中原油田Y5—1236井鉆井液固化試驗及分析

李鵬濤

摘 要：隨著鉆井液體系日益增多，鉆井工藝的快速發展，配方變得日益復雜。而中原油田鉆井液中都含有重金屬、無機堿、無機鹽、原油及成品油、高分子有機物等[1]，在自然界液體的沖刷下不間斷滲入地層，對周邊土壤及水源形成污染，使作用過的耕地長期荒蕪不能耕種。當今我國采用較為普遍的鉆井液處理方法是固化法[2]。它相對成本低、應用性好、處理量大，適合低成本大批量處理，并且能夠消除鉆井廢泥漿中的金屬離子和有機物質對水體、土壤和生態環境的影響和危害，能使CODCr、pH、總鉻等主要污染指標達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》的要求，具有施工簡單、速度快、處理效果好、對環境影響小、經濟等優點，是一種較為理想的無害化處理技術。

關鍵詞：油田；鉆井液；固化試驗

1 固化劑配方篩選

1.1 實驗儀器與藥品

實驗儀器：燒杯、瓦林攪拌機（進口）、試模、壓力機、一次性塑料杯子等。

實驗藥品：水泥，粉煤灰、石灰、硫酸鋁、無機固化主劑A

1.2 固化實驗驗方法

結合過去現場施工的經驗以及市內實驗選擇固化劑的原則，我們將把粉煤灰、水泥、石膏作為主劑，聚合氯化鋁、固化主劑A以及硫酸鋁作為輔劑。按規定的比例均勻混合主劑與輔劑，再與100毫升的廢棄鉆井液充分攪拌，將液體倒入固定模具中（大小為70mm×70mm×70mm），放置6周，使之成為一個固化體，為進一步了解固化劑的實際效果，我們將對固化體的強度以及浸出液的酸堿值、COD等進行測量，以配出最理想的固化劑配方。

經過大量的配方試驗，確定選用以下配方：以7%～8%水泥+45%～46%粉煤灰+35%石膏+6%聚合氯化鋁+2%硫酸鋁+4%～5%無機固化主劑A組成的復合固化劑（加量以占廢棄鉆井液體積百分比計）。

2 現場試驗與應用

2.1 廢棄鉆井液性能

試驗用的廢棄鉆井液位為中原油田Y5-1236井的廢棄鉆井液池，其固相含量28%，密度1.6g/cm3，pH值8.0，API慮失量6.5mL，塑性粘度67mPa·s。

2.2 現場施工用具

（1）挖掘機：型號PC220，九米加長型。

（2）座車斯太爾底盤。

（3）運輸車：翻斗車或卡車。

（4）現場指揮車，越野型。

2.3 施工材料

6%～8%水泥+44%～46%粉煤灰+34%石灰+6%聚合氯化鋁+2%硫酸鋁+3%～5%無機固化主劑A的復合固化劑組成的復合固化劑。

2.4 現場施工程序

2.4.1 準備工作

（1）用現場指揮車踏勘現場，確定井場位置。

（2）將固化劑（散裝或袋裝）用運輸車送至預固化的井場。

（3）用座車將挖掘機背到井場，挖掘機開始工作。

（4）根據井場情況：a.如無水，鉆井液面低于地面0.5米以下，可直接用挖掘機在池面加入固化劑，并用挖掘機把固化劑和廢鉆井液攪拌均勻，然后填土，盡量還原挖平地面；b.如有污水，則將污水拉到聯合站處理或拉到其它生產井用于泥漿用水，然后加入固化劑固化填土，對于鉆井液接近地面時要擴池，讓液面低于0.5米以上，這樣才能進行固化工作，否則，把固化劑加入后，上面就無法填土。

2.4.2 固化處理

施工中固化劑應按如下的順序投加。首先是聚合氯化鋁與硫酸鋁：作用是破壞廢棄鉆井液的膠體體系，使膠體體系失穩脫水，并與水發生水化反應，和固相顆粒及有機物發生交聯反應，水化物與交聯物相互作用形成凝聚結晶體系；其次是無機固化主劑A：作用為形成縮合交聯體，提高水化物的穩定性，使水化物能夠互相交叉、連接，形成連續的空間網狀結構；水泥+粉煤灰+石膏：在石膏的激發作用下，粉煤灰與水泥可以大幅度地提高水化物的結晶速度，使結構的有序度降低，加速固相顆粒和水化物的緊密填充，釋放自由水，加速自由水的揮發而提高固化體的形成速度。在投加固化劑時應用攪拌機械攪拌充分，均勻混合，投加一項固化劑一般至少需攪拌5～10min，然后候凝固化。固化體在初凝前進行回填夯實，回填過程中，回填500～800mm深度時，可使用挖工打夯機或振動泵對污泥進行實處理。

現場固化施工工藝流程如圖1所示。

2.4.3 試驗效果檢測

對固化池封存前，應將井場及周邊所有的廢液材料、廢渣、油泥和所有被污染的土壤等污染物進行徹底清理，回填到固化池內與廢液一起作固化處理，填平夯實后，拆除剩余池墻，設排水孔。經5～10天的候固化期，固化體達到一定強度后，在固化池上用耕植土進行覆蓋，覆土厚度約為300mm。在固化10～20d后，分別于池頂、池深1m處、2m處和分層鉆孔取樣，每個取樣重量不小于250g。在浸出液實驗中，取100g樣并將之破碎至粒徑10～30mm大小，然后浸泡于1L水中，24h后分析浸出液污染物濃度。

固化胚體浸出液檢測結果如表1所示。

固化后的固化胚體浸出液經中國石化中原油田公司環境監測中心檢驗合格，鉆井污水達到國家污水綜合排放二級標準。

3 結束語

采用固化配方7%～8%水泥+45%～46%粉煤灰+35%石灰+6%聚合氯化鋁+2%硫酸鋁+4%～5%無機固化主劑A的復合固化劑組成的復合固化劑可有效處理中原油田Y5-1236井廢棄鉆井液，固化強度好，固化體浸出液毒性小，能滿足國家綜合污水排放標準GB8978-1996中的二級標準。

參考文獻

[1]王眉山.石油鉆井廢棄鉆井液處理的環境問題[R].北京：石油工業出版社，2008.

[2]余紅波，李忠慶，韓志田，等.淺論鉆井廢泥漿對環境的危害及處理技術[J].科技資訊，2006（4）：148-149.