废弃钻井液处理技术进展
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地质装备
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废弃钻井液处理技术进展
朱迪斯"冯美贵"翁炜"黄玉文"蒋睿"史新慧"杨鹏"徐军军
'北京探矿工程研究所"北京!#"""$'(
摘!要作者概述了废弃钻井液的环境危害介绍了国内外油基及水基废弃钻井液技术油基及水基钻井液不落地 处理技术岩屑综合利用的发展现状认为目前我国钻井废弃物的环保处理总体技术水平不高需要加强 相关技术设备研发同时控制废弃钻井液产生源头并加强钻井工程管理措施
相比于水基钻井液"油基钻井液具有耐高温!抗 污染性强!防塌性能高!润滑性好!易于形成大的岩 屑!重复利用率高和对油气层污染较小等优点%油 基钻井液已经广泛应用于高温深井!定向井!水平井 施工和钻 进 松 散 易 塌!强 水 敏 性 等 各 种 复 杂 地 层% 随着目前超深井!水平井和海洋钻井数量的日益增 多"油基钻井液的应用越来越广泛%废弃油基钻井 液要比水基钻井液危害更大"消除难度更高%废弃 油基钻井液中的油类!有机污染物!可溶性重金属离
固液分离法原理是在废弃钻井液中加入絮凝 剂"使得钻井液中的部分添加剂絮凝成块"再通过固 液分离设备进行分离处理"分离出的液相达到排放 标准后排放"固相填埋处理%应用该方法较简便"所 需的设备较少%缺点是需要较大量的混凝剂"且絮 凝效果有待提高*固液分离设备成本高"在山区!丘 陵地区运输安装不便% #0#0)!土地耕作覆盖法
回填处理法是先将废钻井液沉降分离后达到排 放标准的液相'必要时加入絮凝剂("就地排放%剩 下的固相"待 其 自 然 干 燥 到 一 定 程 度"在 其 上 面 加 #!#0&7 厚的土层掩埋"恢复地貌%该方法优点是 成本较低"污染周围地下水的可能性小"适用于低盐 量的水基钻井液% #0#0(!P</转化技术
在国内钻井施工中水基钻井液应用广泛"产生的 废液和钻屑是破坏环境的主要废弃物"如果处理不及 时或处理不当将会污染地下水及地表土"影响周围居 民及动植物的生存环境%针对水基钻井液"国内外发 展应用的废弃钻井液处理技术主要包括以下几种+就
地排放!注入安全地层!回填处理!P</转化技术!固 液分离法!土地耕作!化学固化处理等处理方法% #0#0#!就地排放
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!收稿日期!"#$ "( #% !基金项目地质矿产调查评价项目#下扬子地区古生界页岩气基础地质调查$'项目编号+#!#!"#"!""""#)##"&(*地质矿 产调查评价项目#海域天然气水合物取样新技术应用$'项目编号+#!#!!"#!""""#%#!"'( !作者简介朱迪斯'#*$!;("男"辽宁盘锦人"高级工程师"探矿工程专业"现从事钻探机械设计工作"?97@A>+[\NAQT#)'" #)'0CD7%
Leabharlann Baidu
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朱迪斯等废弃钻井液处理技术进展
第#*卷!第(期
为可以进行固井作业的水泥浆"在消除了排放钻井 液可能造成污染的同时"又使得废弃钻井液得以重 新利用"降低了钻井成本%国外!"世纪&"年代开 始研究该项技 术"!" 世 纪 *" 年 代 初 随 着 良 好 的 分 散剂和有机促凝剂的开发和应用"形成了以 RA>ED4 为代表的波特兰水泥转化技术和以 /D]@4为代表 的矿渣转 化 技 术"使 P</ 技 术 具 有 工 业 应 用 价 值-#.%我国石油天然气勘探开发研究院廊坊分院和 中国石油大学均研发出了 P</技术"已在冀东!吉 林等油田成功应用"但仅限于处理井筒内的废弃钻 井液"还无法处理地面上的废弃钻井液% #0#0&!固液分离法
关键词钻井液钻井废弃物岩屑 中图分类号,)'(0)"<?!&(!!!!!文献标识码.!!!文章编号#""* !$!:'!"#$("( ""#& "(
#!引言 石油天然气勘探开发及地质钻探过程中"产生
的最大容积量废弃物是废弃钻井液"如果不加处理 任意排放"会污染地表!土壤和地下水"对自然环境 造成破坏%尤其是在海洋!湖泊等天然水体中的油 气勘探和开 发"环 境 一 旦 被 污 染"即 使 采 取 治 理 措 施"其危害也难以在短时间内消除%随着人们环境 保护意识的不断提高"钻井'探(过程中因钻井液可 能造成的环境影响受到人们的不断重视"国家对石 油行业的环境管理日益严格"钻井液无害化处理技 术逐渐成为钻井液技术领域中的研究重点之一%
$!废弃钻井液处理技术发展现状 钻井液按分散介质不同可分为水基钻井液和油
基钻井液"根据不同地层岩性及钻井类型选用%水 基泥浆是以海水!淡水!化学盐水等为分散介质"以 黏土!各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮混合体 系*油基泥浆常由石油制品如柴油!沥青!矿物油调 配而成%针对两种泥浆主要成分的区别"在废弃钻 井液处理技术上也具有各自的针对性% #0#!水基废弃钻井液处理技术
土地耕作覆盖法原理是先移除泥浆池上部的液 相"将剩余固相直接喷撒到浅层地表'深度视固相中 的有害成分含量而定("再用耕作机将土壤与其充分 的混合%利用土壤来吸附!降解和固定废弃钻井液 中的有害金属离子和处理剂"从而实现废弃钻井液 无害化处理的目的% #0#0%!固化处理
废弃钻井液固化处理技术的原理是把具有液体 固结作用的固化剂加入到废弃钻井液中"使其转化 成类似混凝土的固化体"从而固结有害成分"可显著 减小有害成分在土壤中的扩散"从而减少对环境的 影响和危害%目前"主要采取水泥作为固化剂"导致 处理成本随着废弃钻井液量变大而快速升高% #0!!油基废弃钻井液处理技术
就地排放是最传统的处理方式%常规水基钻井 液中的添 加 剂 毒 性 较 小"对 环 境 的 负 面 影 响 较 低% 这种情况下"会将废钻井液进行自然沉降并添加絮 凝剂处理后"直接就地排放% #0#0!!回注安全地层法
回注安全地层法是通过泵以大于地层破裂压力 的泵压将废钻井液注入地层中%为了减少回注钻井 液对地下水资源及油层的污染"关键是选择适当的 安全回注地层"通常选择破裂压力低!渗透性差的地 层"同时上下盖层必须致密!强度高%这种方法难以 大范围推广的主要原因是成本较高"处理费用约为 !$!'&美元/吨"且仍有可能污染地下水和油层"在 北美地区严格限制使用% #0#0'!回填处理法
地质装备
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废弃钻井液处理技术进展
朱迪斯"冯美贵"翁炜"黄玉文"蒋睿"史新慧"杨鹏"徐军军
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摘!要作者概述了废弃钻井液的环境危害介绍了国内外油基及水基废弃钻井液技术油基及水基钻井液不落地 处理技术岩屑综合利用的发展现状认为目前我国钻井废弃物的环保处理总体技术水平不高需要加强 相关技术设备研发同时控制废弃钻井液产生源头并加强钻井工程管理措施
相比于水基钻井液"油基钻井液具有耐高温!抗 污染性强!防塌性能高!润滑性好!易于形成大的岩 屑!重复利用率高和对油气层污染较小等优点%油 基钻井液已经广泛应用于高温深井!定向井!水平井 施工和钻 进 松 散 易 塌!强 水 敏 性 等 各 种 复 杂 地 层% 随着目前超深井!水平井和海洋钻井数量的日益增 多"油基钻井液的应用越来越广泛%废弃油基钻井 液要比水基钻井液危害更大"消除难度更高%废弃 油基钻井液中的油类!有机污染物!可溶性重金属离
固液分离法原理是在废弃钻井液中加入絮凝 剂"使得钻井液中的部分添加剂絮凝成块"再通过固 液分离设备进行分离处理"分离出的液相达到排放 标准后排放"固相填埋处理%应用该方法较简便"所 需的设备较少%缺点是需要较大量的混凝剂"且絮 凝效果有待提高*固液分离设备成本高"在山区!丘 陵地区运输安装不便% #0#0)!土地耕作覆盖法
回填处理法是先将废钻井液沉降分离后达到排 放标准的液相'必要时加入絮凝剂("就地排放%剩 下的固相"待 其 自 然 干 燥 到 一 定 程 度"在 其 上 面 加 #!#0&7 厚的土层掩埋"恢复地貌%该方法优点是 成本较低"污染周围地下水的可能性小"适用于低盐 量的水基钻井液% #0#0(!P</转化技术
在国内钻井施工中水基钻井液应用广泛"产生的 废液和钻屑是破坏环境的主要废弃物"如果处理不及 时或处理不当将会污染地下水及地表土"影响周围居 民及动植物的生存环境%针对水基钻井液"国内外发 展应用的废弃钻井液处理技术主要包括以下几种+就
地排放!注入安全地层!回填处理!P</转化技术!固 液分离法!土地耕作!化学固化处理等处理方法% #0#0#!就地排放
P</'P\N<D/=7=4Q(转 化 技 术 是 在 废 弃 钻 井液中加入矿渣和其他处理剂"将废弃钻井液转化
!收稿日期!"#$ "( #% !基金项目地质矿产调查评价项目#下扬子地区古生界页岩气基础地质调查$'项目编号+#!#!"#"!""""#)##"&(*地质矿 产调查评价项目#海域天然气水合物取样新技术应用$'项目编号+#!#!!"#!""""#%#!"'( !作者简介朱迪斯'#*$!;("男"辽宁盘锦人"高级工程师"探矿工程专业"现从事钻探机械设计工作"?97@A>+[\NAQT#)'" #)'0CD7%
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朱迪斯等废弃钻井液处理技术进展
第#*卷!第(期
为可以进行固井作业的水泥浆"在消除了排放钻井 液可能造成污染的同时"又使得废弃钻井液得以重 新利用"降低了钻井成本%国外!"世纪&"年代开 始研究该项技 术"!" 世 纪 *" 年 代 初 随 着 良 好 的 分 散剂和有机促凝剂的开发和应用"形成了以 RA>ED4 为代表的波特兰水泥转化技术和以 /D]@4为代表 的矿渣转 化 技 术"使 P</ 技 术 具 有 工 业 应 用 价 值-#.%我国石油天然气勘探开发研究院廊坊分院和 中国石油大学均研发出了 P</技术"已在冀东!吉 林等油田成功应用"但仅限于处理井筒内的废弃钻 井液"还无法处理地面上的废弃钻井液% #0#0&!固液分离法
关键词钻井液钻井废弃物岩屑 中图分类号,)'(0)"<?!&(!!!!!文献标识码.!!!文章编号#""* !$!:'!"#$("( ""#& "(
#!引言 石油天然气勘探开发及地质钻探过程中"产生
的最大容积量废弃物是废弃钻井液"如果不加处理 任意排放"会污染地表!土壤和地下水"对自然环境 造成破坏%尤其是在海洋!湖泊等天然水体中的油 气勘探和开 发"环 境 一 旦 被 污 染"即 使 采 取 治 理 措 施"其危害也难以在短时间内消除%随着人们环境 保护意识的不断提高"钻井'探(过程中因钻井液可 能造成的环境影响受到人们的不断重视"国家对石 油行业的环境管理日益严格"钻井液无害化处理技 术逐渐成为钻井液技术领域中的研究重点之一%
$!废弃钻井液处理技术发展现状 钻井液按分散介质不同可分为水基钻井液和油
基钻井液"根据不同地层岩性及钻井类型选用%水 基泥浆是以海水!淡水!化学盐水等为分散介质"以 黏土!各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮混合体 系*油基泥浆常由石油制品如柴油!沥青!矿物油调 配而成%针对两种泥浆主要成分的区别"在废弃钻 井液处理技术上也具有各自的针对性% #0#!水基废弃钻井液处理技术
土地耕作覆盖法原理是先移除泥浆池上部的液 相"将剩余固相直接喷撒到浅层地表'深度视固相中 的有害成分含量而定("再用耕作机将土壤与其充分 的混合%利用土壤来吸附!降解和固定废弃钻井液 中的有害金属离子和处理剂"从而实现废弃钻井液 无害化处理的目的% #0#0%!固化处理
废弃钻井液固化处理技术的原理是把具有液体 固结作用的固化剂加入到废弃钻井液中"使其转化 成类似混凝土的固化体"从而固结有害成分"可显著 减小有害成分在土壤中的扩散"从而减少对环境的 影响和危害%目前"主要采取水泥作为固化剂"导致 处理成本随着废弃钻井液量变大而快速升高% #0!!油基废弃钻井液处理技术
就地排放是最传统的处理方式%常规水基钻井 液中的添 加 剂 毒 性 较 小"对 环 境 的 负 面 影 响 较 低% 这种情况下"会将废钻井液进行自然沉降并添加絮 凝剂处理后"直接就地排放% #0#0!!回注安全地层法
回注安全地层法是通过泵以大于地层破裂压力 的泵压将废钻井液注入地层中%为了减少回注钻井 液对地下水资源及油层的污染"关键是选择适当的 安全回注地层"通常选择破裂压力低!渗透性差的地 层"同时上下盖层必须致密!强度高%这种方法难以 大范围推广的主要原因是成本较高"处理费用约为 !$!'&美元/吨"且仍有可能污染地下水和油层"在 北美地区严格限制使用% #0#0'!回填处理法