废弃钻井液无害化处理技术

冉 华

（川庆钻探长庆钻井总公司40586钻井队，陕西 西安 710021）

在油气开发过程中，为了满足钻井工程需要和钻井液性能要求，钻井液体系中添加了如磺化褐煤、磺化栲胶、磺化酚醛树脂、磺化丹宁和腐植酸盐等多种处理剂。钻井结束后，含有大量难降解有机和无机处理剂的废弃钻井液体系具有色度高、pH值高、COD含量高、组分复杂、体系稳定、悬浮固相含量高、重金属离子含量高等特点，使得废物钻井液不经过处理直接排放或处理不当会对环境造成巨大污染。

1 钻井液相关概述

钻井液在钻井中的主要作用为稳定井壁、冷却冲洗钻头、平衡地层压力、携带和悬浮钻屑、反映地层信息和水动力传递。自2019年实行《土壤污染防治法》后，我国已从土壤、水质和大气全方位建立了健全的法律体系，国外环保政策也不断加强，油田废弃物排放指标成为主要环保指标。废弃钻井液高效环保的处理与石油工业的发展息息相关，若不进行彻底有效地处理，不仅会造成土壤、水资源及环境的污染，还会浪费大量资源，所以如何在绿色环保的前提下，实现废弃钻井液的彻底处理与资源化循环利用是该领域亟需解决的问题。

2 废弃钻井液无害化处理技术分析

2.1 集中站废弃钻井液无害化处理技术

当油田井位相对集中、井场面积较小、井场周围环境敏感时，可在井位比较集中的地方建设临时集中处理站，对周边井队废弃钻井液采用分类收集、集中处理的方式进行废弃钻井液不落地处理，以实现废弃钻井液的无害化处理和资源循环利用。钻井现场产生的岩屑和废弃钻井液进行随钻不落地收集，废弃钻井液经初级处理去除有害固相成分，保留有用成分回用井场。分离出来的岩屑及固相物质拉运至集中站制备成铺路基土和免烧砖，达到强度和环保要求后用于铺设井场和道路，实现固体废物的资源化利用。剩余废液（废钻井液、钻井废水）拉运至集中站经过破胶脱稳、絮凝、沉降、气浮、氧化、固液分离等单元处理后的清水可拉运回用或回注。建设集中处理站可实现井队不开挖钻井液坑、不埋设钻井液收集设备，实现钻井液回收利用，降低钻井液费用和后续环境治理成本。第一，井场无法回用的废弃钻井液和废水，经密闭式罐车拉运至集中处理站后，泵入缓冲罐收集。缓冲罐中的废液经污泥泵送至加药反应罐，进行氧化、絮凝反应[1]。第二，絮凝反应后的废液，采用污泥泵输送至板框压滤机进行固液分离。分离的固相通过皮带输送机送至无害化处理罐，通过添加无机/有机絮凝剂等处理剂充分混拌后，进入临时堆放场。分离的液相通过污水泵输送至滤液处理罐，深度处理后回用井场或回注地层。第三，井场废弃钻屑使用槽车拉运至集中处理站，通过皮带输送机输送至无害化处理罐，加入破胶脱稳剂对固相中的污染物进行络合、沉淀和封固，并与集中站其它固相一起进入临时堆放场。

2.2 单井单套废弃钻井液处理

首先，使用钻井液四级固控设备对废弃钻井液进行初步分离，采用螺旋输送机收集固控设备运转时的落出物，并将分离出的固相输送至岩屑收集罐，实现废弃钻井液不落地回收处理，同时提高钻井废弃物的处理效率。其次，用卧式渣浆泵将收集罐中的废弃钻井液输送至絮凝反应罐中。针对不同的废弃钻井液体系，根据室内絮凝处理评价实验结果，采用化学方法向反应罐中加入相应的无害化破胶剂、无机-有机复配絮凝剂和复合混凝剂等化学药剂，对钻井废弃物进行加药脱稳、破胶、絮凝和沉淀处理。同时考虑到不同药剂混合使用可能产生自絮凝的问题，因此在加药的时候需严格确定加药顺序和投放时间。当反应罐中的废弃物达到固液分离要求后，泵入板框压滤机。另外，用卧式渣浆泵将破胶后达到固液分离要求的废弃钻井液输送至板框压滤机进行固液分离。根据井场面积及甲方指定固相暂存点位置设计两种固相转运方式[2]。

2.3 随钻处置技术

简单处理排放。简单处理排放技术多用于处理难度较低，体系相对简单的钻井液。废弃钻井液经破胶沉降、离心或板框脱水后，加入药剂进行处理，达到排放指标后直接排放。该方法操作简单、成本较低，但随着环保要求日益严格，各类排放指标要求提高，此方法已很少使用。第二，填埋法。废弃钻井液经井场储存池沉降和蒸发后底部固相就地掩埋，该方法简单且费用低但对环境有一定风险。石油环境研究委员会在钻井废液填埋坑附近环境进行跟踪调查。研究表明填埋坑附近水和土壤受到破坏。近些年受环保的要求该方法需谨慎使用。第三，回注法。回注法是将钻井废液回注到安全地层的处理方式，该方法对回注的地层要求极其严格，要求地层渗透度低、压力梯度低、上下盖层强度高，致密性能良好，且深度必须高于600米。第四，坑内密封法。坑内密封法是填埋方法特殊方式。在填埋池四周做防渗处理后埋入废弃钻井液，填埋后恢复地貌。该方法安全性较好，适用于成分复杂且处理难度大的废弃钻井液，但对密封要求高且会造成土地资源的浪费。第五，MTC转化技术。MTC技术是将钻井废液转变为固井液，向废液中加入钻井渣体和药剂，药剂能够激活钻井渣体中的固化成分，通过改变药剂的类型，使钻井废液转变成不同用途的产品。这种方法有效的处理废弃钻井液并减少了固井费用[3]。

3 发展趋势与展望

在实际应用中应结合当前环保法规和井场实际条件优选出最佳方案。如何低能耗高效率地实现对废弃钻井液的减量化、再利用和资源化处理是今后的研究方向与热点。今后工作要点既要包含污染源的源头、过程和结果控制，也要加强管理和相关制度的建立，综合开发新技术。具体可从以下几方面入手。第一，从污染源产生的源头进行根治，即从环保型钻井液体系和处理剂的研制设计开始，在开发新型环保型钻井液或处理剂时可以借鉴绿色化学12条原则参考进行。第二，加强固控、减少废弃物排放，加强固控管理可以减少从根本上减少废弃物的量，主要是加强四级固控环节的管理，在实际工程中对固控设备合理选择与搭配，可以有效改善钻井液性能，提高固控设备效率和钻井效率，减少钻井液消耗量、废弃钻井液产生量和排放量。第三，强化管理控制、过程监管，完善制度。从过程中加强井场废弃物的管理，配合政策和制度上的支持完善，减小废弃钻井液对环境的负面影响。国外对废弃钻井液的管理原则称之为“4R”原则，即源头减少、再利用、再循环、再回收。第四，开发综合利用新技术。基于对现有处理方法的分析发现，目前能够同时实现环保化随钻处理、分类治理、资源回收利用的方法并不多，所以开发综合利用新技术是未来的发展趋势之一。不仅要重视热解吸、微生物法等有前景的处理技术，还要重视多种技术的联合处理。

4 结语

综上所述，废弃钻井液的组成与维护虽然相对复杂，但只要弄清油基钻井液各组分之间的用途及原理既可以有效控制油基钻井液的性能。结合现场实际情况采用针对性的无害化处理技术，提高钻井液处理水平，保证钻井工作的顺利进行。