浅析钻井废弃物无害化处理技术

浅析钻井废弃物无害化处理技术
摘要]：在钻井完井过程中，废弃物的处理一直是困扰在油气行业的难点，本文
主要通过对废弃钻井液有害成分的分析及其对环境的影响,综述了近年来一些废钻
井液无害化处理的常用处理方法,并对未来的发展趋势进行了展望。

[关键词]：钻井废弃物处理趋势
一引言
钻井生产过程中及完井后产生的大量废弃钻井液、岩屑堆置在井场, 对环境造
成重大的潜在危害和风险。

目前,多数陆上钻井废弃泥浆和岩屑堆置在钻井现场,
这一处置方法严重制约了油田环境保护工作的发展, 已经成为当前油田急需解决
的重大环保问题之一。

二钻井废弃物成分及处理原则
2.1 钻井废弃物成分
钻井液在石油和天然气钻井过程中必不可少，为达到安全、快速钻井的目的,
使用了各种类型的钻井液添加剂, 而且随着钻井深度增加和难度加大, 钻井液中加
入的化学添加剂的种类和数量也越来越多, 使得其废弃物的成分也变得越来越复杂, 危害也越来越大。

废弃钻井液主要是由粘土、钻屑、加重材料、化学添加剂、无机盐、油组成
的多相稳定悬浮液, pH值较高。

导致环境污染的有害成分为油类、盐类、杀菌剂、某些化学添加剂、重金属( 如汞、铜、铬、镉、锌及铅等) 、高分子有机化合物生
物降解产生的低分子有机化合物和碱性物质。

对环境造成的影响主要表现在: （1）对地表水和地下水资源的污染；
（2）导致土壤的板结( 主要是盐、碱和岩盐地层的影响) , 对植物生长不利, 甚至无法生长, 致使土壤无法返耕, 造成土壤的浪费；
（3）各种重金属滞留于土壤, 影响植物的生长和微生物的繁殖, 同时因植物吸
收而富集, 危害到人畜的健康；
（4）对水生动物和飞禽的影响( 化学添加剂和生物降解后的某些产物)。

2.2 钻井废弃物处理原则
钻井废弃物的处理原则总体要求有三方面, 即:管理层所做出的承诺、进行全
面的计划、资源的充分利用。

目标是预防污染和废弃物最小化。

工作重点包括对
相关法律的掌握, 制定出预防污染和减少废弃物产生的计划, 执行HSE 程序, 污染
事故预案、培训。

三钻井液废弃物处理技术
3.1 脱水后回填
废浆池的脱水多采用化学脱水法。

将硫酸铝、高分子聚合物或其它絮凝剂加
入废浆池内的钻井废弃物中进行絮凝沉淀, 使废弃物的液、固相分离而脱水。

上
面的清液如达到排放标准即可直接排放, 如不能排放则可用于配制新的钻井泥浆;
下面的沉淀污泥如符合环境要求即可就地掩埋(回填), 必要时则进行进一步处理。

脱水后回填一般适用于水基钻井废弃物。

3.2 将钻井废弃物注入地下
为了减少钻井废度物对地面的污染和危害, 可将钻井废弃物(包括水基和油基)
注入地下。

这种方法能在钻井过程中及时方便地进行, 但由于担心钻井废弃物注
入地下后可能对地下水带来污染, 美国对本法的使用进行了严格的限制。

要求对
钻井废弃物的注入必须选择合适的安全的地层即压裂梯度较低、不易向周围扩散
渗透的地层并具有相当的深度, 在可产饮用水层位以下。

另外, 井眼套管的环空也
是较为理想的钻井废弃物注入处。

3.3 化学固化法
固化法是用物理- 化学的方法将有害物质包容在惰性材料当中使其稳定的方法。

其在废弃物中加入固化剂、安定剂、杀菌剂等系列处理剂,使之与钻井液废弃物中
有害物质发生物理的和化学反应,并利用固化装备将废弃物(污泥、淤泥、钻屑、
黏土)中的污染物稳定固化在固体中,从而降低有害物质的渗滤和迁移。

根据所用
材料的种类,可分为水泥固化、石灰固化、沥青固化、破稳固化等许多种方法,而
且还往往把多种不同的固化剂复配使用,以期达到更好的固化效果。

3.4 生化法
生化法就是利用微生物的新陈代谢来分解钻井废弃物中的有害物生物处理法
由于具有节约能源、投资少、运行费用低等优点而受到普遍关注和重视。

我国在
这方面的研究尚处在起步阶段。

利用微生物可将大多数有机化合物降解成无机物,
因此将生物处理技术用于钻井废弃物的处理具有重要的现实意义。

这种方法占地
面积大、对工艺要求严格,难以去除一些不可生化有机物和无机有毒离子,可先利
用物理化学方法对废弃物进行预处理然后再使用生化法。

为此,在使用生化法前必
须进行可生化性实验,即弄清楚废弃物是否可被微生物分解以及有害物质会不会对
微生物产生毒害和抑制作用。

在微生物降解污染物质的过程中,有机物的好氧性生
物降解的同时伴随着O2的消耗和CO2 的生成,所以通过测定呼吸代谢过程中的
O2 或CO2 含量的变化就可以确定某种污染物的可生化性。

3.5 破乳法
有的钻井液本身是乳状液, 同时钻井液在钻井过程中由于水和油的渗入可能形
成半乳状液。

这给钻井废弃物的处理带来了困难, 严重地污染了环境。

所以必须
要实施破乳。

破乳可以采用传统的添加化学剂的方法, 利用化学剂的特性破乳。

如利用电解质所带电荷的性质不同, 或者通过加入化学剂降低钻井液的粘度等。

但这些方法由于添加了化学剂,一方面提高了成本, 另一方面给环境又带来了新的
影响。

委内瑞拉石油公司实施了一项新技术（微波破乳法）。

此外, 还可以使用
剪切破乳、加热浮选破乳等。

四废弃钻井液处理技术发展趋势
4.1 开发综合利用新技术
钻井废弃物的综合利用还具有一定的潜力。

应该利用现有的科学和技术在废
弃钻井液处理时向综合利用出发, 这样既保护了环境又开发了资源。

如焚烧钻井
废弃物后留下的灰烬, 根据其特点经过适当的加工后, 变成可利用的建筑材料( 当然, 这只能是适用于钻井废弃物集中处理的场所) 。

比较分散的地方, 钻井废弃物
的处理应尽量向优化土壤的方面转化。

如将钻井废弃物经过一定的技术处理转化
成为可供植物利用的肥料等。

4.2 开发新的环保型钻井液和钻井液添加剂
目前, 国内外都在开发各种新型环保钻井液和环保型钻井液添加剂以代替毒性
较大的钻井液及其添加剂, 从根本上解决废弃钻井液对环境的污染问题, 确保环境
不受伤害。

参考文献
[1]马文臣,刘宜利,等. 催化氧化法在钻井废水处理中的应用[ J]. 油气田环境保护, 2004, 11(1): 15～ 16.
[2]叶艳,鄢捷年,黎跃东,等.荒漠地区钻井废液无害化处理技术[J]. 石油与天然气
化工,2008, 37( 1): 81～ 85.
[3]蒋学彬,陈立荣, 李辉,等.二氧化氯催化氧化在处理钻井废水中的应用[J]. 天然气工业,2009, 29( 4): 64～ 67.
[4]柳亚芳. 在五大洲处理50万t油基钻屑的经验[J] .国外油田工程, 2007, 23( 7): 35～ 39.。