吉林油田废钻井液不落地技术研究与探讨
2015-02-03高虹房殿军程启生张雪婷
高虹 房殿军 程启生 张雪婷
（中国石油吉林油田公司采油工艺研究院）
吉林油田废钻井液不落地技术研究与探讨
高虹 房殿军 程启生 张雪婷
（中国石油吉林油田公司采油工艺研究院）
文章结合吉林油田产能建设方案，针对中国石油天然气股份有限公司对废钻井液不落地的要求，调研分析吉林油田钻井液无害化处理技术现状及研究方向，提出废钻井液调驱调剖及堵水技术，研究了成胶时间、黏度、粒径等参数。结果表明：适应条件为40～60℃中低温高渗透油水井调剖及堵水。
污染减排；废钻井液；调驱调剖；资源化利用；吉林油田
0 引 言
随着油气勘探难度的增加和领域的延伸，新区块钻井数量和老区块调整井数量逐年增加，在实现勘探开发目标的同时，钻井作业产生的废钻井液等污染物也越来越多。这些污染物对作业区的生态环境造成了不良影响，成为石油行业急需解决的一个技术问题，尤其是2015年1月1日实施的《环境保护法》，使油田面临的环保形势更加严峻。目前吉林油田采用委托第三方处理废钻井液的方式，缺少自己的核心技术及必要的监督及评价手段，存在环保风险。本文主要介绍废钻井液处理技术，通过试验室试验，开发了一套吉林油田废水基钻井液处理技术，实现了废钻井液不落地［1］。
1 吉林油田废钻井液特点及处理技术现状
1.1 吉林油田废钻井液特点
废钻井液产生量大
2014年钻井725口，约有24万m3钻井液需要无害化处理。
成分复杂、处理难度高
废钻井液中包括无机盐、有机物、合成聚合物和表面活性剂等20余种，同时，钻至泥岩井段时，会有一部分泥岩溶解在钻井液中，造成废钻井液有如下特性：①泥浆颗粒细小、黏度大、稳定性极强、处理难度高。②水平井废钻井液有机物显著高于直井，表现为COD、碱度高［2］。
1.2 吉林油田废钻井液处理技术现状
目前吉林油田废钻井液多为水基钻井液，处理方法多为原位固化法，对于油基钻井液还没有相应的处理手段。原位固化法存在以下三个方面的问题［3］。技术方面 固化工艺本身不够统一、成熟，固化剂品种繁多、添加比例参差不齐，有害物质没有充分固化，二次污染现象较普遍。
环境方面 一旦固化效果不理想，废钻井液渗出液会给周围环境产生不良影响，造成一定经济损失。管理方面 施工监管不到位，个别施工方偷工减料，降低固化剂使用比例。导致固化效果很差，几年内“泥浆坑”仍不能固化，出现过车辆下陷事故。
2 吉林油田废钻井液不落地技术研究进展
针对吉林油田废钻井液特点、处理现状及存在的环境风险，为实现废钻井液资源化处理，达到水基钻井液不落地的目标，提出钻井液不落地处理技术方案，并重点开发了废钻井液调驱调剖及堵水技术研究。
2.1 废钻井液不落地技术方案
废钻井液不落地处理技术路线见图1。
图1 废钻井液不落地处理技术路线
2.2 废钻井液调驱调剖及堵水技术
按区块分别对吉林油田红岗区块和扶余区块废钻井液进行了采样分析，根据地层温度，利用废钻井液为主要原料，进行了中低温地层调驱调剖及堵水技术研究。目前经过多次改进试验，成胶强度已达到调驱调剖及堵水要求。泥浆携带量已由15%提高到40%，形成了两套中低温地区调剖调驱及堵水体系，并进行了成胶时间、终胶时间、黏度、粒径分析等相关试验，满足调驱调剖及堵水要求，为下一步现场应用提供了技术支持［4-5］。
2.2.1 中低温地区调驱调剖及堵水成胶体系研究
针对吉林油田红岗区块和扶余区块的中低温地区废钻井液现场取样，进入试验室开展成胶试验研究，初步形成了废钻井液不落地A和B两套调驱调剖及堵水体系［6］。
红岗地区和扶余地区的废泥浆调驱调剖A体系试验
现场采集的废钻井液样品，根据其特点对不同的调驱调剖体系进行筛选，对筛选的体系药剂量进行梯度试验，并把废泥浆携带量从15%提高到30%，最终形成了中低温地区废钻井液调驱调剖A体系。如表1所示。
表1 携带30%水基泥浆调驱调剖体系（A体系）
红岗地区和扶余地区的废泥浆调驱调剖B体系试验
在A体系研究的基础上，根据成胶黏度，成胶时间，以及堵水对成胶强度的要求及考虑成胶成本，开展了B体系研究，在A体系最多携带30%泥浆的基础上，泥浆携带量提高了10%，大大降低了成胶成本，成胶强度增强，适合堵水作业。如表2所示。
表2 携带40%水基泥浆调驱调剖体系（B体系）
2.2.2 中低温地区调驱调剖成胶体系技术参数测定成胶时间、成胶黏度
模拟中低温地层温度，分别对两套成胶体系在40℃和60℃恒温水浴情况下养护，对成胶体系的性能指标进行了测试，成胶时间与黏度的曲线，见图2、图3。
图2 不同泥浆携带比例的成胶时间-黏度曲线
图3 不同温度条件下成胶时间-黏度曲线
从图2和图3可知，成胶体系中，泥浆携带量可以从20%提高到40%；成胶试验分别在40，60℃恒温水浴下对胶体进行养护，凝胶成胶时间为6～28h，胶体黏度大于20000mPa·s，满足调剖堵水要求。
吉林油田废钻井液调驱调剖A成胶体系和B成胶体系胶体黏度大、韧性强、抗剪切性能好，胶体形态60d后保持稳定，满足调剖堵水技术要求。适应条件：40～60℃中低温高渗透油水井调剖及堵水。
粒径分析
取红岗采油厂钻井液样品1和扶余采油厂钻井液样品2，采用COULTER激光粒度仪测定其粒径分布见表3。
表3 红岗和扶余采油厂钻井液组分粒径分布 %
由表3可知，红岗钻井液样品1和扶余钻井液样品2中泥质成分的粒径主要分布在10～300μm，约占80%，粒径的分布较为集中，同时较高的含泥量使其具备了进入地层和封堵高渗透层段的基本条件［7］。
3 结束语
吉林油田废钻井液不落地技术的研究，解决了吉林油田废钻井液委托第三方处理、缺少自己的核心技术及必要的监督、评价手段的问题，降低了现有处理方式所存在的安全环保风险。
废钻井液做为调剖剂回注油层，取代颗粒堵剂，可以降低调剖成本，具有巨大的环保效益和社会效益。用废钻井液作为调驱调剖及堵水剂，变废为宝，充分利用现有资源，不仅为油田废钻井液的再生利用找到了一种有效方法，而且也为油田综合治理、降低生产成本提供了一项技术措施。
该技术保证了钻井施工过程的清洁生产，实现了废钻井液的零排放。
［1］ 赵雄虎，王风春.废弃钻井液处理研究进展［J］.钻井液与完井液，2004，21（2）：43-48.
［2］ 张祎徽.废弃钻井液无害化处理技术研究［D］.北京：中国石油大学（北京），2007.
［3］ 崔之健，梅宏.废钻井液固化处理技术的研究［J］.新疆石油学院学报，1999（1）：12-17.
［4］ 彭园，杨旭，孙长健.废弃泥浆无害化处理方法研究［J］.环境科学与管理，2007，32（4）：102-104.
［5］ 蔡利山，刘四海，郭才轩.石油钻井环境保护技术综述［J］.西部探矿工程，2002，14（3）：132-134.
［6］ 白宝君，高玉军.区块整体调剖调剖剂用量优化技术研究［J］.断块油气田，1999，6（6）：33-35.
［7］ 左松林，廖远惠.新站油田整体调剖试验研究［J］.大庆石油地质与开发，2005，24（2）：32-33.
（编辑 王蕊）
j.issn.1005-3158.2015.02.005
1005-3158（2015）02-0014-02
2014-12-04）
高虹，1989年毕业于吉林大学环境工程专业，国家清洁生产审核师，现在中国石油吉林油田公司从事环境监测和环境科研工作。通信地址：吉林省松原市长宁北街采油工艺研究院，138000
