離技術相結合，從而得到最佳的處理效果。廢棄鉆井液的固化技術日趨成熟，可用于不同廢棄鉆井液的固化。

結論

綜上所述，鉆井工程對于環(huán)境問題的處理一直是一個難題。只有解決了這一問題，才能實現(xiàn)石油資源以及鉆井工程技術的可持續(xù)發(fā)展。目前，在我國現(xiàn)行標準下的常見的處理技術，主要有溶劑萃取處理技術、超臨界流體萃取技術、坑封填埋處理技術、生物修復技術和化學破乳處理技術等等。這些技術都有其自身的獨特性和可需求性，未來仍需不斷增強其優(yōu)勢，改進其缺點，不斷開發(fā)新的技術和方法。

石油鉆井工程是石油勘探開發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)，是發(fā)現(xiàn)油氣資源、提高油氣產量的保證，但為了獲得更多的油氣資源，我們不能忽視環(huán)境的影響。為了保持石油鉆井工程的健康發(fā)展，特別是在對于環(huán)境的保護策略中，要著重對于環(huán)境生態(tài)問題的保護、將經濟發(fā)展與環(huán)境生態(tài)可持續(xù)化健康發(fā)展做到有機統(tǒng)一，將環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和能源穩(wěn)定供應做到和諧統(tǒng)一。環(huán)境保護是一個社會化工行業(yè)發(fā)展的重要措施，可能短期看不到效益，但長遠來看，通過HSE管理體系，科學對待石油鉆井過程污染可以提高鉆井工程的效率，減少甚至避免許多風險，改善中國石油的國際環(huán)境更有利于我國鉆井服務企業(yè)走出國門，贏得更多市場。

參考文獻：

[1] 張衛(wèi)輝.廢鉆井液無害化處理技術研究[D].北京：中國石油大學，2007年.

[2] 甄曉宇，吳兆良.現(xiàn)場化學品[M].北京：化工出版社，2001

[3] 劉培通.環(huán)境化學進展[M].北京：化學工業(yè)出版社，1995年.

[4] 布萊克曼R.A.A.200天池試驗中沉積物中油基鉆井泥漿對生物群沉降和發(fā)育的影響[J].石油和化學污染，2008，4（1）：35-41.

[5] 克拉克R.K.環(huán)境法規(guī)對鉆井液技術的影響[J].2010年，SPE127979.