油田钻井废泥浆的固化处理

浅谈油田钻井废泥浆的固化处理

摘要：油田钻井的生产过程中会产生大量的废泥浆，但此废弃物成分复杂，污染极大，在处理上有一定的难度，因此有效处理油田钻井废泥浆已成为如今的研究方向之一，而固化处理是一种有效而发展前景良好的方法之一，本文将针对这一问题进行一系列的讨论和讲述。关键词：油田钻井、废泥浆、固化、处理、讨论、

Abstract：There is a mass of mud disposal in the exploitation of the oilfield drilling，which is hard to dispose and would cause pollution heavily with its complicated constituents. Treating the mud disposal effectively has become one of the main points of scientific researches, therefore solidified treatment wins a place due to its brilliant prospect and efficiency. And this paper is going to discuss such a series of issues.

Key words: oilfield drilling, mud disposal, solidified treatment, treat, discuss.

一、研究背景

1．1钻井废泥浆的来源

在石油和天然气的勘探开发钻井过程中，钻井泥浆是提高钻井效率的重要保障，在钻井过程中有着支护井帮、提升岩屑、冷却钻头的作用【3】。同时还起到了润滑钻具、提高钻速、防止井塌方和井漏、评价生产层等作用，是保证钻井工作顺利进行必不可少的物质。为了达到安全、快速的钻井目的，使用的钻井液类型及化学药品的种类、数量越来越多，由此不可避免地会产生大量废弃物。钻井固体废物包括钻井废泥浆和钻井过程中抽提上来的岩屑，其中的废弃泥浆是钻井废物中最大量者。钻井工艺对泥浆的要求越来越高，泥浆体系日益增多，配方也越来越复杂，一般都含有重金属、油类、碱和其他化合物【4】。泥浆循环过程中需不断地排除废渣和废浆，钻井结束后需全部排除，变为废浆。由于石油钻井的野外作业特征，施工现场所有的废弃物几乎全部排放积存于废泥浆储存坑内，最终形成了一种由粘土、加重材料、各种化学处理剂以及伴生的污水、油水、钻屑等组成的多相稳态胶体悬浮性的混合物。

1．2钻井废泥浆的组成及特点

目前，国内外使用的钻井液有水基钻井液(WBM)，油基钻井液(OBM)和合成基钻井液(SBM)三大判【5】。钻井泥浆体系可分为9大类，即：非分散泥浆；分散泥浆；钙处理泥浆；聚合物泥浆；低固相泥浆；饱和盐水泥浆；完井修井液；油基合成泥浆；空气、气雾、泡沫及充气泥浆。石油钻井废泥浆主要包含了钻井液、钻屑、以及各种作业产生的废液等，其组成成分如下：钻井液一主要来自三方面：其一是钻井过程中排放的废钻井液；其二是地面循环系统盛放的和为处理复杂情况储备的钻井液；其三是固井时水泥浆置换出来的钻井液。三者约占总废弃物的70％左右【6】。污染环境的主要成分是油类、盐类(尤其是氯离子)、杀菌剂、某些化学处理剂、重金属离子(如铜、镉、铬、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类物质等【7、8】。

钻井废泥浆大多属于粘土——水分散体系——水基泥浆的范围，也有的属于油基或

聚合物泥浆【10】。钻井废泥浆组成复杂，一般呈碱性，pH值在8．5～12之间，有的可达13以上；固相颗粒粒度一般在0．011．tm～0．39m之间(即95％以上颗粒通过200目筛)，其外观一般呈粘稠流体或半流体状态，具有颗粒细小、级配差不大、粘度大、含水率高不易脱水(含水率约在30％,--一90％)等特性【11】，是一种有典型流变学特征的胶体。且其自然干结过程缓慢，干结物遇水浸湿后易再度行成钻井废泥浆样物，会对排放点及附近地带的土壤物性产生长期的不良影响。废泥浆含油量高，部分钻井废泥浆含油量达10％以上；固含量高，主要为膨润土和有机高分子处理剂、粘土、加重材料、岩屑以及污水流经地面时携带的泥砂及表层土等；此外由于钻井废泥浆中含有各种有机和无机类化学处理剂，其中的重金属、CODCr值、Oil及表面活性剂等有害物质浓度较高，个别有害物污染指标超出国家允许排放浓度的数百倍【12】。

二、研究意义与现状

2．1钻井废泥浆的环境危害

纵观各方面钻井废水的相关研究资料表明，石油钻井废水的危害物质大体可以分为以下几类【13、14、15】：①含固颗粒，以粘土、膨润土颗粒为主；②酸碱物，表现为钻井废泥浆的pH值；③石油类，主要来自钻井设备的清洗，是钻井液中不可避免的组份；④有机物及其分解产物，表现为泥浆的COD cr，值高，色度高。被我国列入环境“黑名单”

的68种优先控制的污染物中，有6种苯系物、7种多环芳烃(PAHs)。目前钻井现场所使用的高性能处理剂中，相当一部分含有苯环；⑤重金属，来源于钻井液添加剂及地层：

⑥氯离子，采用盐水钻井液及地层矿化度较高时，会使废水中Cl-的含量增高。

由于废钻井液成份比较复杂，所以对环境的影响也是多方面的【16、17】：

(1)污染面积大、区域广。这是由钻井生产流动性大等特点所决定；

(2)废钻井液中的盐、碱和盐岩层钻屑不仅造成土壤板结，同时因Cl-活性比N03-、

P043-强，会抑制农作物对氮、磷的吸收。可溶性盐的迁移还会对地下水造成污染；

(3)有害的重金属离子如Cr6+，、Hg+、Cd2+、Pb2+及不易被动植物降解的有机物、分

子聚合物滞留于土壤中，会影响植物的生长和土壤中微生物的繁殖。且这些物质易进入食物链，并在环境或动植物体内蓄积，危害人类的身体健康和生命安全。例如六价铬(Cr6+，)通过食物链进入人体后，其毒性主要表现为呼吸道、肠胃道疾患和皮肤损伤，特别是它的致癌作用近些年来已引起人们的广泛重视；

(4)废物中的有机处理剂使水体的COD cr、BOD增高，影响水生生物的正常生长；某

些杀菌剂及高分子化合物生物降解产生的低分子有机化合物，会对鱼、虾及鸟类产生毒害；

(5)油类物质进入水体后，形成浮油，影响空气与水体界面上氧的交换。分散在水

中吸附于悬浮粒上或以乳化状存在于水中的油，可被微生物氧化分解，从而消耗水中的溶解氧，使水质恶化变臭。在油膜扩展和漂浮过程中，大约25％～30％的低沸点石油组分(C1——C5)迅速挥发进入大气，造成大气污染。油类对土壤及动植物的影响也很大；

(6)水中的硫化物(包括溶解性的H2S，HS-，S2-，存在于悬浮物中的可溶性硫化物，

未电离的有机无机类硫化物)，硫化氢易从水中逸散于空气中，产生臭味且毒性很大，它可与人体内的细胞色素等作用，影响细胞氧化过程，造成细胞组织缺氧。

2．2钻井废泥浆处理技术现状