廢棄鉆井液處理技術(shù)研究

摘 要 廢棄鉆井液是石油勘探開發(fā)鉆井中遺留下來的最大量的廢棄污染物，如不經(jīng)處理任意排放，勢必污染當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成難以估量的損失。目前對這些廢棄物的處理方法相對簡單。本文調(diào)研了國內(nèi)外廢棄鉆井液無害化處理研究現(xiàn)狀，希望對我國廢棄鉆井液的處理帶來一定的幫助。

關(guān)鍵詞 鉆井液；回收利用；固化

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，由鉆井帶來的污染問題也越來越受到人們的重視，世界各國都建立了相應(yīng)的法律條文以保護生態(tài)環(huán)境。國外在五十年代就開始加強對廢棄鉆井液的處理，開發(fā)和采用了一系列無害化處理技術(shù)。近幾年，國內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用的處理技術(shù)主要包括以下幾種：

1 回收再利用法

將廢棄鉆井液回收再利用是一項既經(jīng)濟又符合現(xiàn)代發(fā)展趨勢的處理方法。塔河油田采用建立鉆井液儲存、中轉(zhuǎn)站等實現(xiàn)鉆井液的回收利用，不僅可以降低環(huán)境污染治理工作量，還降低了鉆井液的使用成本。幾種主要方法為：

1.1 用機械方法將鉆井液轉(zhuǎn)化成干料再利用：此法采用鉆井液回收處理裝置將鉆井液干燥固化處理后可獲得鉆井液干粉制劑。固化回收裝置回收后的鉆井液干粉水化后雖然不能恢復(fù)原有的性質(zhì)，但仍可以作為加重劑使用。此法的缺點是燃料耗量大，處理費用高。

1.2 老井鉆井液回用技術(shù)：此法是將一口井的鉆井液完井后移至另一口相似的異地的井，再加一些處理劑調(diào)整鉆井液的性能達到設(shè)計要求后再使用。該法簡單易行，回收成本低，無需中轉(zhuǎn)處理，回收過程中所需設(shè)備和人員比較少，是一條降低鉆井液成本、防止環(huán)境污染的有效途徑。無論是經(jīng)濟效益，工程效益，還是環(huán)境效益都比較顯著。

1.3 老井鉆井液用于新井壓井液：轉(zhuǎn)運罐車將高密度的完井鉆井液轉(zhuǎn)運到儲備站，根據(jù)情況和需要再轉(zhuǎn)到現(xiàn)場利用。鉆井工作中迫切需要解決的實用科學(xué)問題，是要尋找一個最方便，耗費最小的廢鉆井液利用方法。而使鉆井液能夠多次利用，仍是最有前途的方法。這種方法是適用于井網(wǎng)密度很高的地區(qū)。

2 固化法

固化法是向廢水基鉆井泥漿或鉆井泥漿沉積物中加入固化劑，使之轉(zhuǎn)化成像土壤一樣的固體（假性土壤）填埋在原處或用作建筑材料等，這種方法能較大程度地減少廢棄鉆井泥漿中的金屬離子和有機物對土壤的侵蝕，從而減少廢棄鉆井泥漿對環(huán)境的影響與危害，同時又可保證廢棄鉆井泥漿池在鉆井過程一結(jié)束即能還耕。

2.1 水泥固化處理技術(shù)：水泥固化是以水泥為固化劑，對廢泥漿進行固化的一種處理方法。水泥是一種人造的無機膠結(jié)材料，主要成分是SiO₂、CaO、Al₂O₃和Fe₂O₃。可用作固化處理的水泥品種很多，應(yīng)用最普遍的是普通硅酸鹽水泥。固化原理是通過硅酸鹽與水形成硅酸鈣水合膠，待凝固后形成一種含有硅酸纖維和氫氧化物的物體，將有害物質(zhì)包容，并逐步硬化形成水泥固化體。

2.2 石灰固化處理技術(shù)：石灰固化是指以石灰為主要固化劑，以活性硅酸鹽類為添加劑，對含有硫酸鹽或亞硫酸鹽的廢泥漿進行固化處理的一種方法。石灰固化原理是在有水分存在的條件下，石灰以及添加劑中的硅鋁酸根同上述類型廢泥漿發(fā)生反應(yīng)，逐漸凝結(jié)、硬化，最終實現(xiàn)固化。

2.3 粉煤灰固化處理技術(shù)：粉煤灰是一種火山灰質(zhì)混合材料，主要是由SiO₂、Al₂O₃等具有潛在活性的雜質(zhì)組成。粉煤灰固化原理是在有水存在的條件下，二氧化硅和氧化鋁受到泥漿中堿性物質(zhì)激發(fā)，產(chǎn)生水化硬化作用，生成穩(wěn)定的水化產(chǎn)物(CSH和CAH，CAH受激發(fā)會再加速反應(yīng)生成鈣礬石，進一步提高鉆井廢泥漿體系的凝膠組分和硬化質(zhì)量，最終達到固化目的。

2.4 水玻璃固化處理技術(shù)：水玻璃是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的可溶性堿金屬硅酸鹽材料，是一種無色透明的粘稠液體。水玻璃具有硬化、結(jié)合、包容等性能，能作為膠凝材料使用。水玻璃固化方法是把水玻璃作為主要固化基材使用，輔以無機酸性物質(zhì)（如硫酸、硝酸和磷酸），然后按一定配料比例混以廢泥漿，進行中和與縮合脫水反應(yīng)，使有害物質(zhì)自動脫水，經(jīng)凝結(jié)硬化，最后實現(xiàn)固化。

3 其他處理技術(shù)

3.1 破乳法：破乳方法主要有化學(xué)破乳、膜破乳、電場破乳、剪切破乳、加熱破乳、離心破乳等。現(xiàn)在應(yīng)用較多的是化學(xué)法破乳，即向乳化含油鉆井廢水中投加破乳劑，通過化學(xué)作用，輔以其他分離方式，達到乳化液脫穩(wěn)、破乳，實現(xiàn)油水分離的目的。而國內(nèi)外采取的化學(xué)破乳方法主要有鹽析法、酸堿法、凝聚法和混合法，但這些方法雖然使處理效果顯著，但由于加入了化學(xué)添加劑，提高了成本，而且對環(huán)境也帶來了新的影響。

油田針對廢棄鉆井液為水基、油基混合液的特點，根據(jù)破乳和絮凝機理采取了一套既有效又經(jīng)濟的處理工藝流程。研究結(jié)果表明：該處理技術(shù)能使廢棄鉆井液中的油、泥、水三相得到有效分離，使污泥量減少，出液污染物含量有很大改善，處理后的固相基本符合國家固體廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)，基本上解決了油田廢棄鉆井液的處理排放問題，另外委內(nèi)瑞拉石油公司也實施了一項新技術(shù)-微波破乳法。

3.2 機械脫水法：該方法是利用化學(xué)絮凝劑沉降和機械分離等強化措施，使廢棄鉆井液中的固液兩相得以分離。但由于各油田產(chǎn)生的鉆井液特性不同，單一的絮凝劑無法使各種性質(zhì)的鉆井液進行有效的固液分離，對于不同的廢棄鉆井液應(yīng)使用不同的絮凝劑。

3.3 MTC(Mud To Cement)技術(shù)：廢棄鉆井液轉(zhuǎn)化為水泥漿技術(shù)，簡稱MTC技術(shù)，它是將廢棄鉆井液和礦渣混合，利用激活劑激活礦渣中的固化成分。再輔以其它添加劑得到各種用途的固井液。該技術(shù)在國內(nèi)外都進行了大量的研究，并且取得了廣泛的應(yīng)用，用其固井還有很多優(yōu)點：紊流排量低、與泥漿的相容性好、稠化過渡時間和靜膠凝強度過渡時間短等特性，在防竄固井和提高頂替效率等方面較水泥漿都具有較大的優(yōu)勢。

中國石化勘探開發(fā)研究院德州石油鉆井研究所應(yīng)用不同的泥漿體系研究出了能明顯提高調(diào)整井固井質(zhì)量的MTC配方，在大港油田多個區(qū)塊調(diào)整井固井中進行了10多井次的現(xiàn)場應(yīng)用，封固段固井合格率100%，取得了良好的固井效果

4 總結(jié)

目前，我國鉆井廢物治理工作起步較晚，目前防治方法的研究和應(yīng)用還停留在末端處理和廢物資源化上，而對鉆井廢物產(chǎn)生的全過程控制和預(yù)防重視及研究還不夠，應(yīng)借鑒國外的經(jīng)驗，重視鉆井過程中環(huán)境控制技術(shù)；將以防為主、綜合防治作為今后鉆井污染控制工作的指導(dǎo)思想。

參考文獻

［1］ 趙雄虎，王鳳春.廢棄鉆井液處理研究進展［J］.鉆井液與完井液，2004，22(2)

［2］ 倪懷英.國外廢鉆井液處理技術(shù)介紹.鉆井液與完井液［J］.2010，10(1)