廢棄鉆井泥漿處理對策研究

王瑤 白昭

摘 要：廢棄鉆井泥漿是油田企業鉆井過程中的主要污染源之一。該文通過對廢棄鉆井泥漿的來源、組成及危害的分析，了解廢棄鉆井泥漿的潛在污染狀況，針對該種廢物處置的常用工藝和污染防治情況提出了相關的對策建議。

關鍵詞：廢棄鉆井泥漿；處置；工藝；對策

中圖分類號 X74 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）17-80-03

廢棄鉆井泥漿是油田企業鉆井過程中的主要污染物之一，它是一種含粘土、加重材料、各種化學處理劑，污水、污油及鉆屑的多相穩態膠體懸浮體系，其主要成分是烴類、鹽類及各種聚合物等。在石油與天然氣勘探開發過程中，會產生大量的廢棄鉆井泥漿，這一類污染物對環境的危害很大，如果不對其加以處理，使其任意排放，或者管理、處理不當，長期堆積經雨水淋濾深入地下，將對周邊的土壤、植被、地表水和地下水造成嚴重污染，給人類的生產生活帶來潛在的危害，而且環境污染反過來也會制約石油工業的發展。

1 廢棄鉆井泥漿簡介

1.1 來源 在石油和天然氣的勘探開發鉆井過程中，鉆井泥漿是提高鉆井效率的重要保障，在鉆井過程中有著提升巖屑、冷卻鉆頭的作用，同時還起到了潤滑鉆具、提高鉆速、防止井塌和井漏、評價生產層等作用，是保證鉆井工作順利進行必不可少的物質。為了達到安全、快速的鉆井目的，使用的鉆井液類型及化學藥品的種類、數量越來越多，由此不可避免的地會產生大量的廢棄物。鉆井固體廢物包括廢棄鉆井泥漿和鉆井過程中抽取上來的巖屑，其中的廢棄泥漿是鉆井廢物中產生量最大的物質。

1.2 特點 廢棄鉆井泥漿大多屬于粘土-水分散體系-水基泥漿的范圍，有的也屬于油基或聚合物泥漿。廢棄鉆井泥漿組成復雜，一般呈堿性，pH值在8.5～12，有的可達13以上，其外觀一般呈粘稠流體或半流體狀態，具有顆粒細小、級配差不大、粘度大、含水率高不易脫水等特征，是一種有典型流變學特征的膠體。其自然干結過程緩慢，干結物遇水浸濕后易再度形成廢棄鉆井泥漿，會對排放點及附近地帶的土壤產生長期的不良影響。

1.3 危害 由于廢鉆井液成分復雜，所以廢棄鉆井泥漿對環境的影響也是多方面的：（1）污染面積大，區域廣。這是由鉆井生產流動性大等特點決定的。（2）廢鉆井液中的鹽、堿和巖石層鉆屑不僅造成土壤板結，會抑制農作物對氮磷的吸收，可溶性鹽的遷移還會對地下水造成污染。（3）有害的重金屬離子如Cr6+、Hg2+、Pb2+及不易被動植物降解的有機物、分子聚合物、滯留于土壤中，會影響植物的生長和土壤中微生物的繁殖，并且這些物質容易進入食物鏈，并在環境或者動植物體內蓄積，危害人類的生命健康及安全。（4）油類物質進入水體后，形成浮油，影響空氣與水體界面上氧的交換。

2 處理方法比較

在不同鉆井廢物對環境的影響及評價各不相同，泥漿的處理方法比較如表1。

表1 泥漿處理方法

[處理方法＼&適用對象＼&工藝流程或處理原理＼&優點＼&缺點＼&直接填埋法＼&適用于鹽類、有機物、油、重金屬含量低的廢鉆井液＼&自然蒸發風干到一定程度，待固相干化后就地填埋＼&處理費用低，操作簡便＼&不適于油類、COD、重金屬含量高的廢鉆井液；自然狀態下脫水極慢，遇降雨天氣污染物易擴散遷移，污染環境＼&固液分離法＼&適用于不同類型的廢鉆井液＼&在廢鉆井液中加入一定量的混凝劑（絮凝劑和凝聚劑的混合液），實現固液分離，分離出的水經處理達標后排放，污泥直接填埋處理＼&分離后的污泥可直接掩埋，不需要長時間干化，占用土地時間短＼&混凝劑用量較大，污泥中的污染物易被水浸泡流失，污染環境；固液分離裝置操作復雜，不便于搬運和組裝＼&固

化

法＼&水泥

固化＼&適用于含重金屬廢鉆井液的處理＼&通過固化包容，減少有害固體廢物的表面積和降低其可滲透性＼&方法成熟，工藝設備簡單，操作方便，價格便宜，固化體強度高＼&固化體體積較大，使最終處置的費用增加＼&石灰

固化＼&適用于含重金屬廢鉆井液的處理＼&根據石灰和活性硅酸鹽物料可與水反應生成堅硬的物質，達到包容廢物的目的＼&源廣價廉，工藝設備簡單，操作方便＼&固化體體積增大，固化體抗水浸出性不好，容易受到水和酸性溶液的侵蝕，固化有機物較困難＼& 雙重

固化＼&適用于不同類型含有毒有害物質的廢鉆井液處理＼&配制與廢棄鉆井泥漿相適應的固化劑，與泥漿攪拌混合，使其失穩脫水，固化劑與其中的水發生水化反應，并通過自膠結和包膠作用將泥漿中的有害成分圈閉、包裹起來；按設計用量再次投入固化劑，待固化體達到一定承載能力后覆土掩埋＼&限制了有毒有害物質的遷移、擴散，避免和減輕了對環境的影響，固化體浸出液中污染物濃度較?。?處理費用較高＼&]

3 固化無害化工藝流程

3.1 工藝流程 其工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程量

3.2 工藝說明 （1）到現場取樣分析，根據泥漿成分確定破膠劑、膠結劑用量，確保廢棄鉆井泥漿固化處理后；（2）用挖掘機對泥漿池中的泥漿進行預攪拌，使其上下干濕固相含量均勻，便于固化材料的快速充分反應；（3）按照設計用量向廢棄泥漿中投放破膠劑UP-A或UP-A、UP-B同時使用，攪拌過程中UP-A、UP-B與廢棄泥漿反應劇烈，約3min廢棄泥漿失穩脫水；（4）失穩脫水后，在重力作用下，泥漿底部固體含量高，中層為泥水過渡帶，上部為清液，為防止后來投料形成團狀影響固化效果，對其再次進行攪拌；（5）按照設計用量向泥漿中投放UP-C、UP-D膠結劑，攪拌均勻，隨著膠結劑的投入，水色更加清澈。利用膠結劑的吸附包裹作用，形成具有抗水浸泡能力和一定強度的固化體；（6）將上清液用泵抽入二次沉淀池，按照設計用量向剩余的廢棄泥漿投放固化劑后攪拌均勻，增加廢棄鉆井泥漿的固相含量，達到一定承載能力，便于及時掩埋；（7）當反應在敞開條件下時，固化24h后，固化體的結構完全具有穩定的固態性質，固化120h后，固化物就形成一定強度的固態結構；（8）取樣檢測處理效果，環境保護主管部門驗收；（9）固化體掩埋，用裝載機運土至廢棄泥漿池旁，用挖掘機在固化體表面均勻覆土。為了便于復耕，固化體掩埋厚度應大于50cm，掩埋后井場進行平整壓實。

3.3 實際廢棄鉆井泥漿處置工藝 實際上，各廢棄鉆井泥漿處理企業并未按照上述成熟的工藝對廢棄鉆井泥漿實施無害化處置，其工藝流程見圖2。

[復合脫水劑]

圖2 實際廢棄鉆井泥漿處置工藝流程

實際廢棄鉆井泥漿處置工藝常用的固（下轉114頁）（上接81頁）化方法為直接固化法，該方法是常規的固化處理方法，即在鉆井廢液中直接加入水泥、石灰等固化劑進行固化。但過量加入水泥不僅增加固化成本，而且使固化之后土地難以耕種。

4 對策建議

4.1 管理方面 （1）嚴格落實企業環境保護主體責任。按照“誰污染，誰治理”的原則，進一步落實企業污染防治的主體責任，逐步建立健全危險廢物污染防治責任延伸和終身追究機制，加大對企業索賠、罰款和刑事處罰力度。（2）嚴格企業內部管理。企業需建立健全內部管理制度和環境突發事件應急預案，并嚴格執行。規范井場建設，做到從鉆井泥漿產生到固化全過程記錄，設立警示標識，永久保存泥漿固化資料，不斷加大固體廢物環境執法力度。（3）加大環境執法力度，規范相關危險廢物處置。嚴厲查處和打擊違反固體廢物管理法律法規的各類違法行為。企業應建立泥漿固化池上清液、污油泥等危險廢物管理臺賬，交給有資質的危廢經營單位進行安全處置，執行危險廢物轉移聯單制度，保存相關資料。

4.2 技術方面 （1）鉆井廢液的毒性主要取決于鉆井液中添加的各種化學處理劑的毒性。因此，開發并盡量選用低毒或相對無毒的鉆井液體系，是降低廢棄鉆井泥漿處理難度的根本措施。（2）鉆井廢液處理劑應減少廢液中有機物、重金屬離子和可溶性鹽的含量，從而實現鉆井廢液處理后達到覆土復耕的目的。（3）鼓勵產廢企業拓展鉆井廢液的綜合利用領域，實現廢棄鉆井泥漿的零排放。（4）推廣廢棄鉆井泥漿的生物處理技術。培養既能夠破穩又能降解的有機成分，又能將有害的金屬離子轉化為無害的不溶物的微生物，最大限度降低鉆井廢液的毒害性。

參考文獻

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（責編：張宏民）