廢棄鉆井液無害化處理技術

冉 華

（川慶鉆探長慶鉆井總公司40586鉆井隊，陜西 西安 710021）

在油氣開發過程中，為了滿足鉆井工程需要和鉆井液性能要求，鉆井液體系中添加了如磺化褐煤、磺化栲膠、磺化酚醛樹脂、磺化丹寧和腐植酸鹽等多種處理劑。鉆井結束后，含有大量難降解有機和無機處理劑的廢棄鉆井液體系具有色度高、pH值高、COD含量高、組分復雜、體系穩定、懸浮固相含量高、重金屬離子含量高等特點，使得廢物鉆井液不經過處理直接排放或處理不當會對環境造成巨大污染。

1 鉆井液相關概述

鉆井液在鉆井中的主要作用為穩定井壁、冷卻沖洗鉆頭、平衡地層壓力、攜帶和懸浮鉆屑、反映地層信息和水動力傳遞。自2019年實行《土壤污染防治法》后，我國已從土壤、水質和大氣全方位建立了健全的法律體系，國外環保政策也不斷加強，油田廢棄物排放指標成為主要環保指標。廢棄鉆井液高效環保的處理與石油工業的發展息息相關，若不進行徹底有效地處理，不僅會造成土壤、水資源及環境的污染，還會浪費大量資源，所以如何在綠色環保的前提下，實現廢棄鉆井液的徹底處理與資源化循環利用是該領域亟需解決的問題。

2 廢棄鉆井液無害化處理技術分析

2.1 集中站廢棄鉆井液無害化處理技術

當油田井位相對集中、井場面積較小、井場周圍環境敏感時，可在井位比較集中的地方建設臨時集中處理站，對周邊井隊廢棄鉆井液采用分類收集、集中處理的方式進行廢棄鉆井液不落地處理，以實現廢棄鉆井液的無害化處理和資源循環利用。鉆井現場產生的巖屑和廢棄鉆井液進行隨鉆不落地收集，廢棄鉆井液經初級處理去除有害固相成分，保留有用成分回用井場。分離出來的巖屑及固相物質拉運至集中站制備成鋪路基土和免燒磚，達到強度和環保要求后用于鋪設井場和道路，實現固體廢物的資源化利用。剩余廢液（廢鉆井液、鉆井廢水）拉運至集中站經過破膠脫穩、絮凝、沉降、氣浮、氧化、固液分離等單元處理后的清水可拉運回用或回注。建設集中處理站可實現井隊不開挖鉆井液坑、不埋設鉆井液收集設備，實現鉆井液回收利用，降低鉆井液費用和后續環境治理成本。第一，井場無法回用的廢棄鉆井液和廢水，經密閉式罐車拉運至集中處理站后，泵入緩沖罐收集。緩沖罐中的廢液經污泥泵送至加藥反應罐，進行氧化、絮凝反應[1]。第二，絮凝反應后的廢液，采用污泥泵輸送至板框壓濾機進行固液分離。分離的固相通過皮帶輸送機送至無害化處理罐，通過添加無機/有機絮凝劑等處理劑充分混拌后，進入臨時堆放場。分離的液相通過污水泵輸送至濾液處理罐，深度處理后回用井場或回注地層。第三，井場廢棄鉆屑使用槽車拉運至集中處理站，通過皮帶輸送機輸送至無害化處理罐，加入破膠脫穩劑對固相中的污染物進行絡合、沉淀和封固，并與集中站其它固相一起進入臨時堆放場。

2.2 單井單套廢棄鉆井液處理

首先，使用鉆井液四級固控設備對廢棄鉆井液進行初步分離，采用螺旋輸送機收集固控設備運轉時的落出物，并將分離出的固相輸送至巖屑收集罐，實現廢棄鉆井液不落地回收處理，同時提高鉆井廢棄物的處理效率。其次，用臥式渣漿泵將收集罐中的廢棄鉆井液輸送至絮凝反應罐中。針對不同的廢棄鉆井液體系，根據室內絮凝處理評價實驗結果，采用化學方法向反應罐中加入相應的無害化破膠劑、無機-有機復配絮凝劑和復合混凝劑等化學藥劑，對鉆井廢棄物進行加藥脫穩、破膠、絮凝和沉淀處理。同時考慮到不同藥劑混合使用可能產生自絮凝的問題，因此在加藥的時候需嚴格確定加藥順序和投放時間。當反應罐中的廢棄物達到固液分離要求后，泵入板框壓濾機。另外，用臥式渣漿泵將破膠后達到固液分離要求的廢棄鉆井液輸送至板框壓濾機進行固液分離。根據井場面積及甲方指定固相暫存點位置設計兩種固相轉運方式[2]。

2.3 隨鉆處置技術

簡單處理排放。簡單處理排放技術多用于處理難度較低，體系相對簡單的鉆井液。廢棄鉆井液經破膠沉降、離心或板框脫水后，加入藥劑進行處理，達到排放指標后直接排放。該方法操作簡單、成本較低，但隨著環保要求日益嚴格，各類排放指標要求提高，此方法已很少使用。第二，填埋法。廢棄鉆井液經井場儲存池沉降和蒸發后底部固相就地掩埋，該方法簡單且費用低但對環境有一定風險。石油環境研究委員會在鉆井廢液填埋坑附近環境進行跟蹤調查。研究表明填埋坑附近水和土壤受到破壞。近些年受環保的要求該方法需謹慎使用。第三，回注法。回注法是將鉆井廢液回注到安全地層的處理方式，該方法對回注的地層要求極其嚴格，要求地層滲透度低、壓力梯度低、上下蓋層強度高，致密性能良好，且深度必須高于600米。第四，坑內密封法。坑內密封法是填埋方法特殊方式。在填埋池四周做防滲處理后埋入廢棄鉆井液，填埋后恢復地貌。該方法安全性較好，適用于成分復雜且處理難度大的廢棄鉆井液，但對密封要求高且會造成土地資源的浪費。第五，MTC轉化技術。MTC技術是將鉆井廢液轉變為固井液，向廢液中加入鉆井渣體和藥劑，藥劑能夠激活鉆井渣體中的固化成分，通過改變藥劑的類型，使鉆井廢液轉變成不同用途的產品。這種方法有效的處理廢棄鉆井液并減少了固井費用[3]。

3 發展趨勢與展望

在實際應用中應結合當前環保法規和井場實際條件優選出最佳方案。如何低能耗高效率地實現對廢棄鉆井液的減量化、再利用和資源化處理是今后的研究方向與熱點。今后工作要點既要包含污染源的源頭、過程和結果控制，也要加強管理和相關制度的建立，綜合開發新技術。具體可從以下幾方面入手。第一，從污染源產生的源頭進行根治，即從環保型鉆井液體系和處理劑的研制設計開始，在開發新型環保型鉆井液或處理劑時可以借鑒綠色化學12條原則參考進行。第二，加強固控、減少廢棄物排放，加強固控管理可以減少從根本上減少廢棄物的量，主要是加強四級固控環節的管理，在實際工程中對固控設備合理選擇與搭配，可以有效改善鉆井液性能，提高固控設備效率和鉆井效率，減少鉆井液消耗量、廢棄鉆井液產生量和排放量。第三，強化管理控制、過程監管，完善制度。從過程中加強井場廢棄物的管理，配合政策和制度上的支持完善，減小廢棄鉆井液對環境的負面影響。國外對廢棄鉆井液的管理原則稱之為“4R”原則，即源頭減少、再利用、再循環、再回收。第四，開發綜合利用新技術。基于對現有處理方法的分析發現，目前能夠同時實現環保化隨鉆處理、分類治理、資源回收利用的方法并不多，所以開發綜合利用新技術是未來的發展趨勢之一。不僅要重視熱解吸、微生物法等有前景的處理技術，還要重視多種技術的聯合處理。

4 結語

綜上所述，廢棄鉆井液的組成與維護雖然相對復雜，但只要弄清油基鉆井液各組分之間的用途及原理既可以有效控制油基鉆井液的性能。結合現場實際情況采用針對性的無害化處理技術，提高鉆井液處理水平，保證鉆井工作的順利進行。