废弃钻井液无害化处理技术研究现状探讨

刘学英

摘要：废钻井液是石油勘探开发过程的主要污染物之一，处理不当将污染环境，阻碍石油工业的发展。针对废钻井液的特性查阅文献并总结，从对环境的角度详细阐述废钻井液和钻井废水危害程度。在深入解读废钻井液无害化处理技术的研究和应用现状的基础上，分析探讨不同的无害化处理方法的优劣性。

关键词：废弃钻井液；无害化；环境污染；絮凝

引言

石油工业飞速发展，钻井液和添加剂的种类和数量随之增加。钻井液的成分非常复杂，其中一些对人类和环境有毒害作用[1]。据统计，截至2002年，钻井液化学品有18种，原料和添加剂1000多种，水泥添加剂10多种[2]。废钻井液会随着钻井液总量累加而累加，3000-4000m普通油气井的废弃钻井液含量可达到300立方米。依据2002年石油污染源的调查结果显示，每年在中国油田钻探生产的废钻井液超过100万立方米，直接排放到周围环境中[3]。没有安全无害的处理，就必须对生态环境造成严重影响，造成更大的潜在环境污染危害。

1 废弃钻井液的来源及特点

1.1废弃钻井液的成分

钻井液是石油钻井生产的工作流体。不同的钻井技术所添加各种化学处理剂存在一定差异，总量会维持在300立方米左右[4]。陆上钻井中，废钻井液一般会存放在泥坑内，经沉淀后表面会产生废钻井液，它和内部的钻屑统称为废钻井液。废钻井液主要是由粘土、化学处理剂、污水、废油组成，pH值高。它所包含的油、盐、化学添加剂、重金属和碱性物质会给环境造成一定的污染[5]。在油气田开发过程中，要以环境保护和人与自然协调发展为立脚点。

1.2废弃钻井液的特点

废钻井液含有大量的粘土、添加剂，导致其固体含量较高。通过相关的实验验证，对环境危害最大的是高浓度盐溶液和钠离子；次之是油、可溶性重金属离子、有机污染物，特别是降解后的小分子有机物质。废钻井液是石油勘探开发过程的主要污染物之一，处理不当将污染环境，阻碍石油工业的发展，进而影响经济的发展。其中铬、有机汞、镉、砷为高毒性元素，并且长期积累，严重的危害环境和身体健康。钻井液和处理剂的种类决定污水的成分、性质和危害程度。钻井废水特点如下：

（1）pH值较高。通常情况下，钻井液的pH值都会高于7，介于7.5-10，而且经过处理的钻井液会超过11。由于钻井液占钻井废水的很大比例，一般pH值介于8.5-9.0，按照不同的油气田、钻井区和井深、钻井过程划分，它们所产生的污水的性质也不近相同[7]。

（2）高浓度的悬浮固体。钻井废水中悬浮物含量超过2000-2500mg/L，包括胶体颗粒、粘土和其他废水流经地面、泥土、沙土、表土等。

（3）污染物。由于钻井废水一般会和钻井液混合，因此钻井液处理剂和钻井液本身所包含的物质会导致钻井废水影含有一定量的有毒聚合物、有机污染物和无机污染物。

2废弃钻井液对环境的影响

废钻井液和钻井废水污染源基本相同，污染物种类相同，除了浓度和外观存在差异外，本质上是相同的，会对环境造成同等程度的污染。绿色环保是时代不变的主题，维护社会稳定，保障经济和环境的可持续协调发展更是国家的战略任务和目标。但是陆上钻井的废弃钻井液和钻井废水常储存在露天矿坑中，废物泄漏和溢出的问题屡见不鲜。污染地表水和地下水造成污染的同时，更不利于植物的生长和农田的种植。海上钻井的废钻井液排入到海中，同样会给海洋造成一定污染问题。以环境保护和人与自然协调发展为立脚点，在油气田开发过程中，理性对待废气钻井液对周围环境的危害。废钻井液中的高浓度盐溶液和可交换钠离子会对土壤和植物造成极大程度的有危害。同时，它们也会导致土壤压实，使植物难以从土壤中吸收水分，抑制植物的生长。土壤中废弃钻井液中重金属的扩散和迁移会给地下饮用水带来一定程度的危害。

3废弃钻井液无害化处理技术研究现状

3.1 国内外研究现状

国外对废钻井液的研究较早，学者们对废钻井液的毒性分析、环境影响评估和处理技术做了许多深入的研究。国内对废钻井液的研究要晚于国外，但在学者们的刻苦钻研下，发展快速，成果颇丰。废钻井液和钻井废水污染源基本相同，污染物种类相同，除了浓度和外观存在差异外，本质上是相同的，都会对环境造成同等程度的污染。80年代中期，国内开始开展胜利、江汉、江苏、中原油田等油气勘探开发的环保研究工作[]。在研究的基础上，开展了一些实地工作；国内很多高校和科研院所都在开展钻井废弃物污染安全排放的研究。获得了大量的实验数据和详细的调查数据，引入了相关的处理过程，并在该领域中进行测试。

3.2 废弃钻井液处理技术应用现状

常見的国内外废弃钻井液处理方法：土地耕作、安全注入、坑道填埋、坑封等。

（1）垃圾填埋场

废弃钻井液的排放石油一定标准的，首先要在储存坑中进行沉淀分离，达标后才能排放，否则会给环境带来很大的危害。经过上一过程后，还需要进行干燥处理，并将遗留废物填埋到储存坑（图2）。需要重点强调的是顶部土层要控制在1.0-1.5m范围内才能恢复地形。当然，这种处理方式也是具有一定局限性的，它的适用范围为含盐量低的水基钻井液，不能够被广泛的使用。因为盐量低的水基钻井液处理成本低，对周围地下水污染程度小，容易掌控，渗滤液浓度可控制在可接受的范围内，在此方面还是具有一定优势的。重点强调，它不能用于处理高毒性的废钻井液，尤其是当氯离子浓度超过5000mg/L时。

（2）坑内密封方法

第一步，在底部铺上一层有机土并覆盖上一层塑料；第二步，在塑料垫上在铺一层有机土；第三步，用干燥的废钻井液填充，同时用土密封上表面，恢复地形。必要时，可以适当地处理排出的废物，例如固化、固液分离、然后关闭。该方法适用于钻井等高毒性流体，如盐基和油基钻井液废物。该方法在中国中原油田得到广泛应用。但是，必须确保密封紧密且不会丢失，因此处理成本高。

4结语

针对废钻井液的特性查阅文献并总结，从对环境的角度详细阐述废钻井液和钻井废水危害程度。在深入解读废钻井液无害化处理技术的研究和应用现状的基础上，分析探讨不同的无害化处理方法的优劣性。

（1）废钻井液固化处理技术相比于其他处理方法优势明显，不仅固化处理技术简便易行、成本相对较低、处理效果较好，而且能够适用于水基、油基、盐基钻井液。

（2）絮凝-沉降工艺是行业内认可度较高的处理技术，化学处理剂来源广泛，因此处理成本低。此外，治疗过程相对简单。

同时，废钻井液和钻井废水有其自身的特点。废钻井液固含量高，流动性差，适合固化处理，钻井废水固含量低，含水量高，适用于絮凝-沉淀法。如果两者都采用凝固法，由于钻井废水含水量高，会消耗大量固化剂，处理效果不好，成本高。如果使用絮凝-沉降技术，则凝固含量相对较高，需要稀释预处理，并辅以必要的机械方法，例如离心机，这在技术上是复杂且成本有效的。因此，废钻井液和钻井废水不应采用相同的方法处理，应逐步处理。

参考文献

[1] 杨小华，王中华. 2015～2016年国内钻井液处理剂研究进展[J]. 中外能源，2017，22（6）：32-40.

[2] 佚名. 基于现有固控设备的废钻井液处理及利用技术[J]. 钻井液与完井液，2017，34（01）：95-98.

[3] 李长喜，欧阳健，周灿灿，等. 淡水钻井液侵入油层形成低电阻率环带的综合研究与应用分析[J]. 石油勘探与开发，2005，32（6）：82-86.

[4] 王中华. 国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识[J]. 中外能源，2011，16（1）：48-60.

[5] 马骉，蒲晓林，张舒. 废弃钻井液处理技术研究进展及发展趋势[J]. 现代化工，2017，37（4）：42-45.

（作者单位：胜利钻井工艺研究院）