廢棄鉆井液無害化處理技術(shù)研究現(xiàn)狀探討

劉學英

摘要：廢鉆井液是石油勘探開發(fā)過程的主要污染物之一，處理不當將污染環(huán)境，阻礙石油工業(yè)的發(fā)展。針對廢鉆井液的特性查閱文獻并總結(jié)，從對環(huán)境的角度詳細闡述廢鉆井液和鉆井廢水危害程度。在深入解讀廢鉆井液無害化處理技術(shù)的研究和應用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析探討不同的無害化處理方法的優(yōu)劣性。

關(guān)鍵詞：廢棄鉆井液；無害化；環(huán)境污染；絮凝

引言

石油工業(yè)飛速發(fā)展，鉆井液和添加劑的種類和數(shù)量隨之增加。鉆井液的成分非常復雜，其中一些對人類和環(huán)境有毒害作用[1]。據(jù)統(tǒng)計，截至2002年，鉆井液化學品有18種，原料和添加劑1000多種，水泥添加劑10多種[2]。廢鉆井液會隨著鉆井液總量累加而累加，3000-4000m普通油氣井的廢棄鉆井液含量可達到300立方米。依據(jù)2002年石油污染源的調(diào)查結(jié)果顯示，每年在中國油田鉆探生產(chǎn)的廢鉆井液超過100萬立方米，直接排放到周圍環(huán)境中[3]。沒有安全無害的處理，就必須對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，造成更大的潛在環(huán)境污染危害。

1 廢棄鉆井液的來源及特點

1.1廢棄鉆井液的成分

鉆井液是石油鉆井生產(chǎn)的工作流體。不同的鉆井技術(shù)所添加各種化學處理劑存在一定差異，總量會維持在300立方米左右[4]。陸上鉆井中，廢鉆井液一般會存放在泥坑內(nèi)，經(jīng)沉淀后表面會產(chǎn)生廢鉆井液，它和內(nèi)部的鉆屑統(tǒng)稱為廢鉆井液。廢鉆井液主要是由粘土、化學處理劑、污水、廢油組成，pH值高。它所包含的油、鹽、化學添加劑、重金屬和堿性物質(zhì)會給環(huán)境造成一定的污染[5]。在油氣田開發(fā)過程中，要以環(huán)境保護和人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展為立腳點。

1.2廢棄鉆井液的特點

廢鉆井液含有大量的粘土、添加劑，導致其固體含量較高。通過相關(guān)的實驗驗證，對環(huán)境危害最大的是高濃度鹽溶液和鈉離子；次之是油、可溶性重金屬離子、有機污染物，特別是降解后的小分子有機物質(zhì)。廢鉆井液是石油勘探開發(fā)過程的主要污染物之一，處理不當將污染環(huán)境，阻礙石油工業(yè)的發(fā)展，進而影響經(jīng)濟的發(fā)展。其中鉻、有機汞、鎘、砷為高毒性元素，并且長期積累，嚴重的危害環(huán)境和身體健康。鉆井液和處理劑的種類決定污水的成分、性質(zhì)和危害程度。鉆井廢水特點如下：

（1）pH值較高。通常情況下，鉆井液的pH值都會高于7，介于7.5-10，而且經(jīng)過處理的鉆井液會超過11。由于鉆井液占鉆井廢水的很大比例，一般pH值介于8.5-9.0，按照不同的油氣田、鉆井區(qū)和井深、鉆井過程劃分，它們所產(chǎn)生的污水的性質(zhì)也不近相同[7]。

（2）高濃度的懸浮固體。鉆井廢水中懸浮物含量超過2000-2500mg/L，包括膠體顆粒、粘土和其他廢水流經(jīng)地面、泥土、沙土、表土等。

（3）污染物。由于鉆井廢水一般會和鉆井液混合，因此鉆井液處理劑和鉆井液本身所包含的物質(zhì)會導致鉆井廢水影含有一定量的有毒聚合物、有機污染物和無機污染物。

2廢棄鉆井液對環(huán)境的影響

廢鉆井液和鉆井廢水污染源基本相同，污染物種類相同，除了濃度和外觀存在差異外，本質(zhì)上是相同的，會對環(huán)境造成同等程度的污染。綠色環(huán)保是時代不變的主題，維護社會穩(wěn)定，保障經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展更是國家的戰(zhàn)略任務和目標。但是陸上鉆井的廢棄鉆井液和鉆井廢水常儲存在露天礦坑中，廢物泄漏和溢出的問題屢見不鮮。污染地表水和地下水造成污染的同時，更不利于植物的生長和農(nóng)田的種植。海上鉆井的廢鉆井液排入到海中，同樣會給海洋造成一定污染問題。以環(huán)境保護和人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展為立腳點，在油氣田開發(fā)過程中，理性對待廢氣鉆井液對周圍環(huán)境的危害。廢鉆井液中的高濃度鹽溶液和可交換鈉離子會對土壤和植物造成極大程度的有危害。同時，它們也會導致土壤壓實，使植物難以從土壤中吸收水分，抑制植物的生長。土壤中廢棄鉆井液中重金屬的擴散和遷移會給地下飲用水帶來一定程度的危害。

3廢棄鉆井液無害化處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國外對廢鉆井液的研究較早，學者們對廢鉆井液的毒性分析、環(huán)境影響評估和處理技術(shù)做了許多深入的研究。國內(nèi)對廢鉆井液的研究要晚于國外，但在學者們的刻苦鉆研下，發(fā)展快速，成果頗豐。廢鉆井液和鉆井廢水污染源基本相同，污染物種類相同，除了濃度和外觀存在差異外，本質(zhì)上是相同的，都會對環(huán)境造成同等程度的污染。80年代中期，國內(nèi)開始開展勝利、江漢、江蘇、中原油田等油氣勘探開發(fā)的環(huán)保研究工作[]。在研究的基礎(chǔ)上，開展了一些實地工作；國內(nèi)很多高校和科研院所都在開展鉆井廢棄物污染安全排放的研究。獲得了大量的實驗數(shù)據(jù)和詳細的調(diào)查數(shù)據(jù)，引入了相關(guān)的處理過程，并在該領(lǐng)域中進行測試。

3.2 廢棄鉆井液處理技術(shù)應用現(xiàn)狀

常見的國內(nèi)外廢棄鉆井液處理方法：土地耕作、安全注入、坑道填埋、坑封等。

（1）垃圾填埋場

廢棄鉆井液的排放石油一定標準的，首先要在儲存坑中進行沉淀分離，達標后才能排放，否則會給環(huán)境帶來很大的危害。經(jīng)過上一過程后，還需要進行干燥處理，并將遺留廢物填埋到儲存坑（圖2）。需要重點強調(diào)的是頂部土層要控制在1.0-1.5m范圍內(nèi)才能恢復地形。當然，這種處理方式也是具有一定局限性的，它的適用范圍為含鹽量低的水基鉆井液，不能夠被廣泛的使用。因為鹽量低的水基鉆井液處理成本低，對周圍地下水污染程度小，容易掌控，滲濾液濃度可控制在可接受的范圍內(nèi)，在此方面還是具有一定優(yōu)勢的。重點強調(diào)，它不能用于處理高毒性的廢鉆井液，尤其是當氯離子濃度超過5000mg/L時。

（2）坑內(nèi)密封方法

第一步，在底部鋪上一層有機土并覆蓋上一層塑料；第二步，在塑料墊上在鋪一層有機土；第三步，用干燥的廢鉆井液填充，同時用土密封上表面，恢復地形。必要時，可以適當?shù)靥幚砼懦龅膹U物，例如固化、固液分離、然后關(guān)閉。該方法適用于鉆井等高毒性流體，如鹽基和油基鉆井液廢物。該方法在中國中原油田得到廣泛應用。但是，必須確保密封緊密且不會丟失，因此處理成本高。

4結(jié)語

針對廢鉆井液的特性查閱文獻并總結(jié)，從對環(huán)境的角度詳細闡述廢鉆井液和鉆井廢水危害程度。在深入解讀廢鉆井液無害化處理技術(shù)的研究和應用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析探討不同的無害化處理方法的優(yōu)劣性。

（1）廢鉆井液固化處理技術(shù)相比于其他處理方法優(yōu)勢明顯，不僅固化處理技術(shù)簡便易行、成本相對較低、處理效果較好，而且能夠適用于水基、油基、鹽基鉆井液。

（2）絮凝-沉降工藝是行業(yè)內(nèi)認可度較高的處理技術(shù)，化學處理劑來源廣泛，因此處理成本低。此外，治療過程相對簡單。

同時，廢鉆井液和鉆井廢水有其自身的特點。廢鉆井液固含量高，流動性差，適合固化處理，鉆井廢水固含量低，含水量高，適用于絮凝-沉淀法。如果兩者都采用凝固法，由于鉆井廢水含水量高，會消耗大量固化劑，處理效果不好，成本高。如果使用絮凝-沉降技術(shù)，則凝固含量相對較高，需要稀釋預處理，并輔以必要的機械方法，例如離心機，這在技術(shù)上是復雜且成本有效的。因此，廢鉆井液和鉆井廢水不應采用相同的方法處理，應逐步處理。

參考文獻

[1] 楊小華，王中華. 2015～2016年國內(nèi)鉆井液處理劑研究進展[J]. 中外能源，2017，22（6）：32-40.

[2] 佚名. 基于現(xiàn)有固控設(shè)備的廢鉆井液處理及利用技術(shù)[J]. 鉆井液與完井液，2017，34（01）：95-98.

[3] 李長喜，歐陽健，周燦燦，等. 淡水鉆井液侵入油層形成低電阻率環(huán)帶的綜合研究與應用分析[J]. 石油勘探與開發(fā)，2005，32（6）：82-86.

[4] 王中華. 國內(nèi)外鉆井液技術(shù)進展及對鉆井液的有關(guān)認識[J]. 中外能源，2011，16（1）：48-60.

[5] 馬骉，蒲曉林，張舒. 廢棄鉆井液處理技術(shù)研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 現(xiàn)代化工，2017，37（4）：42-45.

（作者單位：勝利鉆井工藝研究院）