廢棄鉆井液處理技術探討

田 野

（大慶鉆探工程公司鉆技一公司，黑龍江大慶163000）

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)、集輸儲運，再到煉化都會產生固相、液相、氣相以及各種復雜的混合污染源。如果不進行處置，任由其隨意排放到自然環(huán)境當中，會產生極大的危害。鉆井過程中已經被使用過的廢棄鉆井液就是石油行業(yè)中的主要污染源。

隨著鉆井液技術的不斷發(fā)展，其種類不斷增多，添加的化學成分也越來越多樣化，有些成分對人和環(huán)境都存在毒害。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國鉆井液的水泥外加劑200 多種，而化學添加劑更是多達上千種。另外，隨著鉆井技術的不斷進步，井越鉆越深，之前無法開采的復雜層也開始鉆進，鉆井液用量就在不斷地增大，使用后的廢棄鉆井液的用量也就在不斷增多。完鉆井深在3000～4000m 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300m3。我國每年因石油鉆井排放的廢棄鉆井液約為100多萬立方米，而這其中，有一半未經任何處理就被直接排放到自然環(huán)境中，嚴重影響生態(tài)。

1 鉆井液概述

1.1 鉆井液的組成成分

石油開采過程中，勢必會生成大量的廢棄鉆井液，而廢棄鉆井液成分相對復雜，其主要成分為：鉆屑、膨脹土、油脂、礦質鹽、化學添加劑。如果將生產未處理的廢棄鉆井液直接排放到環(huán)境中，其含有的重金屬及化學添加劑等必定會對地下環(huán)境造成污染。因此，對廢棄鉆井液進行人工處理，防止對環(huán)境造成破壞是當今企業(yè)面臨的很重要的難題。

1.2 鉆井液的重要性

鉆井液在鉆井工程中基本作用是通過流體動力攜帶巖石碎屑出井眼，防止卡鉆，從而保證鉆井的順利進行。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，鉆井液進入井眼內還可以給鉆頭和鉆桿進行降溫、潤滑，使鉆井過程更加順利。

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

雖然我國鉆井液技術與國外發(fā)達國家存在較大差距，無論在理論研究還是實踐應用上都相對薄弱，但也取得了較大的進步，未來將在強化井壁、復雜條件井、新型體系處理劑、油氣層保護和廢棄液處理這幾大方面進行發(fā)展研究。油氣是廢棄鉆井液處理方向，隨著行業(yè)上對環(huán)保的要求，這一方向將更加重要。

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于泥漿坑內，經過一段時間沉淀，上層就會形成鉆井廢水層，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。其特點是pH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、化學試劑、粘土、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用水。實際的鉆井過程中，廢水主要由以下渠道產生。散落及廢棄的原始鉆井液、柴油機、水剎車等機械設備運行、震動篩鉆臺鉆具等設備沖洗、巖屑吸附、固井等相關工藝以及鉆井事故。

2.2 對環(huán)境的影響

我國大規(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，必然導致一定程度的滲漏或者溢出，進而對水質產生污染。另外，我國陸上油氣田的開發(fā)有的位于農田里，有的建立在草原上，嚴重危機植被、農作物生長。若在海上開采，很多情況下直接排放到海中，對海洋生物生態(tài)和港口資源產生嚴重危害。

根據(jù)當前研究，廢棄鉆井液生態(tài)的影響表現(xiàn)在使土壤板結，植物難以從土壤中正常地獲取水分，無法正常生長，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散、運移現(xiàn)象，對飲用地下水存在一定程度的影響。

3 國內外處理方法現(xiàn)狀

我國對于廢棄鉆井液處理的研究相對較晚，對于廢棄鉆井液的研究，國外的歐美國家起步較早，國外在20 世紀50 年代就已經開始對廢棄鉆井液的處理技術進行研究，主要針對毒性、環(huán)境影響和處理技術三大方面。尤其對環(huán)保問題進行了深入探討。而我國起步較晚，目前對于鉆井液處理技術的研究相對落后。我國的中國石油大學（北京）等高校、遼河等油田分別做了理論研究、現(xiàn)場試驗工作，并取得了適合我國油田的適應性成果。

目前國內外主要處理廢棄鉆井液的方法有：微生物處理技術法、循環(huán)處置法、熱蒸餾法、注入安全地層法、焚燒處理法、土地耕作法、固化處理法等。

3.1 微生物處理技術法

微生物處理技術法是利用微生物對于廢棄鉆井液中污染物的降解作用，將可降解菌在廢棄鉆井液中培養(yǎng)，通過可降解菌的代謝作用對廢棄鉆井液中的特殊有害物質進行分解，使廢棄鉆井液達到排放標準，最終實現(xiàn)無污染。目前取得了較好的成效，在資源循環(huán)利用方面也有突出表現(xiàn)，在不加入其它化學添加劑的情況下，對廢棄鉆井液進行了有效的降解。該技術目前廣泛應用在廢棄鉆井液的處理方面，并且取得了很好效果。

3.2 循環(huán)利用法

循環(huán)利用法是將廢棄的鉆井液直接投入到新井中使用，這樣做不僅可以降低鉆井成本，還能實現(xiàn)二次循環(huán)利用，節(jié)省了能源，又對環(huán)境進行有效的保護。但是由于運輸?shù)葐栴}，該方法目前僅適用于距離較近的鉆井之間的循環(huán)使用，不能大規(guī)模使用。

3.3 熱蒸餾法

熱蒸餾法是對廢棄鉆井液減壓蒸餾處理，將揮發(fā)出的烴類進行冷凝處理并回收，將回收得到的油重新處理。處理后的油可用作重配油基鉆井液，或工程建設。

3.4 焚燒處理法

焚燒法是將可燃性廢棄物在高溫下進行氧化作用，可以對廢棄物進行有效的分解。焚燒會產生大量的污染物，對環(huán)境可能造成二次污染，因此該種處理方法小范圍使用。

3.5 坑內填埋法

坑內填埋法，顧名思義，就是將廢棄鉆井液排放在一定體積的儲存空間內，通過重力分異作用進行自然沉降分離，處于上層的液體達標后排放，下層物質干燥就地掩埋再恢復存儲空間的地貌。這種處理方式費用低，對地下水污染少，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。

3.6 土地耕作法

土地耕作法在我國使用已久，但是在美國等發(fā)達國家禁用，這主要是考慮到Cl離子濃度對土壤的影響，即便研究已經表明，在一定的范圍內影響作物生長。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，有機物通過微生物降解后視為普通土壤進行正常的作物種植。

3.7 注入地層法

注入地層法通常選擇適宜的廢棄井進行處理，技術關鍵是“安全層”。這種方法是將廢棄鉆井液直接注入井眼或者地層，對地層要求較高，需為滲透率層，費用相對較高，應用較少。

3.8 固化處理法

固化處理法就是加入一定量的固化劑，使廢棄鉆井液直接轉化為固體，并具備一定的膠結程度，就地填埋或作他用。此法技術較為成熟，國內外的利用率都較高。

4 結論及建議

目前我國在對廢棄鉆井液處理方面還處于比較落后的局面，但是未來發(fā)展的趨勢必然是向更加環(huán)保的方向發(fā)展，實現(xiàn)能源的二次循環(huán)利用，達到可再生的目的。

（1）隨著國家對環(huán)保的日益重視，以及廢棄鉆井液對環(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，固化法相對來說技術成熟，費用低，對環(huán)境的危害最小，可大力推廣。

（3）在理論研究的同時，應加強現(xiàn)場試驗應用及配套設施的完善，同時進行環(huán)境評價工作。