淺談川西地區(qū)鉆井廢棄物處理模式

劉 偉

中石化西南工程公司油田工程服務(wù)分公司 四川 綿陽 621000

1 鉆井廢棄物處理現(xiàn)狀

目前鉆井廢棄物處理技術(shù)主要有固化、固液分離、轉(zhuǎn)化水泥漿技 術(shù)、注入安全地層、生物處理、循環(huán)使用、土壤耕作、熱處理等方法。川西鉆井廢棄物治理遵循“減量化、無害化、資源化”的原則，歷經(jīng) 近二十年的實(shí)踐與探索，已經(jīng)形成一個(gè)相對穩(wěn)定的技術(shù)體系。當(dāng)前區(qū) 域鉆井廢棄物治理主要包括集中和隨鉆不落地處置兩條工藝技術(shù)路線，通過處置將鉆井廢棄物分離為液固兩相，液相的壓濾液進(jìn)行集中預(yù)處 理后回注孝蓬101井組，固相的泥餅進(jìn)行集中填埋或綜合利用，實(shí)現(xiàn)了鉆井廢棄物的合法合規(guī)處置。

1.1 集中固化處理工藝流程 集中處置工藝適用于當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求較高、地下水網(wǎng)較復(fù)雜、地表水層較淺、鉆井相對集中、作業(yè)周期長的區(qū)域，在油氣田中心選址建立集中處理站(譬如川西地區(qū)修建了袁家固廢處理站)實(shí)施鉆井廢棄物集中處置。其基本方法是在井隊(duì)泥漿循環(huán)罐外側(cè)擺放專門的泥漿收集儲存罐收集來至振動篩、除砂除泥器和離心機(jī)產(chǎn)生的廢棄物泥漿，當(dāng)廢物達(dá)到一定數(shù)量時(shí)通過槽車?yán)\(yùn)至集中處理場處理，通過“篩分-化學(xué)脫穩(wěn)-固液分離”等過程將鉆井廢棄物分離為泥餅和壓濾液，工藝見圖1所示。壓濾廢水經(jīng)過“混凝-多介質(zhì)過濾-超濾”處理水質(zhì)滿足《氣田水回注方法》(SY/T6596-2004)標(biāo)準(zhǔn)后產(chǎn)水回注孝蓬101井組。集中處理站功能布置包括泥漿存放池體、處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、藥劑存放區(qū)、固化土臨時(shí)存放場等。

1.2 現(xiàn)場廢棄鉆井液隨鉆處理流程及工藝 該工藝的原理是鉆井現(xiàn)場采用物理及化學(xué)方法，將廢棄鉆井液在分離裝置的作用下實(shí)現(xiàn)固液分離，其中分離出的固相轉(zhuǎn)運(yùn)至磚廠或水泥廠綜合利用。分離出的廢液經(jīng)污水處理系統(tǒng)后再利用或達(dá)標(biāo)排放。由于該處理方法配套設(shè)備隨石油鉆機(jī)單井配套使用，一般需配置成套的收集、輸送、分離、處理設(shè)備，一次性投資較大，單井?dāng)備N成本費(fèi)用相對較高。不落地處理具體流程為:鉆井廢棄物通過滑槽及螺旋輸送機(jī)收集入接收罐，再泵送到脫穩(wěn)反應(yīng)罐中，以集中處置藥劑配方基礎(chǔ)，以現(xiàn)場小試為依據(jù)，向脫穩(wěn)反應(yīng)罐投加破穩(wěn)藥劑，確保脫穩(wěn)反應(yīng)充分進(jìn)行，脫穩(wěn)的鉆井廢棄物泵送入壓濾機(jī)中進(jìn)行強(qiáng)制固液分離，泥餅卸料后由皮帶輸送機(jī)或螺旋輸送機(jī)輸送到泥餅臨時(shí)堆放池罐，定期用挖掘機(jī)運(yùn)送到泥餅堆放區(qū)或直接用車輛拉運(yùn)到最終處置場。

2 川西地區(qū)鉆井廢棄物隨鉆不落地及集中治理實(shí)踐

2009-2017 年間川西地區(qū)全部鉆井施工均采取了集中處置的方式，9年累計(jì)處置鉆井廢棄物127.3萬方，年均處置量14.1萬方，其中2012-2014年“大會戰(zhàn)”期間廢棄物產(chǎn)生量達(dá)到歷史最高峰，超過了20萬方/年，近幾年伴隨石油行業(yè)周期性低迷廢棄物年產(chǎn)生量降低到了7-10萬方的水平，鉆井廢物治理量如圖3所示。隨著氣田開發(fā)范圍的擴(kuò)展，部分新開井距離集中處理站的距離不斷增加，導(dǎo)致鉆井廢物運(yùn)輸費(fèi)用的劇增。因此，從2018年度開始區(qū)域開始推行隨鉆不落地施工，截止目前投入設(shè)備14套，完成了治理22井次，正在施工10井次，累計(jì)完成鉆井廢棄物治理4.1萬方；鉆井廢棄物集中處置和隨鉆不落地處置核心工藝相同，處理效果相當(dāng)。兩種工藝處置后泥餅浸出液中重金屬含量均低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)標(biāo)準(zhǔn)一類污染物排放限制，COD低于400mg/l，石油類含量小于5mg/l，處置過程COD去除率達(dá)到80%以上，證明了兩種工藝均適合區(qū)域工況。但是因受到運(yùn)行規(guī)模及現(xiàn)場條件的影響，兩種工藝在運(yùn)行成本和處理質(zhì)量方面也存在一定差異。處理質(zhì)量方面差異主要體現(xiàn)在隨鉆不落地處置因?yàn)閷M(jìn)料均質(zhì)緩沖作用有限，從而導(dǎo)致工藝質(zhì)量穩(wěn)定性不如集中處置，主要體現(xiàn)在隨鉆不落地工藝含水率普遍較集中處置偏高，含水率波動偏大，如圖所示。

3 隨鉆不落地與集中處置的經(jīng)濟(jì)分析

受運(yùn)行規(guī)模及現(xiàn)場條件的影響，兩種工藝施工運(yùn)行成本存在較大差異，主要影響因素包括運(yùn)輸距離、設(shè)備和機(jī)具的利用率、人員的利用率及現(xiàn)場設(shè)施建設(shè)等。集中處理的優(yōu)勢在于處理規(guī)模化從而形成較低的運(yùn)行成本，而其劣勢在于廢物運(yùn)輸由兩段構(gòu)成，可能產(chǎn)生高額的運(yùn)輸費(fèi)用；隨鉆不落地處置的優(yōu)勢在于廢物運(yùn)輸一次完成，固液分離后泥餅直接拉運(yùn)填埋場或者綜合利用點(diǎn)進(jìn)行最終處置，而其劣勢在于固液分離過程中較低的人員、設(shè)備、機(jī)具利用率導(dǎo)致固液分離施工成本過高，以2018年度完成治理的中江縣境內(nèi)的江沙203-6井和廣漢市境內(nèi)的什邡2井為例，該兩口井均具有一定的區(qū)域代表性，江沙203-6井距離磚廠較近，因此實(shí)際施工中固液分離產(chǎn)生的泥餅拉運(yùn)磚廠進(jìn)行綜合利用。什邡56-2井距離水泥廠較近，固液分離產(chǎn)生的泥餅拉運(yùn)水泥廠進(jìn)行協(xié)同處置，通過計(jì)算集中處理工藝包括兩段固廢的運(yùn)輸，鉆井廢物收集到集中處理站運(yùn)輸費(fèi)用為12.9萬元，泥餅和廢水運(yùn)輸為8.3萬元項(xiàng)目，合計(jì)運(yùn)輸費(fèi)用為21.2萬元，非運(yùn)輸部分(主要為固液分離作業(yè)費(fèi))費(fèi)用為30.5萬元。而隨鉆不落地處置過程中運(yùn)輸費(fèi)用為9.76萬元，僅為集中處置運(yùn)輸費(fèi)用的46.25%，說明采用隨鉆方式確實(shí)能降低處置過程中的運(yùn)輸費(fèi)用。但是在非運(yùn)輸部分的費(fèi)用中隨鉆處置的費(fèi)用高達(dá)59.39萬元，較集中處置高94.7%。因此導(dǎo)致單井隨鉆不落地處置費(fèi)用較集中處置費(fèi)用高約33.7%。

兩種處理方式泥餅含水率對比圖

由表可知，同一井的兩種處理方式集中處理工藝鉆井廢物收集到集中處理站運(yùn)輸費(fèi)用為2.2萬元，泥餅和廢水運(yùn)輸為2.34萬元項(xiàng)目，合計(jì)運(yùn)輸費(fèi)用為4.54萬元，非運(yùn)輸部分費(fèi)用9.14萬元。而隨鉆不落地處置過程中運(yùn)輸費(fèi)用為3.6萬元，為集中處置運(yùn)輸費(fèi)用的79.3%，同樣說明采用隨鉆方式確實(shí)能降低處置過程中的運(yùn)輸費(fèi)用。但是在非運(yùn)輸部分的費(fèi)用中隨鉆處置的費(fèi)用高達(dá)25.62萬元，較集中處置高180.3%。因此導(dǎo)致單井隨鉆不落地處置費(fèi)用較集中處置費(fèi)用升高約113.6%。由此可見淺井因?yàn)樵O(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)、雨棚搭建、設(shè)備搬遷等一次性費(fèi)用在總費(fèi)用中比重較高，導(dǎo)致隨鉆不落地施工方式更不經(jīng)濟(jì)。

對于中江區(qū)塊而言，以江沙203-6為例，非運(yùn)輸部分集中處置費(fèi)用為59.39萬元，而隨鉆不落地處置費(fèi)用為30.52萬元，非運(yùn)輸部分費(fèi)用差額為28.87萬元，按照固廢量2300噸，運(yùn)費(fèi)0.8元/t.km計(jì)算，該費(fèi)用折算為運(yùn)距是156km，磚廠距離集中處理站為45km，而且磚廠在中江區(qū)塊到集中處理站間的運(yùn)輸路線上，集中處置較隨鉆不落地處置運(yùn)輸距離增加90km，也就是說井場距離磚廠66km或集中處理站111km時(shí)，集中處置和隨鉆不落地處置費(fèi)用相當(dāng)，當(dāng)井場距離集中處理站距離大于111km時(shí)隨鉆不落地處置更經(jīng)濟(jì)，小于該距離時(shí)集中處置方式更經(jīng)濟(jì)。而對于什邡、廣漢、綿竹區(qū)域的井場，運(yùn)輸費(fèi)用占處置總費(fèi)用的比例更低，其處置費(fèi)用相當(dāng)時(shí)運(yùn)距將大于111km，川西區(qū)塊布井相對集中大部分井場距離袁家固廢處理場距離小于100km。進(jìn)行費(fèi)用測算的兩口井在廢物產(chǎn)生量、最終處置方式上均具有較為普遍的代表性，因此可得出川西區(qū)塊絕大部分井采用集中處理的方式運(yùn)行成本更低的結(jié)論。