油氣田鉆井固（危）廢處置與利用綜合解決方案探討

摘要：油氣田勘探開發(fā)鉆井作業(yè)中勢必會產生大量的廢棄泥漿和巖屑，分為水基和油基，其中廢棄油基泥漿和巖屑被列入《國家危險廢物名錄》HW08類危險廢物。結合鉆井固（危）廢處理和利用工程實踐，分別提出廢棄水基巖屑和油基巖屑的處置與利用綜合解決方案，以期為行業(yè)規(guī)范化運作和管理提供參考。

關鍵詞：鉆井固廢；危險廢物；水基巖屑；油基巖屑；綜合利用

引言

油氣田鉆井作業(yè)過程中會產生大量廢棄水基、油基泥漿和巖屑，通常每口鉆井會產生800～1000m3的水基鉆井巖屑[1]和250～360m3的油基鉆井巖屑[2]，粗略估計，我國每年會有2000×104～3000×104m3的巖屑產生，其中含有大量的泥漿化學品和重金屬、石油烴等污染物，尤其廢棄油基泥漿和巖屑是《國家危險廢物名錄》HW08類危險廢物，危險特性為Ｔ（毒性），若不妥善處置具有巨大的環(huán)境污染隱患。

近年來，遵循固體廢物“減量化、無害化、資源化”處置原則，生態(tài)環(huán)境部門、油氣田高度重視鉆井環(huán)境保護和污染治理問題，對鉆井固（危）廢處置和利用的工藝技術和運作模式進行了大量的探索和實踐，促進了技術快速迭代升級，探索了多種處置和利用模式，積累了豐富的工程經驗和管理經驗。

1 鉆井固（危）廢污染特性

水基泥漿體系有清水基體系、聚合物體系、磺化體系、聚磺體系、聚磺混油體系等，對我國塔里木盆地、川渝地區(qū)、鄂爾多斯盆地等油氣鉆井產生的廢棄水基泥漿和巖屑進行了大量的檢測分析，其污染特性為pH9～13、含水率30%～90%wt、COD1000～60000mg/L、鹽含量高，部分廢棄物中含一定量的重金屬（如Cr、Hg、Pb、Cd、As、Zn等），混油體系、事故應急處理產生的廢棄泥漿含有一定量的礦物油（1%～5%）。廢棄水基泥漿和巖屑屬于一般工業(yè)固體廢物，應按照一般工業(yè)固廢廢物進行管理，但當其含油率高于2%時，需按照HW08類危險廢物管理要求進行管理，我國西北油田、塔里木油田產生較多。

油基泥漿體系有柴油基和白油基，對川渝地區(qū)頁巖氣鉆井產生的廢棄油基泥漿和巖屑進行了大量檢測分析，其污染特性為pH9～12、含油率10%～25%wt、含水率10%～25%wt，部分廢棄物中含一定量的重金屬（如Cr、Hg、Pb、Cd、As、Zn等），具有Ｔ（毒性）危險特性，屬于《國家危險廢物名錄》中HW08類，廢物代碼071-002-08、072-001-08，應按照危險廢物管理要求進行管理。

2 鉆井固（危）廢技術標準和規(guī)范

在廢棄水基泥漿和巖屑處置和利用方面，暫未頒布國家標準，中石油牽頭編制了石油行業(yè)標準《陸上石油天然氣開采鉆井廢物處置污染控制技術要求》（SY/T 7298-2016），部分油氣資源大省/市頒布了地方標準，如新疆的《油氣田鉆井固體廢物綜合利用污染控制要求》（DB 65/T 3997-2017）、陜西的《油氣田廢棄鉆井液處理技術規(guī)范》（DB61/T 1365-2020）等。標準中廢棄水基泥漿和巖屑處置和利用總體要求是“源頭減量、固液分離、綜合利用”，主要推薦的綜合利用方式鋪設油田道路和鋪墊井場、制免燒磚或燒結磚、固廢場封場覆土或填埋、水泥窯協同處置的原料等利用方式，待綜合利用的固體廢物/綜合利用后產品中污染物限制指標主要有pH、COD、重金屬、苯并（a）芘、石油類等指標，具體限值不再此贅述。

在廢棄油基泥漿和巖屑處置和利用方面，國家層面相繼頒布了《危險廢物環(huán)境管理指南 陸上石油天然氣開采》（2021）、《頁巖氣勘探開發(fā)油基巖屑處理方法及控制指標》（GB/T 41518-2022），石油天然氣行業(yè)層面頒布了《陸上石油天然氣開采含油污泥資源化綜合利用及污染控制技術要求》（SY/T 7301-2016）、《非常規(guī)油氣開采含油污泥處理處置技術規(guī)范》（SY/T 7481-2020）。省級政府層面也頒布了地方標準，如四川的《天然氣開采含油污泥綜合利用后剩余固相利用處置標準》（DB 51/T 2850-2021）；陜西的《含油污泥處置利用控制限值》（DB61/T 1025-2016）和《含油污泥利用與處置污染控制技術規(guī)范》（DB61/T 1461-2021）；新疆的《油氣田含油污泥及鉆井固體廢物處理處置技術規(guī)范》（DB 65/T 3999-2017）。這些標準，對廢棄油基泥漿和巖屑處置和利用的總體要求為“鉆井現場減量再利用，對于含油率大于5%的油基巖屑應進行油品資源化回收”。

除此之外，國家標準、行業(yè)標準及部分地方標準都要求“處理后的剩余固相（殘渣）中含油率應低于2%，可進行綜合利用”。如，陜西、四川等地方標準對不同的綜合利用方式進行了明確規(guī)定，要求控制剩余固相中石油烴含量的限值，主要推薦的綜合利用方式為水泥窯協同處置、制磚或制陶粒、鋪設油田道路和井場、拌制混凝土等，其產品浸出液污染物（重金屬、pH等）濃度符合國家相關標準，如《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）的要求。

3鉆井固（危）廢處置與利用

3.1 水基巖屑處置與利用

廢棄水基泥漿和巖屑源頭減量再利用的技術主要是沉淀法和機械分離法（振動篩+離心機），其中機械分離法為較為高效，現場應用廣泛。

廢棄水基泥漿和巖屑無害化處置的技術有很多，其中坑內填埋法和固化填埋法并未真正消除污染物，具有二次污染隱患，已基本淘汰；微生物法環(huán)境友好，但受處理速度限制，處于研究試驗階段，未能實現大規(guī)模推廣應用；焚燒/高溫氧化法因其能耗高、煙氣二次污染、重金屬無法有效處理等因素未大規(guī)模推廣應用，已基本淘汰；物理化學法（也稱“固液分離法”）處理效果好、效率高、普適性廣，是目前隨鉆不落地處理和集中處理大規(guī)模采用的主流方法[3]。特殊的是新疆塔里木盆地鉆井使用聚磺混油泥漿體系產生的含油固廢經現場固液分離后運輸至含油污泥處理站進行專業(yè)化處置。而北京的一家企業(yè)早在2008年也提出了鉆井泥漿“隨鉆不落地處理”一詞，擁有泥漿破膠脫穩(wěn)、有機物高效氧化、重金屬穩(wěn)化、高效除油等核心發(fā)明專利技術，可實現鉆井泥漿隨鉆無害化處理，累計隨鉆服務700余口井、處理泥漿或巖屑約200×104m3。

水基巖屑處理后固渣資源化利用的方式有修建油田通井路和井場、制燒結磚、制陶粒、制備路基材料或混凝土、水泥窯協同處置、土壤化等[4-6]，各地區(qū)因地制宜選取綜合利用方式，如川渝地區(qū)多采用制燒結磚、新疆區(qū)域則多用于修建油田通井路和井場。

廢棄水基泥漿和巖屑主要有歷史遺留和鉆井新增2類，結合當前處置和利用的技術、運作模式現狀，提出如圖1所示的綜合解決方案，各油田可根據作業(yè)現場條件、當地依托設施、處置成本等方面綜合考慮選擇適宜的處置和利用方式。

3.2 油基巖屑處置與利用

廢棄油基泥漿和巖屑源頭減量再利用的技術為機械分離法（立式甩干機+離心機），減量效果良好，現場大規(guī)模應用。

廢棄油基泥漿和巖屑無害化處理的技術也有很多類型，其中焚燒法和固化填埋法存在二次污染風險，基本被淘汰；熱水洗法因其處理后含油率不能滿足當前綜合利用污染控制要求，無大規(guī)模應用案例；生物降解法是當前試驗研究的熱點，但未大規(guī)模推廣應用；溶劑萃取處理效果良好，但工藝設備復雜、成本高，有少量試驗案例，無大規(guī)模應用；回注地層法效果良好，但存在地層滲漏擴散隱患，無環(huán)保政策支持，處于探索試驗階段；熱解脫附技術處理效果好、效率高、油品回收率高，是目前市場的主流處理技術；水泥窯協同處置法處理效果好，但不能實現油品回收，在川渝黔有一定量的應用案例；“研磨式”熱解析、火電廠鍋爐燃燒處置、熔鹽爐處理等新技術也在探索試驗[7-12]。

油基巖屑處理后固渣經鑒定不具有危險特性后，可按照一般固體廢物進行管理，固相資源化利用的方式有水泥窯協同處置、制燒結磚、制陶粒、制路基材料制混凝土等。

劉莉等[13]從環(huán)境安全、經濟績優(yōu)、技術可行等方面對油基巖屑無害化處置方案和固渣資源化利用方案分別進行了綜合優(yōu)選分析，發(fā)現油基巖屑回收油最優(yōu)方案推薦熱解脫附或離心分離，固渣資源化利用方案優(yōu)先推薦次序為水泥窯協同處置gt;制燒結磚gt;制陶?；蚵坊牧蟝t;制混凝土。川渝地區(qū)的工程實踐現狀與此結論基本一致。

回收油的資源化利用途徑有重新配制油基泥漿、用作爐用燃料油、礦物油回收單位再利用等，這些途徑均具有可行性，且能夠產生可觀的經濟效益。

結合當前廢棄油基泥漿和巖屑處理和利用的技術和模式現狀，提出如圖2所示的綜合解決方案，各油田可根據作業(yè)現場條件、當地依托設施、處置成本等方面綜合考慮選擇適宜的處置和利用方式。

結語

經過10余年的探索實踐，油氣田鉆井產生的固（危）廢的處置和利用的工藝技術、運作模式、管理制度等逐漸趨于完善和成熟，但仍然存在部分油氣田在鉆井巖屑處理和利用技術路線選擇上不合理或不完善、運作模式上較為混亂，以及部分地方政府管理制度和標準不完善、監(jiān)管不到位等問題。為此結合現狀和相關經驗，提出鉆井固（危）廢處置和利用的綜合解決方案，為油田環(huán)保從業(yè)者提供參考，并期望在鉆井固（危）廢無害化處置技術、廢物綜合利用途徑上進行研究和探索，共同促進行業(yè)發(fā)展和進步。

參考文獻

[1] WANG C Q， XIONG D M. Leaching Assessment of Aerated Concrete Made of Recycled Shale Gas Drilling Cuttings： Particular Pollutants， Physical Performance and Environmental Characterization[J]. Journal of Cleaner Production， 2021，282：125099.

[2]王之超，何潔，張曼麗，等.油基鉆井巖屑固化體中多環(huán)芳烴釋放特征[J].環(huán)境工程技術學報，2020，10（04）：647-652.

[3]楊子健，劉陽生.水基鉆井固體廢物處理處置技術研究進展[J].環(huán)境工程，2021，39（10）：143-149.

[4]陳立榮，胡攀峰，唐攀，等.川渝地區(qū)頁巖氣鉆井固廢分類資源化處置利用[J].油氣田環(huán)境保護，2021，31（06）：1-5.

[5]文輝，王丹青.頁巖氣鉆井巖屑的建材資源化利用綜述[J].四川建材，2021，47（03）：3-4，6.

[6]張思蘭，張春，王丹，等.基于模糊綜合評價的鉆井巖屑土壤化利用可行性分析[J].安全與環(huán)境學報，2020，20（05）：1924-1931.

[7]陳紅碩.川渝地區(qū)油基巖屑處理技術研究現狀及展望[J].石油化工應用，2022，41（05）：1-5，8.

[8]李斌，耿鐵，張貴磊，等.巖屑回注技術及其在我國海洋油氣田應用前景展望[J].海洋工程裝備與技術，2019，6（S1）：349-354.

[9]文煒濤，李輝，張薇，等.水泥窯協同處理油基巖屑的應用探索[J].環(huán)境保護與循環(huán)經濟，2021，41（06）：9-12，38.

[10]王玉，胡東鋒，李前春.“研磨式”油基巖屑熱解析處理技術研究與應用[C]//科創(chuàng)中國·ECF國際頁巖氣論壇2022第十二屆亞太頁巖油氣暨非常規(guī)能源峰會論文集.德陽：中國石油集團川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院，低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，2022：280-285.

[11]王明全，李浪艇.火電廠協同處置油基巖屑危廢技術探討[J].現代工業(yè)經濟和信息化，2023，13（02）：200-202.

[12]許江會.熔鹽爐在頁巖氣井油基巖屑處理中的優(yōu)勢[J].江漢石油職工大學學報，2023，36（01）：54-56.

[13]劉莉，李詩雨，陸朝暉，等.頁巖氣油基巖屑處置及資源化利用方案比選[J].中國礦業(yè)，2022，31（10）：62-67.

作者簡介

張建甲（1988—），男，漢族，甘肅華池人，工程師，碩士，主要從事油氣田固危廢處理技術研究和工程應用推廣工作。

加工編輯：馮為為

收稿日期：202-04-19