某地区钻井固废中重金属含量分析

王荣 王荣华 陈世宏 仇黎萍 向晓洁

（中国石油川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院）

某地区钻井固废中重金属含量分析

王荣 王荣华 陈世宏 仇黎萍 向晓洁

（中国石油川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院）

通过分析某地区钻井作业所产生的固体废物来源岩屑、废弃钻井液中的重金属含量，以及该地区部分区域的土壤中重金属含量，结果表明：聚磺钻井液重金属含量相对较高，与GB15618—1995《土壤环境质量标准》比较，镉、锌、总铬超过二级标准；钻井固废中锌超过标准背景值，镉、总铬超过二级标准（旱土）；地层中重金属含量分布不均，锌超过了标准背景值，镉和总铬超过二级标准；部分区域土壤中总铬超过了标准背景值，镉远高于二级标准。钻井固废中的重金属污染主要来源为钻井液。

钻井固废；钻井液；土壤；重金属

0 引 言

钻井作业过程中产生的固废主要包括钻屑（即地层中的岩屑）、废弃的钻井液。某地区天然气勘探钻井作业由于地质原因，钻井工艺复杂，施工周期长，井深平均超过4000m，所产生的钻井固废和废水量大。钻井废水环境监测污染物指标主要是化学需氧量、六价铬、挥发酚、石油类等，未对重金属进行常规监测。重金属的危害性与其在自然界中存在的形态有关［1-2］。近年来，土壤重金属污染已越来越多地引起社会关注。因此，从钻井固废来源岩屑和钻井液调查重金属含量，同时调查该地区部分区域土壤中有害重金属含量，为钻井固废的无害化治理提供技术参考［3］。

1 调 查

根据实验室条件选择铜、锌、铅、汞、镉、总铬、砷等重金属进行含量调查。检测方法和样品预处理［4］均采用固废和土壤相关国家标准，所获得的数据与GB15618—1995《土壤环境质量标准》进行比较，判断钻井固废中重金属对环境污染的风险。

1.1 钻井液调查

由于地质构造的复杂性，根据地质情况和不同钻井施工工艺要求，需要采用不同种类的钻井液体系，现该地区所用钻井液处理剂为60～80种，一口井所用钻井液处理剂通常达20～30种，每种处理剂重金属含量不同；现该地区使用范围广、频率高、用量大的钻井液体系主要为聚合无固相和聚磺钻井液体系，以这两者为调查对象。调查的钻井液体系构成见表1。

表1 调查的钻井液体系构成

选择不同井深段的正钻井进行钻井液取样，为保证样品质量，样品全部取自循环罐。本次调查共采集16个钻井队使用的钻井液样品。按1000m为一个井深段，对分析数据进行平均后，统计结果见表2。

表2 各井深段钻井液中重金属含量（均值）mg／kg

根据表2可知，在聚合无固相体系中未检出重金属；在聚磺钻井液体系中含重金属，各井深段聚磺钻井液中检测出的重金属含量不同，这可能与施工中采用聚磺钻井液组成比例有关。从检测结果可知，铅超过了GB15618—1995《土壤环境质量标准》背景值；镉、锌、总铬超过了二级标准［2］。

1.2 地层中重金属调查

该地区钻井平均井深在4000～4300m。钻井液在钻井作业过程中的一个作用是将井中的岩屑携带至地面，以便钻井能顺利进行。地层中的重金属随钻井岩屑被带到地面。本次调查从地质录井所取的地质岩芯或振动筛前钻井岩屑取得样品，并以1000m为一个井深段分别调查，共获得样品22个。为保证调查结果准确，对所采集的岩屑样品进行清洗、烘干处理，排除其他因素，分析结果见表3。

表3 各井深段地质层位重金属含量（均值）mg／kg

从表3结果可知：所检测的重金属大多数都有检出，地层中重金属含量分布不均。其中，锌远高于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》背景值，镉和总铬超过二级标准。

1.3 钻井固废调查

根据现场情况，分别对堆沙坑和污水池中的渣泥进行取样分析。堆沙坑共采集样品9个，主要是岩屑，对样品进行清洗和烘干，结果见表4。

由于堆沙坑中储存的岩屑是多个层位的，样品采取随机采样。从表4分析数据看，个别井深段与地质层位中重金属有差别。锌超过GB15618—1995《土壤环境质量标准》背景值；镉和总铬超过了二级标准。

表4 各井深段堆沙坑固体废物重金属含量（均值）mg／kg

污水池渣泥采样10个，污水池中的渣泥由于粒径较小，仅进行了烘干处理。根据采样时钻井所在井深，确定井深段，并对数据进行统计分类，结果见表5。

表5 各井深段污水池渣泥中重金属含量（均值）mg／kg

污水池存放的是漏出或废弃的钻井液、钻井过程中的渣泥，以及生产废水。从表5污水池渣泥重金属分析结果看，与GB15618—1995《土壤环境质量标准》比较，总铬、锌远高于背景值，接近二级标准；镉超过二级标准。

1.4 土壤中重金属含量

为了解钻井固体废物中重金属含量是否高于区域土壤中重金属含量。对所采样钻井区域的土壤进行取样分析，并按构造进行了分类，所取土壤均为旱土。统计分析结果见表6。

表6 钻井区域土壤中重金属含量 mg／kg

表6钻井区域土壤中重金属含量结果，与GB 15618—1995《土壤环境质量标准》比较，总铬超过了背景值，锌比较接近背景值；镉远高于二级标准。

1.5 结果分析

采用平均值来比较钻井液、地质层位、钻井固体废物中的重金属含量，由于钻井液体系聚合无固相中不含重金属，所以不参与比较；土壤中的重金属也采用平均值，得到反映该地区表层土壤重金属含量的均值，见表7。

表7 各类样品中重金属均值比较 mg／kg

从表7中各类样品平均值相互比较，以及与GB 15618—1995《土壤环境质量标准》对比结果表明：

聚磺钻井液重金属含量相对较高；镉、锌、总铬超过GB15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准；铅超过背景值；均超过土壤的均值。

堆沙坑和污水池渣泥中重金属比较相近，这是因为所采集钻井固废样品来源于正在施工的井，废弃钻井液比较少，其组成主要为钻屑、渣泥和少量钻井液。

各类别锌、镉、总铬含量对比见表8。

表8 各类别锌、镉、总铬含量范围对比 mg／kg

2 结 论

根据本次调查结果，可知钻井固废中重金属会对环境会造成影响。钻屑中的重金属个别层位约高于土壤，这与区域地质有关。

不同类型的钻井液，其重金属含量不同［5］。该地区由于大量采用磺化体系钻井液，导致钻井液中重金属含量均高于土壤。

因此钻井固废中重金属污染主要由钻井液造成；钻井液中重金属主要污染因子是锌、镉、总铬，这与有关文献相吻合［6］。遗弃在现场的钻井固废会加重当地土壤中的重金属污染。所以必须对钻井固废进行无害化处理。在钻井作业环境保护工作中，仍要从源头做起，严控钻井液的跑、滴、漏和报废，重视钻井液的回用，开发低污染的环保钻井液材料，降低钻井作业对环境的污染。

［1］ 孙金蓉.钻井泥浆中重金属离子对环境的污染[J].油气田环境保护,1993,3(2):56-62.

［2］ 王蓉沙,邓皓,谢水祥,等.油气田废弃钻井液对生态环境的影响评价研究[J].石油天然气学报,2009,31(2): 152-156.

［3］ 桑玉全,马晓蕾,赵凯.钻井废弃泥浆对周围土壤环境的影响研究[R].2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷).

［4］ HJ/T299—2007固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法[S].

［5］ 黄海,曲展,周立辉,等.废弃钻井液重金属检测及其污染性评价[J].陕西师范大学学报,2012,40(5):52-55.

［6］ 邵涛,龚莉娟,汪九新.钻井废泥浆中重金属化学形态及潜在生态效应评价[J].中国环境监测,2007,23(6):78-81.

（编辑 王薇）

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.03.019

：1005-3158（2015）03-0057-03

2014-07-08）

王荣，1990年毕业于成都师范专科学校分析化学专业，现在中国石油川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院环境监测中心重庆环境监测所从事环境监测管理工作。通信地址：重庆市江北区大石坝大庆村石油南区，400021