鉆井廢棄泥漿及巖屑無(wú)害化處理技術(shù)探討

魯曉濤

摘要：隨著2020年9月份以來(lái)新修訂固廢法的頒布實(shí)施，以及石油企業(yè)職工的環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，鉆井廢棄物作為一般工業(yè)固體廢物可能造成的環(huán)境影響受到人們的不斷重視。另外，國(guó)家和省市對(duì)石油行業(yè)的環(huán)境管理日益強(qiáng)化監(jiān)管，鉆井廢棄泥漿不落地處理技術(shù)逐漸成為各個(gè)采油企業(yè)的重點(diǎn)研究關(guān)注內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：鉆井廢棄泥漿;技術(shù)現(xiàn)狀;處理方式;建議

石油天然氣勘探、開(kāi)發(fā)、鉆探以及采油管線穿越過(guò)程中，在井筒內(nèi)需要使用大量的鉆井液進(jìn)行作業(yè)。鉆井液相當(dāng)于鉆井過(guò)程的血液，鉆井液在平衡地層壓力、潤(rùn)滑鉆具和井筒封堵等方面發(fā)揮出極大作用。鉆井液各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的發(fā)揮得益于其成分復(fù)雜，鉆井液所含化學(xué)成分復(fù)雜，每種化學(xué)藥劑所起到的物理和化學(xué)作用不同，甚至根據(jù)地層和井況每個(gè)層位鉆井液添加物都呈現(xiàn)出差異性。鉆井液完成井筒作用后，失去使用功能就會(huì)當(dāng)做鉆井廢棄物。這些鉆井廢棄泥漿和巖屑因?yàn)槭チ死脙r(jià)值，而其本身又具有極大的環(huán)境破壞威脅，因此需要及時(shí)處理處置，避免鉆井廢物給自然環(huán)境、土壤、水源以及綠色植物等帶來(lái)破壞。本文針對(duì)工作實(shí)際，主要對(duì)水基鉆井廢棄泥漿的無(wú)害化處理展開(kāi)討論。

1 鉆井廢棄泥漿不落地處理技術(shù)現(xiàn)狀

鉆井液按分散介質(zhì)不同可分為水基鉆井液和油基鉆井液，水基鉆井液在平原地層應(yīng)用較多，油基鉆井液在山丘、丘陵和地層復(fù)雜的區(qū)域應(yīng)用較多。根據(jù)不同的井深、井位以及鉆修井工藝所選擇的鉆井液類(lèi)型有所不同。一般來(lái)說(shuō)，水基鉆井液是以淡水、無(wú)機(jī)鹽、黏土、重晶石粉和堿性物質(zhì)組成，總的來(lái)說(shuō)水基鉆井廢棄泥漿是以無(wú)機(jī)化學(xué)處理劑為主要分散相的溶膠懸浮混合體系;油基鉆井液一般使用石油制品如柴油、白油、礦物油以及瀝青調(diào)配而成。針對(duì)兩種鉆井液主要成分的區(qū)別，在對(duì)其廢棄物處理方面所采用的的工藝和技術(shù)也呈現(xiàn)出不同。

2 水基鉆井廢棄泥漿處理方式和技術(shù)

2.1 就地排放

2012年以前，國(guó)家對(duì)鉆井廢物的管控力度較弱。鉆井現(xiàn)場(chǎng)采用泥漿坑接漿，廢棄泥漿進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)就地排放，在當(dāng)時(shí)屬于最原始也是最經(jīng)濟(jì)合理的處理方式。當(dāng)時(shí)認(rèn)為，常規(guī)水基鉆井廢棄泥漿中的化學(xué)添加物對(duì)環(huán)境沒(méi)有太多的危害，且對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響較低，對(duì)農(nóng)作物的威脅較小。這種情況下，鉆井廢棄物通過(guò)自然沉降坑，投加簡(jiǎn)單的絮凝劑稍作處理，井隊(duì)搬家后直接就地排放。

2.2 回填處理

用固定裝置接收產(chǎn)生的鉆井廢棄泥漿，經(jīng)過(guò)藥劑投加，獲得符合排放標(biāo)準(zhǔn)的液相并將其就地排放或者作為鉆井液配制原料回收利用。剩下的固相，經(jīng)過(guò)自然風(fēng)干以后，適當(dāng)混合一定的渣土和礦物質(zhì)，用來(lái)填坑或者恢復(fù)山陵等地貌。該處理方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易操作、成本低廉，污染物對(duì)水質(zhì)和土壤的威脅可能性小，適用于成分較簡(jiǎn)單、無(wú)機(jī)添加劑不多的的水基鉆井廢棄物處理。

2.3 泥漿轉(zhuǎn)化處理

泥漿轉(zhuǎn)化技術(shù)MTC是在鉆井廢棄泥漿中加入無(wú)機(jī)化學(xué)藥劑、少量礦渣和其他添加劑，讓廢棄泥漿進(jìn)行改性，使其具有一定價(jià)值，可以作為固井用泥漿重新獲得使用價(jià)值。該種技術(shù)在在消除了排放鉆井廢物可能造成污染的同時(shí)，又讓廢棄鉆井液重新獲得了新的功能，從而在鉆井現(xiàn)場(chǎng)重新應(yīng)用，降低了鉆井成本，也有效解決了環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。目前該項(xiàng)技術(shù)在吉林等油田小范圍應(yīng)用，但應(yīng)用范圍較小，目前只適用于井筒內(nèi)的廢棄鉆井泥漿，對(duì)于地面上返回的鉆井廢物泥漿及巖屑的轉(zhuǎn)化作用不大。

2.4 土地耕作覆蓋處理

在進(jìn)行土地耕作覆蓋處理之前，需將鉆井廢棄泥漿進(jìn)行一定時(shí)間靜置，讓液相與固相之間進(jìn)行適當(dāng)分離，必要時(shí)投加混凝藥劑。隨后移出上層清液，將化學(xué)成分和毒性較小的且固相較多的沉淀物直接噴撒到淺層地表，然后利用農(nóng)業(yè)機(jī)具將土壤與鉆井液固相充分混合。這種方法的主要原理是借助土壤來(lái)降解和吸附鉆井廢棄泥漿固相中的金屬離子、化學(xué)藥劑以及巖屑砂礫，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鉆井廢棄物的無(wú)害化處理。

2.5 固化處理技術(shù)

在鉆井現(xiàn)場(chǎng)收集的鉆井廢棄泥漿及其巖屑，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的振動(dòng)篩篩分工藝以后，在其混合液中投加具有液體固結(jié)作用的固化劑和穩(wěn)定劑，必要時(shí)投加礦渣黏土等成分，這樣可以有效固結(jié)鉆井廢液的有害成分，并且顯著減小鉆井廢棄物所含有的有毒有害物質(zhì)釋放，從而減少對(duì)人類(lèi)環(huán)境的威脅。必要時(shí)，采用上述辦法制作免燒磚，通過(guò)添加水泥、礦物質(zhì)等作為固化劑，讓鉆井廢棄物直接固化到磚坯中。

2.6 固液分離處理技術(shù)

所謂固液分離處理技術(shù)，就是實(shí)現(xiàn)鉆井廢棄泥漿及其巖屑的固相與液相的單獨(dú)處置。這種技術(shù)主要見(jiàn)于隨鉆處理和固定站處理等方式。在工藝處理的初期，鉆井廢棄其泥漿及其巖屑通過(guò)振動(dòng)篩將大顆粒巖屑進(jìn)行篩分去除。含有細(xì)顆粒巖屑和少量泥沙、黏土等作為固液混合物的待處理物質(zhì)，需要向其中投加酸性藥劑和堿性藥劑，以降低PH指標(biāo)，并達(dá)到破膠脫穩(wěn)效果。再經(jīng)過(guò)絮凝合格后，使用泵類(lèi)設(shè)備抽送至板框壓濾機(jī)或者高速離心機(jī)進(jìn)行固液分離。此時(shí)液相通過(guò)接水口收集后場(chǎng)地回用或者交由下一步處理工藝回注或者外排，固相則通過(guò)裝載機(jī)運(yùn)至指定地點(diǎn)存放，待泥餅檢測(cè)合格后進(jìn)行井場(chǎng)路路基和井場(chǎng)鋪墊使用。該種方法操作簡(jiǎn)便，所需的設(shè)備較少，目前在各大油田應(yīng)用廣泛。該技術(shù)只要在過(guò)程中合理投加藥劑，就能做到固液分離后的液相與固相檢測(cè)指標(biāo)合格，達(dá)到環(huán)保處置要求。

3 建議與結(jié)論

目前我國(guó)水基鉆井廢棄泥漿及巖屑處理上，工藝有待改進(jìn)、技術(shù)有待革新、設(shè)備設(shè)施的發(fā)展也比較緩慢，已經(jīng)不能滿(mǎn)足新環(huán)保形勢(shì)下石油企業(yè)安全環(huán)保治理需要，并在一定程度上制約了企業(yè)發(fā)展。要想企業(yè)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，需要從以下方面考慮，不斷強(qiáng)化技術(shù)和管理手段。一是加強(qiáng)環(huán)保行業(yè)鉆井廢棄泥漿及巖屑的處理力度，加大科技研發(fā)與試驗(yàn)對(duì)比。力爭(zhēng)從源頭上盡量使用環(huán)境友好型鉆井液產(chǎn)品配置鉆井液體系;在過(guò)程中加強(qiáng)鉆井液的回收利用和無(wú)害化轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)鉆井液較高利用率;在不落地產(chǎn)廢處理工藝上要嘗試根據(jù)地層、井深、區(qū)塊和地質(zhì)構(gòu)造，針對(duì)不同鉆井廢棄泥漿來(lái)源廣泛開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程無(wú)害化處理。二是合理選用處理設(shè)備工藝。選用合適的固液分離設(shè)備，做到高效低耗，并保證固液分離后固相較低的含水率;優(yōu)化處理工藝，在振動(dòng)篩設(shè)備選型應(yīng)用，減速機(jī)攪拌和提漿倒?jié){工藝上進(jìn)行流程優(yōu)化;在化學(xué)藥劑投加上使用少量且高效的化學(xué)脫穩(wěn)藥劑以降低廢棄泥漿的化學(xué)成分含量。同時(shí)還要優(yōu)化渣漿泵流程和板框壓濾機(jī)設(shè)備的應(yīng)用和保養(yǎng)，減少設(shè)備損壞趨勢(shì)和安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，做到優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行。

鉆井廢棄泥漿及巖屑的無(wú)害化處理，關(guān)系到石油企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展，也關(guān)系到我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，在石油企業(yè)發(fā)展進(jìn)步過(guò)程中，本著對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)任的態(tài)度，優(yōu)選環(huán)保型鉆井液體系，盡量做到鉆井液回收再利用，并做到鉆井廢棄泥漿及巖屑的收集、運(yùn)輸、處理和固液相合規(guī)處置。通過(guò)持續(xù)優(yōu)化處理工藝和流程，持續(xù)加大科技研究攻關(guān)，不斷實(shí)現(xiàn)鉆井一般工業(yè)固體廢物的無(wú)害化和有效處理。

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