浅析石油钻井泥浆污染特性及其环境保护措施

浅析石油钻井泥浆污染特性及其环境保护措施【摘要】在资源技术环境全面协调发展的时代，充分利用资源，并能够有效地保护人类的生存生产生活环境，这是迫切需要解决的问题。石油钻井过程产生的废弃泥浆具有特殊的污染方式，对施工区域地表及地下产生相异的环境影响。为有效保护环境，首先需要分明其类别、来源、污染成分、污染物、污染性质、污染途径，然后才能够采取合理的环境保护措施，并施以恰当的废弃泥浆处理污染防治技术，以利于系统控制。

【关键词】石油钻井；泥浆；废弃物；污染特性；环境保护

1 序言

在当今追求可持续发展的时代，需要技术、资源、环境协调配合、以最佳作业方式、最低环境影响，获得资源经济的充分利用，已成为社会必然趋势。随着国民经济的快速发展，节约土地和水源，保护农田耕地和相关生态环境，防止环境的污染和破坏，还给人们清洁安全生活生态环境，便于人们在良好环境中生产生活和休息工作。油田开发钻井过程中，从进场到完井后开采诸多环节对周边环境影响甚大。突出的问题就是随着钻进施工的进行，其对环境的污染总量也随之增大。如果钻井泥浆废水注入地层或排放到地面，对周围的环境都会造成污染。在科学技术不断发展的今天，需要通过科学的管理方式，同时采取各种可靠的环境保护技术措施是对其进行控制。首先需要明确钻井过程的环境影响方式，明晰钻井泥浆废弃物的类别、来源、污染成分、污染物、污染性质、污染途径，才

可有效地控制污染，防止危害。

2 主要环境影响方式

石油、天然气开发工程属于资源开发性建设项目，油气资源作为一种矿产资源是难以再生的，其对环境的影响除对水体、环境空气、土壤环境造成污染外，还表现为对地层和地表景观的破坏以及对原始自然生态环境的改变。这种原始自然生态有些是不可恢复和难以恢复的。如在频临地表水和地下水资源区域开发，影响更为突出，直接造成地表土壤植被破坏、地表水源污染、影响地下含水层及饮用水安全。特别钻井废弃泥浆，含有众多的油类、盐、可溶性重金属元素（zn、pb、cu、cr、ge、ni、se、ba等）和聚合物类，聚合物中的丙烯酰胺、丙烯晴、丙烯酸等具有毒性，具有潜在的环境影响。高盐度、矿化度、ph值钻井废水，促使井场附近土壤盐碱化。另外还有钻井岩屑等固体废物、钻井废气污染物。相比之下，钻井废水、废泥浆对环境影响较大。

3 钻井废弃泥浆

3.1分类：

水基钻井泥浆、油基钻井泥浆和气基钻井泥浆。

3.2来源：

一是由于地质性质的变化，更换泥浆体系产生的废弃泥浆，钻井过程中，因部分性能不合格而被排放的钻井泥浆；二是钻完井后弃置于井场的泥浆，即完井时井筒内被清水替出的钻井泥浆；三是泥浆循环系统渗漏产生的废弃泥浆，即循环系统跑、冒、滴、漏而

排出的钻井泥浆。万米进尺废弃泥浆产生量为634m3/104米，排放率40%左右。

3.3主要成分：

主要成分取决于钻井泥浆类型以及加入的部分泥浆添加剂。一般情况下，钻井泥浆的主要成分有水、油、黏土、加重材料、泥浆处理剂（有机处理剂、无机处理剂、表面活性剂）、堵漏材料等。

3.4主要污染物：

主要污染物包括烃类、盐类、各种有机聚合物、木质素磺酸盐、某些重金属（如汞、铬、铜、铅、砷）及重晶石中的杂质。

3.5污染物性质：

钻井废弃泥浆一般ph值较高，约为8.5-12；含有加重剂和化学处理剂；有些含有油类；有些含有毒性。

3.6危害途径：

过高ph值、高浓度可溶性盐及石油类影响土壤结构并危害植物生长；有害重金属离子，如六价铬、二价汞、二价镉、二价铅及不易被动植物降解有机物、分子聚合物易进入食物链，在环境或动植物体内蓄积，会危害人类身体健康和生命安全；废物中有机处理剂使水体cod、bod指标增高，影响水生生物的正常生长。

4 环境保护措施：

4.1合理选用泥浆体系及泥浆使用与回用

4.1.1使用无毒低污染泥浆。

4.1.1.1为保护浅层地下水不受污染，表层钻进时使用清水泥

浆，尽可能不使用化学添加剂。4.1.1.2配制钻井液时，严格控制有毒、有害泥浆添加剂的使用。

4.1.1.3钻井中遇到浅水层，下套管时应注水泥封固，防止地下水层被钻井泥浆污染。

4.1.1.4开发新型无毒无害钻井泥浆体系。在钻井泥浆中加入钾离子、铵离子等农作物生长所需要的成分，形成对土壤环境有利的绿色钻井泥浆体系。

4.1.2采用闭路泥浆循环系统。

4.1.2.1对钻井液进行四级净化，避免钻井液的频繁稀释及反复加药，降低废钻井液处理量。

4.1.2.2对废泥浆池进行防渗处理，防止污染地下水。

4.1.3泥浆再循环利用。完井后对泥浆进行絮凝回收，重复使用。

4.2改革生产工艺

4.2.1搞好钻井设计，合理选择井身结构、井眼尺寸及优化钻井技术。

4.2.1.1采用定向井、丛式井组节约井场占地，减轻地貌破坏程度。丛式井在一个井场打多口井，可提高泥浆和泥浆废水的重复利用率，减少钻井废水排放量。

4.2.1.2分支井钻井是指在一口主井眼中钻两口或多口水平井，其与水平井作用相似。

4.2.1.3采用小井眼技术会大幅度降低钻井废液产生量。

4.2.2提高钻井泥浆抑制能力，控制地层造浆。

具体措施是采用具有抑制泥页岩水化分散作用的钻井液，抑制由于地层水向井筒浸渗而形成的表面造浆速率，减少在表层钻进时泥浆量的迅速增加。

4.2.3搞好固井，防止因固井工程事故增加钻井废液的排放量。

4.2.4提高钻井泥浆固相控制效率。

随着钻井液的重复使用，泥浆中的固相含量一般会逐渐升高，升至一定限度后必须加药加水重新调制。因此，提高钻井液固控系统的处理效率，控制钻井液固含及密度升高，对减少钻井液的产生和排放量起着重要作用。

5 钻井泥浆处理技术

5.1回收再利用

将废弃泥浆转为干粉再用，回收加重剂和少量钻屑及膨润土。老井泥浆用于新井压井。

5.2直接排放

适用于污染程度较低、且易于自然降解的淡水钻井泥浆处理。

5.3注入安全地层或井下的环形空间

将废钻井泥浆通过深井注入地层。防止地下水和油层的污染，必须选择合适的安全地层。所谓安全地层，一般是指压力梯度较低且周围不渗透的地层。有时为了方便起见，也可将废钻井泥浆注入井的环形空间或不渗透的地层间的盐废钻井及泥岩封闭良好井段。

5.4 mtc固井处理技术

在钻井液中加入固化剂和化学处理剂，使之转化为固井液。这