水基鉆井廢棄泥漿處理后的固相殘土資源化利用探討

韓耀明，初冬

1.中國石油遼河油田分公司 環境工程公司（遼寧 盤錦 124010）2.中國石油遼河油田分公司 財務資產部（遼寧 盤錦 124010）

油田鉆修井過程中會產生大量的泥漿和巖屑，在油井鉆井過程中產生的廢水和無法回收的殘液，統稱鉆井廢物。在新環境保護法和新固體廢物防治法嚴厲實施的背景下，如何開展好泥漿不落地處理工作，以及如何解決好鉆井殘土的處置工作是目前油田生產面臨的困難之一。

1 泥漿殘土

1.1 殘土的來源

遼河油田地區鉆井產生的泥漿基本上都是水基泥漿，未列入《國家危險廢物名錄》，根據國家危險廢物鑒別標準和鑒別方法認定其不具有危險特征。

這類鉆井廢物主要指中華人民共和國石油天然氣行業標準《陸上石油天然氣開采鉆井廢物處置污染控制技術要求》所劃定的“I類一般鉆井廢物”和“II類一般鉆井廢物”[1]。這類鉆井廢物經過振動分離、脫水處置等過程，并加入對環境友好的調節pH藥劑以及絮凝藥劑，充分攪拌后進行板框壓濾機固液分離，使鉆井廢物轉變為非流動性的固態泥餅，形成緊密的固體物。將有毒有害組分轉化為惰性組分或降低其溶解性、浸出率、遷移性、毒性的過程即為水基鉆井泥漿及巖屑不落地處理過程[2]。處置過程中需要對液相盡可能回收利用，對固化物即泥漿殘土需要進行進一步處置或者資源化利用。

1.2 泥漿殘土處理的必要性

鉆井泥漿在鉆井作業中起到非常重要的作用，鉆井廢棄泥漿因其化學成分復雜，是公認的石油天然氣工業的主要污染源之一，因此鉆井廢棄泥漿無害化、資源化處理成為石油開采過程中重要的技術難題[3]。遼河油田自2014年開始逐步實施鉆井廢棄泥漿及巖屑不落地處理業務，先后經歷試驗、推廣與強制執行3個階段。目前，遼河油田累計完成鉆井泥漿不落地處理1750余口井，處理泥漿總量超180×104m3。該項業務經由多家單位實施，目前劃轉供水公司統一管理。通過規范泥漿不落地業務流程、優化泥漿處理方監督管理、強化環境保護理念等措施，供水公司正不斷朝著專業化、規范化前進。

《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》經修訂，自2020年9月1日起實施。新“固體廢物污染環境防治法”中明確生產者延伸責任制，對于固廢推行全方位保障措施，實施最嚴格的法律責任，對于泥漿殘土采取資源化利用，將有利于油田公司提高固廢管理水平，降低因一般工業固體廢物產生的環保風險。

目前，遼河油田各采油廠都有一定存量的泥漿殘土，大量的固廢存儲需按照GB18599—2001《一般工業固體廢棄物貯存、處置場污染控制標準》的相關要求做好防揚散、防流失和防滲漏措施。從運行情況看，除少數泥漿處理站嚴格按照“三防”要求開展泥漿殘土的存儲工作，其他單位多數泥漿殘土還存儲在防滲基礎工作較差的地面上，如按照環境保護部門要求建設“三防”標準的存儲場地將需要投入大量基礎建設資金。泥漿殘土資源化利用將減輕油田公司的環保風險，為遼河油田各個采油廠解決泥漿固相殘土存儲的難題。泥漿殘土資源化利用更是油田公司實現綠色發展、清潔生產的必由之路[4]。

2 泥漿殘土綜合檢測指標

根據盤錦正能科技有限公司于2020年3月9日在堆放處東側獲取的檢測的指標數據看，受檢的固相泥餅浸出液檢測項目共15項指標，包括pH值、石油烴、重金屬鎘、重金屬汞等指標，各項指標均沒有超出最低檢測濃度（表1）。

表1 殘土檢測結果

根據PONY譜尼測試集團相關檢測機構反饋的殘土45項檢測結果看，揮發性有機物和半揮發性有機物含量極低，只有常規幾項重金屬指標值略高于《土壤環境質量標準》中的風險管控值。因此殘土常規處理工藝第一步要考慮對土壤中的重金屬進行固化穩定化處理，因為重金屬被固化穩定化后，游離的狀態變為穩定的狀態才有利于下面工藝步驟的實施。

3 泥漿殘土資源化利用途徑

3.1 鋪墊井場路基

在殘土處理站對泥漿殘土進行烘干預處理，添加土壤鈍化劑進行均質攪拌，對重金屬進行固化穩定化。其次，經固化穩定化處理后的泥漿殘土與粉煤灰、生石灰、灰渣、強度固化劑等按照一定配比，現場混合攪拌，壓實養護，再行路基鋪墊[5]。另一種途徑是把分離出來的殘土、巖屑等固相廢棄物，利用專用的高溫氧化設備如泥漿焚燒爐等，對其進行高溫焚燒處理，廢棄泥漿殘土經焚燒處理后剩余無污染的固體殘渣主要為陶土顆粒，這些顆粒可以實現就地固化和無害化填埋，同時達到相應資源化利用的強度等指標要求，用作鋪路的基土，或進一步將陶土顆粒制作成免燒磚、免燒條石等建材[6]。此法由于使用鍋爐，并且需要獲取較高的溫度，從安全性和節能降耗上看，不宜大面積推廣。

上述工藝在沈陽采油廠靜67-040井場鋪墊應用。經檢測彎沉代表值為175.4，滿足JTJ034—2000《公路路面基層施工技術規范》，標準的要求限值（220）要求，路基質量合格，路面整體效果良好。

3.2 改良綠植土壤

從泥漿殘土檢測結果看，除了幾項重金屬參數超標外其他數值均在各項要求范圍內，大量的殘土不宜長期只應用于某一項工藝。該技術原理是指通過重金屬鈍化劑將殘土中的少量重金屬永久固化穩定化，再通過微生物菌劑和生物肥改變土壤間的空隙，使其增加吸收營養的表面積，同時也增加土壤中氮、磷、鉀的成分，在土上再輔以種植植物，植物生長過程中自然降解重金屬等有害物質，通過長時間養護土壤逐年提高土的肥力和養分，最終滿足市政綠化用土要求。根據試驗治理效果，微生物菌劑和重金屬鈍化劑以及生物肥的結合可從根源治理污染土壤；根據植物長勢可以證明原土壤中養分的缺失可以由微生物菌劑和生物肥來充分調節，通過逐年種植植物，能使土壤質量逐年提升。此舉可為市政部門提供廉價的綠化土，油田泥漿殘土將得到有效解決[7]。

上述工藝在興隆臺采油廠洼9-36塊泥漿殘土治理項目應用。通過泥漿殘土施加微生物菌劑、生物有機肥和重金屬鈍化劑以及機械松土施工，試驗后，土壤檢測石油烴和金屬汞含量均降低到GB 4284—2018《農用污泥污染物控制標準》規定的理想數值（表2），土壤質量明顯改善。

表2 土壤檢測數值對比 mg/kg

3.3 高溫煅燒制磚

對傳統制磚工藝的原料制備和成型技術稍作改進，可以嘗試將鉆井殘土高溫煅燒制磚。高溫燒磚生產技術較為符合環保形勢和新固廢法的要求，目前，該工藝在國內多家油田和企業得到了應用。通過先期試驗，將不同比例的殘土泥餅、干化劑、礦渣等進行混合攪拌固化。制磚過程同黏土制磚工藝，通過制磚機壓制成型，入窯高溫煅燒足夠的時間，最后出窯陰干[8]。經過殘土燒制磚小試，按照高溫煅燒制磚的技術方法，將泥漿殘土制作燒結普通磚。經檢測產品完全符合GB/T 5101—2017《燒結普通磚國家標準》，可以應用建筑工程、甬路鋪設和砌筑圍墻等。在磚塊的穩定性方面，為了避免泥漿殘土制成磚以后某些成分造成二次氧化污染，特委托檢測機構測定了模擬酸雨環境，將紅磚置于酸性液體中浸泡30天后，對浸出液濃度對比進行專項分析，結果顯示浸出液指標滿足GB8978—2019《污水綜合排放標準》中的相關要求，環保指標較為理想。

按照上述工藝，曙光采油廠杜85塊泥漿處理后的殘土燒結制作一批普通紅磚，產品經盤錦市產品質量監督檢驗所檢驗，檢驗結果完全符合《燒結普通磚國家標準》，可以應用建筑工程。

4 效果和展望

4.1 殘土資源化利用效果

上述3種殘土資源化利用途徑中所需材料和機械設施明細見表3。

表3 殘土資源化利用材料對比

結合數據和現場總結，所需要的資源化處置費用見表4。

表4 殘土資源化利用費用 元/t

目前，市面上存在泥漿殘土免燒磚處理技術，由于材料和添加物質所限，泥漿殘土制作不經過高溫煅燒的免燒磚每噸成本逾370元，高于表4所列成本；另外，如果采取填坑或者填埋的方式，油田公司將繳納一定的排污費（或環保稅）和填埋費用，根據《遼寧省排污費征收標準》排污費不低于200元/t，填埋費按照盤錦市北京環衛集團的收費標準，不同土壤環境質量費用不確定，一般400～900元/t，折合成綜合殘土填埋費用約600～1100元/t，也高于表4所列成本。

通過實驗數據比對，鋪墊井場路基、改良綠化土和高溫煅燒制磚等泥漿殘土處理工藝能夠為遼河油田節省鋪墊井場所用山皮石、毛石、礦渣等材料費用，也為砌筑井場圍墻和改造站容站貌提供了建材來源。因此，上述3種泥漿殘土資源化利用技術的推廣可以為油田公司節省大量的環保費用，緩解油田環保壓力。

4.2 殘土資源化利用的不足和展望

目前，鉆井廢棄泥漿殘土資源化利用面臨嚴重的環保形勢和壓力，需要得到行業重視和政策引導。首先，殘土資源優化利用基礎弱，缺少標準指導和管理體系；其次，泥漿殘土作為建筑材料的原材料供應，市場認可度不夠，也容易受到政策限制；最后，泥漿殘土利用需要持續監測土壤指標，避免環境污染。將鉆井廢棄泥漿固化殘土作為建材原料是其資源化利用的重要參考方向。隨著城市化進程加快，人們對于建筑原材料的需求加大，將鉆井泥漿殘土用作建材原料不僅可以促進一般工業固體廢物的資源化利用，還能在一定程度上減少對自然資源開發，具有良好的實踐價值和社會效益。

5 結束語

隨著國家對環境保護工作的不斷重視，石油企業面臨的環境保護要求不斷提高，有效解決各類環保問題是石油企業各項業務之首。隨著科技進步與技術的發展，鉆井泥漿資源化利用途徑不斷增多，資源化利用的手段也越來越貼近環保實際。鋪墊井場路基、改良綠化土和高溫煅燒制磚等處置工藝技術及新技術發展，水基鉆井泥漿處理后的殘土資源化利用將會呈現出更多的途徑，發揮出更大的利用價值，進一步緩解石油企業的環保壓力。