钻井废弃泥浆及岩屑无害化处理技术探讨

鲁晓涛

摘要：随着2020年9月份以来新修订固废法的颁布实施，以及石油企业职工的环境保护意识的不断提高，钻井废弃物作为一般工业固体废物可能造成的环境影响受到人们的不断重视。另外，国家和省市对石油行业的环境管理日益强化监管，钻井废弃泥浆不落地处理技术逐渐成为各个采油企业的重点研究关注内容。

关键词：钻井废弃泥浆;技术现状;处理方式;建议

石油天然气勘探、开发、钻探以及采油管线穿越过程中，在井筒内需要使用大量的钻井液进行作业。钻井液相当于钻井过程的血液，钻井液在平衡地层压力、润滑钻具和井筒封堵等方面发挥出极大作用。钻井液各项技术指标的发挥得益于其成分复杂，钻井液所含化学成分复杂，每种化学药剂所起到的物理和化学作用不同，甚至根据地层和井况每个层位钻井液添加物都呈现出差异性。钻井液完成井筒作用后，失去使用功能就会当做钻井废弃物。这些钻井废弃泥浆和岩屑因为失去了利用价值，而其本身又具有极大的环境破坏威胁，因此需要及时处理处置，避免钻井废物给自然环境、土壤、水源以及绿色植物等带来破坏。本文针对工作实际，主要对水基钻井废弃泥浆的无害化处理展开讨论。

1 钻井废弃泥浆不落地处理技术现状

钻井液按分散介质不同可分为水基钻井液和油基钻井液，水基钻井液在平原地层应用较多，油基钻井液在山丘、丘陵和地层复杂的区域应用较多。根据不同的井深、井位以及钻修井工艺所选择的钻井液类型有所不同。一般来说，水基钻井液是以淡水、无机盐、黏土、重晶石粉和碱性物质组成，总的来说水基钻井废弃泥浆是以无机化学处理剂为主要分散相的溶胶悬浮混合体系;油基钻井液一般使用石油制品如柴油、白油、矿物油以及沥青调配而成。针对两种钻井液主要成分的区别，在对其废弃物处理方面所采用的的工艺和技术也呈现出不同。

2 水基钻井废弃泥浆处理方式和技术

2.1 就地排放

2012年以前，国家对钻井废物的管控力度较弱。钻井现场采用泥浆坑接浆，废弃泥浆进行现场就地排放，在当时属于最原始也是最经济合理的处理方式。当时认为，常规水基钻井废弃泥浆中的化学添加物对环境没有太多的危害，且对环境的负面影响较低，对农作物的威胁较小。这种情况下，钻井废弃物通过自然沉降坑，投加简单的絮凝剂稍作处理，井队搬家后直接就地排放。

2.2 回填处理

用固定装置接收产生的钻井废弃泥浆，经过药剂投加，获得符合排放标准的液相并将其就地排放或者作为钻井液配制原料回收利用。剩下的固相，经过自然风干以后，适当混合一定的渣土和矿物质，用来填坑或者恢复山陵等地貌。该处理方式的优点是简单易操作、成本低廉，污染物对水质和土壤的威胁可能性小，适用于成分较简单、无机添加剂不多的的水基钻井废弃物处理。

2.3 泥浆转化处理

泥浆转化技术MTC是在钻井废弃泥浆中加入无机化学药剂、少量矿渣和其他添加剂，让废弃泥浆进行改性，使其具有一定价值，可以作为固井用泥浆重新获得使用价值。该种技术在在消除了排放钻井废物可能造成污染的同时，又让废弃钻井液重新获得了新的功能，从而在钻井现场重新应用，降低了钻井成本，也有效解决了环境保护问题。目前该项技术在吉林等油田小范围应用，但应用范围较小，目前只适用于井筒内的废弃钻井泥浆，对于地面上返回的钻井废物泥浆及岩屑的转化作用不大。

2.4 土地耕作覆盖处理

在进行土地耕作覆盖处理之前，需将钻井废弃泥浆进行一定时间静置，让液相与固相之间进行适当分离，必要时投加混凝药剂。随后移出上层清液，将化学成分和毒性较小的且固相较多的沉淀物直接喷撒到浅层地表，然后利用农业机具将土壤与钻井液固相充分混合。这种方法的主要原理是借助土壤来降解和吸附钻井废弃泥浆固相中的金属离子、化学药剂以及岩屑砂砾，进一步实现钻井废弃物的无害化处理。

2.5 固化处理技术

在钻井现场收集的钻井废弃泥浆及其岩屑，经过简单的振动筛筛分工艺以后，在其混合液中投加具有液体固结作用的固化剂和稳定剂，必要时投加矿渣黏土等成分，这样可以有效固结钻井废液的有害成分，并且显著减小钻井废弃物所含有的有毒有害物质释放，从而减少对人类环境的威胁。必要时，采用上述办法制作免烧砖，通过添加水泥、矿物质等作为固化剂，让钻井废弃物直接固化到砖坯中。

2.6 固液分离处理技术

所谓固液分离处理技术，就是实现钻井废弃泥浆及其岩屑的固相与液相的单独处置。这种技术主要见于随钻处理和固定站处理等方式。在工艺处理的初期，钻井废弃其泥浆及其岩屑通过振动筛将大颗粒岩屑进行筛分去除。含有细颗粒岩屑和少量泥沙、黏土等作为固液混合物的待处理物质，需要向其中投加酸性药剂和碱性药剂，以降低PH指标，并达到破胶脱稳效果。再经过絮凝合格后，使用泵类设备抽送至板框壓滤机或者高速离心机进行固液分离。此时液相通过接水口收集后场地回用或者交由下一步处理工艺回注或者外排，固相则通过装载机运至指定地点存放，待泥饼检测合格后进行井场路路基和井场铺垫使用。该种方法操作简便，所需的设备较少，目前在各大油田应用广泛。该技术只要在过程中合理投加药剂，就能做到固液分离后的液相与固相检测指标合格，达到环保处置要求。

3 建议与结论

目前我国水基钻井废弃泥浆及岩屑处理上，工艺有待改进、技术有待革新、设备设施的发展也比较缓慢，已经不能满足新环保形势下石油企业安全环保治理需要，并在一定程度上制约了企业发展。要想企业取得长足的进步，需要从以下方面考虑，不断强化技术和管理手段。一是加强环保行业钻井废弃泥浆及岩屑的处理力度，加大科技研发与试验对比。力争从源头上尽量使用环境友好型钻井液产品配置钻井液体系;在过程中加强钻井液的回收利用和无害化转变，以实现钻井液较高利用率;在不落地产废处理工艺上要尝试根据地层、井深、区块和地质构造，针对不同钻井废弃泥浆来源广泛开展技术攻关，实现全过程无害化处理。二是合理选用处理设备工艺。选用合适的固液分离设备，做到高效低耗，并保证固液分离后固相较低的含水率;优化处理工艺，在振动筛设备选型应用，减速机搅拌和提浆倒浆工艺上进行流程优化;在化学药剂投加上使用少量且高效的化学脱稳药剂以降低废弃泥浆的化学成分含量。同时还要优化渣浆泵流程和板框压滤机设备的应用和保养，减少设备损坏趋势和安全环保风险，做到优质高效运行。

钻井废弃泥浆及岩屑的无害化处理，关系到石油企业的生产与发展，也关系到我国环境保护事业的可持续发展。因此，在石油企业发展进步过程中，本着对环境负责任的态度，优选环保型钻井液体系，尽量做到钻井液回收再利用，并做到钻井废弃泥浆及岩屑的收集、运输、处理和固液相合规处置。通过持续优化处理工艺和流程，持续加大科技研究攻关，不断实现钻井一般工业固体废物的无害化和有效处理。

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