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1. 國外廢棄鉆井液處理技術現狀

歐美多采用固一液分離技術、干物填埋、液相經處理達標后外排或回用，如美國專利提出了一項連續處理廢鉆井液的設備和方法，把完井液用泵連續打人緩沖罐，用酸調pH值，加絮凝劑使其分成水相和含水小子50%的固相，水在去除有機物和鹽類后達標排放，固相填理。前蘇聯多采用固化法，固化處理系向廢棄鉆井液中加入固化劑，主要有主凝劑、助凝劑、絮凝劑及抗凍劑等組成，固化處理后使之轉化成像土壤一樣的固體（假性土壤）填埋在原處或用作建筑材料，這種方法能較大程度地減少廢棄鉆井液中的金屬離子和有機物對土壤的侵蝕和瀝濾，從而減少廢棄鉆井液對環境的影響與危害，同時又保證廢棄鉆井液的儲存坑在鉆井過程一結束即能還耕，不必長時間等待廢棄鉆井液組分凝固。

(1)分散處理法。廢棄鉆井液部分可以采用分散法處理。廢棄鉆井液一般呈堿性，集中堆放容易導致該區域的土壤堿化，采用分散的方法處理，有利于降低堿度。特別是若分散到酸性土壤中，由于它中和了土壤中的酸性，可以起到改良土壤的作用。當然，必須在滿足環境保護要求的前提下才能采用該方法。假如不能符合環保要求就必須改用其它適合的方法。對少量的油基鉆井液也可用分散法處理。

(2)循環使用法。有些廢棄鉆井液、廢水、廢材料等可循環使用。水是最有可能被循環使用的，例如從鉆井液中分離出來的廢水可用于清洗鉆頭；清洗鉆頭后的廢水可以收集后再循環使用。生產水經過處理后再注入井內以平衡井內壓力，也玎用于重油的處理。要求安裝的設備能便利地使用可重復利用的廢材料，例如安裝循環系統以便收集溶劑和其它能夠收集的材料并在井場重復使用。有些暫時廢棄的鉆井液（如改變鉆井液的密度、粘度等時處理的一部分鉆井液）在適當的時候又可以在該井使用，或運到另一口適合的井上再使用。

(3)回收再利用法�；厥赵倮�用處理廢棄鉆井液方法不失為一項既經濟又合理的處理方法。油基、酯基還有合成基鉆井液使用后，可回收其基液后再用于其它井作為鉆井液的基液或作為燃料等其它用途。還有鉆井液中的添加劑也可以采用適當的方法回收再利用。很多廢棄材料都是可以回收再利用的。

(4)固液分離法。固液分離法是利用化學絮凝劑絮凝、沉降和機械分離等強化措施，使廢棄鉆井液中的固液兩相得以分離。廢棄鉆井液中含有膨潤土，但膨潤土本身具有很強的水化能力，再加上加有大量的添加劑，使得其中的固體顆粒很難分離出來。采用加水稀釋法可以使大量的加重劑通過自然沉降法分離出來，但是還是很難破壞由水化能力很強的粘土顆粒和多種護膠劑組成的鉆井液膠體體系。加入無機和有機絮凝劑后，可以破壞固體顆粒表面結構，中和表面的電荷減少顆粒之間的靜電引力，促使固相顆粒聚結變大從而達到固液分寓的目的。由于鉆井液和地層的特性不同，一種絮凝劑是不可能使各種鉆井液的固液進行分離的。對于不同的廢棄鉆井液應使用不同的絮凝劑�，F在已經研究出了很多無機和有機絮凝劑，用于不同的廢棄物的絮凝處理，得到了較好的效果。使用該方法進行鉆井廢棄物的脫水處理，效果很好，但必須要了解廢棄鉆井液的特性，選用不同的絮凝劑。

(5)破乳法。有的鉆井液本身是乳狀液，同時鉆井液在鉆井過程中由于水和油的滲入可能形成半乳狀液。這給鉆井廢棄物的處理帶來了困難，嚴重地污染了環境。所以必須要實施破乳。破乳可以采用傳統的添加化學劑的方法，利用化學劑的特性破乳。如利用電解質所帶電荷的性質不同，或者通過加入化學劑降低鉆井液的粘度等。但這些方法由于添加了化學劑，一方面提高了成本，另一方面給環境又帶來了新的影響。委內瑞拉石油公司實施了一項新技術——微波破乳法。此外，還可以使用剪切破乳、加熱浮選破乳等。

(6)固化法。固化法是向廢棄鉆井液中加入固化劑，使其轉化為土壤或膠結強度很大的固體，就地填埋或者作為建筑材料等。該方法能夠消除廢棄鉆井液中的金屬離子和有機物質對水體、土壤和生態環境的影響和危害。這種方法現在被認為是一種比較可靠的治理廢鉆井液污染的方法，對于治理難度最大的CODCr、pH值和總鉻最為有效，根據固化物浸出液毒性測定，達到工業廢水排放標準。對于含水量高的廢鉆井液，可以結合固液分離技術，以取得最佳的處理效果。適用的鉆井液體系主要有膨潤土型、部分水解聚丙烯酰胺木質素磺酸鉻、油基鉆井液等。根據所用固化劑的不同，分為有機和無機兩大類。有機系列包括脲醛樹脂、聚脂、環氧乙烷、丙烯酰胺凝膠體、聚丁二烯等；無機系列有普通硅酸鹽水泥、波特蘭水泥、波特蘭水泥混合物、磷石膏等。

(7)坑內密封法。處理鉆井廢棄物的坑內密封法事實上是一種特殊的填埋方法。它是在坑的底部和四周鋪一層有機土，然后在其上面鋪一層塑料墊層，再蓋一層有機土；也可以在底部和四周加固化層，以防滲漏。再將基本干燥的廢棄鉆井液填充在池內，上表面再按前面的方法將其覆蓋密封，然后恢復地貌這主要是對那些毒性較大的鉆井液而言。但必須要保證密封嚴實，不能漏失。

(8)生物處理法。生物處理鉆井廢棄物的方法有許多種。微生物降解法是利用微生物將有機長鏈或有機高貧子降解成為環境可接受的低分子或氣體。使用該方法的困難是如何選擇合適的微生物菌種和載體。生物絮凝法是在廢棄鉆井液中加入特殊的微生物，使一些高分子有機物絮凝并且沉積下來，可用于鉆井廢水的處理。該方法中所用微生物必須是通過自然篩選或誘變培育及基因工程、細胞工程技術獲得的特種微生物。這些微生物同時還可以對某些有機物進行降解，如鄰、間、對苯酚就可以在這樣的微生物作用下，發生生物降解。

(9)MTC技術。MTC(泥漿轉化為水泥漿Mud-To-Cement)固井技術是在鉆井液中加入固化添加劑，經過充分混合形成穩定的固化物，完成鉆井液轉換水泥漿的過程。它利用鉆井液的失水性和懸浮性，通過加入廉價的高爐水淬礦渣(BFC)、激活劑(BAS)，將鉆井液轉化為完全可以與油井水泥漿相媲美的固井液。此技術既可節約固井成本，又可部分解決廢鉆井液污染環境問題。經過CBL測試，固井質量、固井成功率、封固井質量合格率均為100%。

(10)回注法。有些毒性較大又難以處理的廢棄鉆井液可以通過回注法處理回注方法有2種。①注入非滲透性地層。用壓裂液在機械作用下加壓到足以將地層壓裂的壓力，將要處理的廢棄鉆井液注入地層裂縫中，撤消壓為時，周圍地層中的裂縫自行關閉，從而防止地層中的廢棄鉆井液發生遷移�，F在在海上鉆井時，許多情況下的廢棄鉆井液處理就是用該方法。②注入地層或井眼環形空間。將廢棄鉆井液通過井眼注入安全地層或井眼的環形空間。但該方法對地層有嚴格的要求，深度必須大于600m。一般鉆井液的處理可以采用該方法。

(11)填埋冷凍法。在比較寒冷的地方，廢棄鉆井液和鉆屑可以注入凍土層，將這些廢棄物永久地冷凍在凍土層中，這樣就不會發生遷移造成環境的污染。在美國阿拉斯加州的北斜坡地區使用該方法，在該地區通過使用廢棄物處理設備己成功地將1908000m3鉆井廢棄物注入到609.6m深的地下冷凍層。并跟蹤了它的潛在污染情況，發現結果非常理想。雖然鉆井廢棄物具有一定的溫度，注入到冷凍層后對里面的溫度有影響，但是這個影響很微弱，不會使冷凍層的冷凍物融化，相反可以將廢棄物永久冷凍起來而不讓其發生遷移。在適宜的區域用該方法處理鉆井廢棄物是很好的。

(12)焚燒處理。焚燒也是一種非常潔凈的處理鉆井廢棄物的方法。因為在焚燒爐的煙窗內都安置有除塵、回收和氣體吸收的裝置�；厥盏挠秃推渌�物質可以用于油基鉆井液的基液或移作他用。剩余的灰燼可以綜合利周，對環境沒有不良影響。但這要求必須具有很高的溫度（大約為1200℃～1500℃）�，F在國外使用一項稱作加熱解吸的技術，用于加熱解吸油基鉆井液中鉆屑含有的油類物質（溫度大約為400℃）。加熱解吸油基鉆井液鉆屑的技術已經成熟，在北海油田用其處理油基鉆井液中的鉆屑，分離鉆屑中的油類物質，鉆屑中的剩余含油量小于1%，可以直接排放到海洋中，符合國際和國家的環保要求。解決了海上使用油基鉆井液產生的油基鉆屑處理困難的問題。目前又發展了一項新技術——低溫加熱解吸油基鉆井液鉆屑中含有的油類物質的技術。

(13)運到指定地點集中處理法。廢棄鉆井液中的部分廢棄物在井場不能當場處理也不能直接排放，必須運出井場到某指定地點集中處理。這主要是針對那些毒性比較大、用常規方法處理會嚴重污染環境、也沒有合適的處理方法的廢棄鉆井液。

2.國內廢棄鉆井液處理技術現狀

國內對廢鉆井液進行無害化處理研究最早的是四川油田。1988年9月四川油田川西北礦區提出了一項關于“鉆井完井鉆井液回收處理裝置”的專利，但未提及熱源的解決方法和處理成本。四川油田川西南礦區以水泥等作為固化劑，處理固化后強度可達1.2MPa以上，表面覆土可退耕還田。自1980年以來，在鉆井隊普遍推廣化學}昆凝法處理工藝。在管理方面，逐漸推廣了科學化、標準化管理，采取了控制泥漿流失、用水量、清污分流等一系列措施，對于降低污染物濃度和廢水量的減少起到了一定作用。在水處理劑方面，從單一的硫酸鋁、聚丙烯酸胺發展到聚合氯化鋁、PFS、復合絮凝劑、硫酸鋁、聚丙烯酞胺等多種絮凝劑的共用；在處理裝置方面向連續化、自動化、科學化方向發展。遼河油田在1990年為處理壓力密閉取心帶放射性氚的廢鉆井液時采用了固化處理技術。中國石油大學于1992年對水基聚丙烯酰胺淡水鉆井液的有害組分進行了分析，研究了無害化處理技術，但僅僅在實驗室研究，未能適應現場使用要求。1992年中國石油天然氣總公司委托石油大學、江漢石油學院、江蘇油田、遼河油田和沈陽市環監中心進行了“廢鉆井液的處理研究”，是選用硫酸鋁為絮凝劑，再添加其它藥劑來處理，比較適用于分散型鉆井液體系的廢棄物。長江大學化學與環境工程學院對江蘇油田廢棄鉆井液進行了化學脫穩及固液貧離處理，設計了可移動式處理裝置。勝利石油管理局采用化學強化固液分離法處理廢棄鉆井液，取得了好的效果。

雖然我國在油田鉆井液污染的控制取得了很大的成績，但隨著國家環境保護法律、法規的日益嚴格，石油、天然氣勘探開發難度的增加，鉆井、作業廢棄物的處理也越來越困難。廢棄物處理中存在的主要問題主要表現在處理后廢水的COD值、色度達標率低等問題。因此，在今后的研究工作中，開發新型的處理劑，使之能廣泛使用于各種廢棄物的處理；研究一套完整的系列處理方法，使它能適用于不同的廢棄物處理的要求；研究開發高效固液分離組合裝置，逐步加強和完善廢棄物的全封閉循環處理工藝；加強深度處理方法的研究，加強對鉆井、作業廢棄物的綜合利用等都是我們研究的方向。

3.勝利油田廢棄鉆井液處理技術

由于各國油田的地質情況和鉆井技術水平的不一致，使用的鉆井液處理劑差異大，產生的廢棄物含有毒物質的組分也不相同。國外的鉆井液材料和處理劑大多選擇無毒物質，產生的鉆屑和廢棄鉆井液由專業的廢物處理公司進行環保處理，處理成本高，加上處理技術的保密，在經濟上和技術上不適合我國的國情，國外的處理方法很難直接應用于國內的生產中。為此本文根據勝利油田的實際情況．提出如下技術方案：

3.1強化固液分離，回收有用鉆井液

由于鉆井液相當昂貴，需要多種鉆井液原材料添加劑調制而成，因此需要回收再利用，以降低鉆井成本。首先對完鉆后鉆井液再進行化學強化高效固液分離，充分去除鉆井液中有害固相，使之達到下口新井循環再利用的性能，同時對分離出來的有害固相再次高速離心脫水機進行干燥，充分降低含濕量和含油量，使之達到國家二級標準或者使得鉆屑的干燥程度達到袋裝化運輸條件。經高速離心脫水機脫出來的液體叫，也是回收的有用鉆井液，再返回鉆井液循環罐中，作為下口新井再利用。

3.2外排的廢棄鉆井液深度凈化和無害化處理

對鉆井液中的有害物質，進行絮凝和水化反應，生成多種難以溶于水的水合物晶體，破壞鉆井液體系，通過吸附作用形成螯合物，完成對有機物和重金屬離子的包被作用，從而達到廢棄鉆井液的無害化。主要過程是：先用供漿泵將完鉆后的鉆井液輸送到一級絮凝罐中，進行化學脫穩、絮凝處理，從而把鉆井廢液中的有害成份轉化為危害性小或無害的物質或減少其淋濾浸出率，然后將已脫穩、絮凝的廢液泵人高速離心機中，實現固液分離，使絮體顆粒間的游離水和部分分子間水離心分離出來，經過高速離心機進行固液分離后分離出來酌沉渣其含水量、含油量要達到排放要求或運輸條件；經過高速離心機分離出來的液相，如果檢測達到排放標準的就排放，如果未能達到排放標準的就進入二級絮凝罐中進行二次絮凝以進一步降低無害化程度，二次絮凝后的液相再用反滲膜的水處理裝置進行深度無害化處理，使得排出的水質最終達到排放標準要求。施工過程廢棄溶液無害化藥劑及加量如表1所示。

4.現場應用及效果

采用上述技術方案，先后在勝利油田374排-606井、坨30-平1井、營11-平1井及坨143-X34井等施工4口井， 處理之后的水質和固相達到《GB 8978-1996污水綜合排放標準》《GB 4914-2008海洋石油勘探開發污染物排放濃度限值》及《QSH 0238-2009鉆井工程污染物防治規范》，完全實現無害化的排放。

5.結束語

本文對完鉆后鉆井液再進行化學強化高效固液分離，充分去除鉆井液中有害固相，使之達到下口新井循環使用的性能，實現了鉆井液有效回收再利用，降低了鉆井成本；對外排的廢棄鉆井液，采用絮凝和水化反應，通過吸附作用形成螯合物，實現從而達到廢棄鉆井液及廢棄固相的無害化。采用該套工藝技術處理之后的各項污染物的含量大大降低，達到相關的排放標準要求，從而實現節約鉆井液用量、減少環境污染的目的。

隨著國家對環保的要求日益嚴格，對廢棄鉆井液和鉆屑造成的環境污染問題越來越引起各方的關注。當前環境保護是我國的一項基本國策，改變傳統的廢棄物的處理方法，搞清廢棄物無害化處理原理，研究和應用廢棄物無害化處理技術，對于保護區域環境，保障石油工業長期穩定發展，實現人類可持續發展縣有非常重要的現實意義。

受人口增長和收入增加拉動，世界能源需求不斷上升。BP《2035世界能源展望》預測，2012～2035年世界能源需求將增加41%，年增長率1.5%。到2035年，石油、天然氣、煤炭3種能源的市場份額各占約27%；可再生能源、核能、水能合計約占20%。人們對油氣能否滿足需求增長的擔心正逐漸淡化。

(來源：西部探礦工程雜志)

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