废弃钻井液国内外处置技术研究

何瑞兵，张羽臣，宿 辉，马文杰，王 凯，张 丹，刘庆月

(1. 中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 塘沽 300452；2. 中海石油环保服务(天津)有限公司，天津 塘沽 300458)

在钻井完成后会有较多废弃钻井液产生。废弃的钻井液成分较为复杂，含有毒有害物质，较难处理，处置不当会对环境造成严重影响，近年来环境保护政策的逐渐健全，废弃钻井液合规处置势在必行。

1 废弃钻井液处理技术概况

为满足钻井过程中各项需求，钻井液中会加入大量药剂，因此废弃的钻井液中成分特别复杂，且因为钻井类型的区别会选用不一样的钻井液体系，大大增加了钻井废液的处置难度。四川油田是国内较早开展了对钻井废液进行合规化处理研究的[1]。后来胜利油田、石油大学、辽河油田等相关单位也对钻井废液进行深入研究，研究的各项处置成果应用后后的显著成效[2]。目前，国内外钻井废液处理主要有随钻处理和集中处理两种技术。

2 随钻处置技术

2.1 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[3]。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。

2.2 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。

2.3 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[4]。在国外，阿联酋ADCO公司将10万吨钻井废液安全的回注到地层。在国内，中国海洋石集团有限公司曾在南海油基进行回注试验，因对环境造成较大污染而被禁用。

2.4 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。

2.5 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]。MTC技术在国内外进行了大量的研究并取得较好的处理效果，但因其设备要求较为严格，在现场应用中使用较少。

2.6 生物法

生物法是将菌种和相应的营养物质投加到钻井废液中，微生物将钻井废液中的有毒有害物质降解为无毒无害物质。该方法操作简单、环保。但因废弃钻井液类型不同，使用的微生物也不同。筛选合适的菌种相当困难且培养菌种的时间很长。

3 集中处置技术

针对废弃钻井液特点开发一套振动筛分、破胶脱稳、固液分离、除硬除铁、金属络合的处置工艺，合规化处置水基钻井液，处置工艺见图1。

3.1 工艺介绍

3.1.1 振动筛分单元

泥浆罐车将泥浆倾倒入泥浆缓存池，在泥浆缓存池中对泥浆进行初步过滤，筛去杂物；缓存池底部泥浆经搅拌均匀后泵入振动筛，筛上物合规化处置，筛下物泵入脱稳池。

3.1.2 脱稳单元

脱稳池中主要通过添加化学药剂辅以搅拌对废泥浆进行破胶脱稳处理，向脱稳池中加入破胶剂和絮凝剂，调节pH，搅拌均匀后泵入压滤单元。

3.1.3 板框压滤单元

废泥浆经过脱稳处理后，浆液经加压进入板框压滤机，压滤液经滤液收集池收集后泵入全厂废液处理单元，板框压滤后的固相资源化处置。

3.1.4 化学除硬、除铁

该单元采用大型除硬罐，使用沉淀法进行Ca2+、Mg2+离子去除，根据废液钙镁离子的浓度，选取合适比例的化学试剂，最大程度的去除钙镁离子，并且在此过程中，还能去除废液内的硼元素。通过加入离子稳定剂，能络合难以去除的金属离子，实现完全去除。

经实验室小试研究。在pH值=10以上时，总铁含量将趋近于0mg/L。因此在压滤液除硬的同时，也能将总铁完全除去。

3.1.5 过滤单元

过滤单元是水处理过程中较为重要的环节，并且水处理的目的是为了钻井液的回用。因此必须选用可靠并且精度较高的过滤装置。废弃钻井液减量回用选用滤芯式过滤器且精度为1μm。出水水质清澈，ss为46mg/L。符合回用或回配的要求。

图1 废弃钻井液处置工艺

3.1.6 pH回调

pH值回调单元采用的是酸碱中和，使体系pH值在7-8，反应机理以及多次实验验证，选用柠檬酸进行pH值回调。因为柠檬酸在中和的时候，还能对水体里的高价金属再次反应，不仅实现调节酸碱，而且能为废液在回用过程中，起到高价金属安保作用。

4 结论

随钻处置技术因受环境保护的影响并受到设备、场地等限制，只能对部分废弃钻井液进行现场减量化，回用。随着国家对环保要求越来越严格，废弃钻井液随钻处置技术受各种因素影响不能满足环保要求，废弃钻井液集中处置势在必行。