廢棄鉆井液處理技術探討

田　野大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司

廢棄鉆井液處理技術探討

田野
大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司

石油是人類賴以生存的能源，但其整個產業鏈對環境都存在不同程度的破壞和污染。鉆井過程中已經被使用過的廢棄鉆井液就是石油行業中的主要污染源。本文主要對廢棄鉆井液的組成、來源及處理方法進行了研究探討，并提出了幾點意見及建議。

鉆井；鉆井液；廢棄鉆井液

石油行業存在較大環境污染，從鉆井固井完井、油田開發、集輸儲運，再到煉化都會產生固相、液相、氣相以及各種復雜的混合污染源。如果不進行處置，任由其隨意排放到自然環境當中，會產生極大的危害。鉆井過程中已經被使用過的廢棄鉆井液就是石油行業中的主要污染源。

隨著鉆井液技術的不斷發展，其種類不斷增多，添加的化學成分也越來越多樣化，有些成分對人和環境都存在毒害。據不完全統計，我國鉆井液的水泥外加劑200多種，而化學添加劑更是多達上千種。另外，隨著鉆井技術的不斷進步，井越鉆越深，之前無法開采的復雜層也開始鉆進，鉆井液用量就在不斷的增大，使用后的廢棄鉆井液的用量也就在不斷增多。完鉆井深在3000至4000米的一口普通油氣井，其從鉆井到完井之后的廢棄鉆井液體積約為300立方米。我國每年因石油鉆井排放的廢棄鉆井液約為100多萬立方米，而這其中，有一半未經任何處理就被直接排放到自然環境中，嚴重影響生態。

1、鉆井液概述

鉆井液在鉆井工程中基本作用是通過流體動力攜帶巖石碎屑出井眼，防止卡鉆，從而保證鉆井的順利進行。鉆井液的合理濾失性可以保持井壁的穩定性和地層壓力的平衡，防止井噴或者井壁坍塌。另外，鉆井液進入井眼內還可以給鉆頭和鉆桿進行降溫、潤滑，使鉆井過程更加順利。

鑒于鉆井液的各項功能，其在鉆井工程中占有舉足輕重的地位，石油界對鉆井液的研究也越發深入，種類的劃分也逐漸精細。國外對鉆井液的劃分一般依據密度、固相顆粒含量、鉆井液與黏土的水化作用、流體介質。而這其中，根據流體介質分類可分為水基型、油基型、氣體型、合成基四種，目前現場應用的大部分為液體類水基鉆井液。

雖然我國鉆井液技術與國外發達國家存在較大差距，無論在理論研究還是實踐應用上都相對薄弱，但也取得了較大的進步，未來將在強化井壁、復雜條件井、新型體系處理劑、油氣層保護和廢棄液處理這幾大方面進行發展研究。油氣是廢棄鉆井液處理方向，隨著行業上對環保的要求，這一方向將更加重要。

2　廢棄鉆井液概述

2.1組成及來源

陸上鉆井一般將廢棄鉆井液存儲于泥漿坑內，經過一段時間沉淀，上層就會形成鉆井廢水層，下層是遺棄的鉆井液和鉆屑，這里將它們統稱為廢棄鉆井液。[1]其特點是p H值較高，固相含量較高，體系為多相膠體-懸浮體，一般由加重原料、化學試劑、黏土、含油污水、鉆屑等成分組成。

除了廢棄鉆井液本身，廢水的又一主要來源是生產用水。實際的鉆井過程中，廢水主要由以下渠道產生。散落及廢棄的原始鉆井液、柴油機、水剎車等機械設備運行、震動篩鉆臺鉆具等設備沖洗、巖屑吸附、固井等相關工藝以及鉆井事故。

2.2對環境的影響

我國大規模開發的是陸上油氣田，鉆井完井固井后，廢水和廢棄鉆井液露天排放于排污池中，必然導致一定程度的滲漏或者溢出，進而對水質產生污染。另外，我國陸上油氣田的開發有的位于農田里，有的建立在草原上，嚴重危機植被、農作物生長。若在海上開采，很多情況下直接排放到海中，對海洋生物生態和港口資源產生嚴重危害。

根據當前研究，廢棄鉆井液生態的影響表現在使土壤板結，植物難以從土壤中正常的獲取水分，無法正常生長，這主要是由大量的鹽分和鈉離子造成的。另外，重金屬離子在土壤中存在擴散、運移現象，對飲用地下水存在一定程度的影響。

3　國內外處理方法現狀

對于廢棄鉆井液的研究，國外的歐美國家起步較早，主要針對毒性、環境影響和處理技術三大方面。我國的中國石油大學（北京）等高校、遼河等油田分別做了理論研究、現場試驗工作，并取得了適合我國油田的適應性成果。

目前國內外主要處理廢棄鉆井液的方法有：有坑內填埋、土地耕作法、注入安全地層法、固化處理法等[1]。

坑內填埋法，顧名思義，就是將廢棄鉆井液排放在一定體積的儲存空間內，通過重力分異作用進行自然沉降分離，處于上層的液體達標后排放，下層物質干燥就地掩埋再恢復存儲空間的地貌。這種處理方式費用低，對地下水污染少，含鹽量較少的水基鉆井液的廢棄處理可用此法，但毒性較大的廢液的處理不可用。

土地耕作法在我國使用已久，但是在美國等發達國家禁用，這主要是考慮到Cl離子濃度對土壤的影響，即便研究已經表明，在一定的范圍內部影響作物生長。該法就是將廢棄的鉆井液直接與土壤按一定比例均勻混合，有機物通過微生物降解后視為普通土壤進行正常的作物種植。

注入地層法通常選擇適宜的廢棄井進行處理，技術關鍵是“安全層”。這種方法是將廢棄鉆井液直接注入井眼或者地層，對地層要求較高，需為滲透率層，費用相對較高，應用較少。

固化法就是加入一定量的固化劑，使廢棄鉆井液直接轉化為固體，并具備一定的膠結程度，就地填埋或作他用。此法技術較為成熟，國內外的利用率都較高。

4　結論及建議

（1）隨著國家對環保的日益重視，以及廢棄鉆井液對環境和人類存在的客觀危害，鉆井液及廢棄鉆井液的研究將成為鉆井工程中不可忽略的部分。

（2）在現有的廢棄鉆井液的處理方法中，固化法相對來說技術成熟，費用低，對環境的危害最小，可大力推廣。

（3）在理論研究的同時，應加強現場試驗應用及配套設施的完善，同時進行環境評價工作。

[1]張祎徽.廢棄鉆井液無害化處理技術研究.2007