油氣田鉆井固廢資源化處理技術展望＊

張媛媛

(中石化節能環保工程科技有限公司山東分公司)

0 引 言

油田企業產生的工業固體廢物主要包括鉆井過程產生的廢鉆井液和鉆井巖屑，采油集輸和污水處理系統產生的油泥砂，井下作業和管線泄漏產生的落地原油，采油污水改性處理產生的注水殘渣等。其中，廢鉆井液和鉆井巖屑(以下統稱鉆井固廢)占油田工業固體廢物總量的50%～70%。鉆井固廢產量大，處理費用高。因此，本文從資源化利用的角度分析鉆井固廢處理面臨的機遇與挑戰。

1 鉆井固廢處理的發展歷程

1.1 就地掩埋

2009年之前，鉆井隊在油井旁邊開挖循環池，用于鉆井液的絮凝沉降和存放鉆屑、泥砂、廢漿和污水，當鉆井完成時將循環池內的廢物進行簡單固化，并就地掩埋。

1.2 隨鉆治理

自2009年以來，鉆井液隨鉆治理(俗稱“鉆井液不落地”)開始在塔里木油田、西南油氣田、大港油田等地開展現場試驗和推廣[1-4]。鉆井液不落地技術應用后，油田無需在油井旁邊開挖循環池，占地減少20%。該技術產生的廢水可以用于配制鉆井液，也可拉運至污水處理廠經處理后用于生產，比如用作注聚的使用水等。產生的固廢，即經過板框壓濾后的泥餅、鉆屑，一般集中堆存，用于后續的資源化利用。

1.3 資源化

隨著國家對固廢、土壤及地下水污染防治的管控越加嚴格，油田鉆井固廢“資源化”是今后唯一的出路。“土十條”明確提出：“加強工業廢物處理處置；加強工業固體廢物綜合利用”。提高水基鉆井液回收利用率，減少堆存和就地固化填埋量，也是油田全面深化清潔生產的重點工作。

資源化的方式主要包括：路基用土、綠化地基用土、建筑場地基層、制磚等[5]，如涪陵頁巖氣田[6-7]，采用隨鉆不落地技術處理水基巖屑，處理后的干渣用做井場平臺和道路墊層實現其資源化利用，已累計使用干渣2 600 m3。主要是在涪陵工區的鉆前工程建設項目中，包括井臺的開挖回填時作為填方使用、標準化集氣站、人行道路、污水池四周及作為墊層使用，也可作細土墊層進行使用，并取得了很好的效果。

2 鉆井固廢處理面臨的技術瓶頸

2.1 無害化處理的控制指標需進一步明晰

鉆井固廢無害化處理技術，最需要解決的問題不是選何種技術，而是究竟需要處理哪些污染物，控制哪些指標。

廢水基鉆井固廢屬于一般工業固廢，無害化處理的目標是將II類一般工業固廢處理至I類一般工業固廢。根據GB 1899—2001《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》對I類一般工業固體廢物的定義，按照GB 5086規定方法進行浸出試驗而獲得的浸出液中，任何一種污染物的濃度均未超過GB 8978—1996《污水綜合排放標準》最高允許排放濃度，且pH值在6～9范圍內的一般工業固體廢物。

參照HJ/T 298—2007《危險廢物鑒別技術規范》，鉆井固廢的檢測項目應根據其產生源特性確定。如果鉆井固廢產生過程可以確定不存在的污染物，可不進行檢測。鉆井固廢的污染物主要來自地層的巖屑、油氣層中的凝析油和石油、廢鉆井液、以及隨鉆治理工藝絮凝沉淀的固體組成。盡管鉆井液配方通常屬于保密內容，不對外公開，但有些國家對鉆井液中污染物的含量有明確的規定。如澳大利亞，只允許含油量小于1%、氯化鉀含量小于17%的水基鉆井液排放；油基鉆井液中芳烴含量高于1%禁止排放[8]。美國環保局對鉆井液中有毒有害污染物的排放進行控制，如對于有機污染物控制苯、二甲苯；對于重金屬，控制汞和鉻。對于頁巖氣水基鉆屑，美國阿肯色州要求公開披露水力壓裂液的化學成分。國內對鉆井固廢中的污染物通常關注COD、pH值、石油類、重金屬。隨鉆治理工藝通常投加聚合鋁鹽、鐵鹽等。絮凝沉淀的污染物組成鮮有報道。

2.2 資源化產品的環境風險評估缺乏基礎數據

鉆井固廢最適宜制備何種產品，需要因地制宜。目前，已采用資源化處理技術的油田，多數采用固化劑形成固化產品，并用于油田的生產，如墊井場，但固化產品的長期穩定性鮮有報道，這是資源化處理技術最需要論證的問題。

2.3 鉆井固廢全生命周期的處理技術尚未規范化

鉆井固廢無論選擇無害化處理還是資源化利用，從全生命周期評價的角度分析，屬于末端治理。近兩年，長北氣田[9]、蘇里格氣田[10]、塔河油田[11]正在對完井余漿的回收利用開展實驗研究，但目前完井余漿的回收利用率較低，在50%左右。一旦該技術得到工業化推廣應用，廢鉆井液的處理就應該按照井深、鉆井液被污染程度的不同，配套相應的處理技術、設備以及管理辦法，實現分段處理，從而取代目前的“混合處理模式”。 盡管這種全鏈條的統籌管理已開展研究，但還需對環保型技術、設備進行深入研發，實現規范化管理。

3 鉆井固廢處理的發展方向

3.1 鉆井固廢的源解析

對于鉆井固廢無害化處理后的殘渣，要評估其浸出液水質是否滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》，但污染物控制指標的篩選應基于鉆井固廢污染源的系統解析，這項基礎性工作非常重要。目前，各油田主要關注pH值、COD、石油類、重金屬[12-16]，但這些指標是否足夠，需要鉆井固廢的源解析給予技術支撐。

有些地區還出臺了地方標準。新疆于2017年頒布了DB 65/T 3997—2017《油氣田鉆井固體廢物綜合利用污染控制要求》，鉆井固廢的污染物控制指標中明確提出苯并[a]芘≤0.7 mg/kg。

此外，鹽水泥漿的治理有待加強，需要重點關注。四川、新疆等地區的鉆井固廢可能因鉆井液體系中含鹽量較高，鉆井固廢在固化處理后，固化體表面會有鹽析出。若經雨水沖淋，會影響地表徑流雨水中的含鹽量，對土壤和地下水造成污染。

3.2 環保型技術的研發

隨著國家環保要求越加嚴格，以及油氣田對鉆井固廢管控理念由末端治理向全生命周期統籌規劃，體現生態設計理念的轉變，對環保型技術研發、升級的需求越來越迫切。如提高鉆井液(尤其是完井余漿)回收利用率、研發廢鉆井液分級分離設備、建立鉆井固廢資源化產品的長效穩定化評價方法、研制低成本的廢鉆井液處理劑等。

3.3 產品的規范化管理

首先，鉆井固廢資源化產品的出路問題。對于偏遠山區的油氣開發，鉆井固廢用于鋪路或墊井場是很好的一種資源化方式，但對于平原地區，鉆井固廢制成的產品是否也能被油田自身消納還有待論證。此外，油地合作也為資源化產品提供一條出路。透水磚是助力“海綿城市”最重要的產品，多用于人行橫道、庭院、廣場等區域，如果鉆井固廢可以制成環保型透水磚，則資源化產品將不再局限于油田內部，可以用于城市的道路建設，這將為油田與地方合作項目提供技術支撐。

其次，產品穩定化的長效性。鉆井固廢的資源化產品多以固化技術為主，固化體是否隨著時間長期穩定有待系統的研究。

最后，資源化產品的環境風險有待論證。鉆井固廢制磚、用作路基土在參考借鑒相關規范的同時，還需要產品長期暴露在自然環境下，污染物的遷移轉化基礎數據評估環境風險，目前仍缺乏這類研究。

4 結束語

原國家環保部2012年發布了《石油天然氣開采業污染防治技術政策》(第18號公告)，以及即將出臺的《石油天然氣開采行業綠色工廠評價導則》，均要求：工業固廢資源化及無害化處理處置率達到100%。在國家倡導“清潔、高效、節能、低碳”的大背景下，油田鉆井固廢的資源化是未來發展的唯一出路。因此，建議油田、高校進行產學研結合，重點在鉆井固廢資源化產品的多樣化、長期穩定性、以及相關規范等方面開展研究，為加快資源化技術的工業化應用提供技術支撐和理論指導。