陕北废弃泥浆处理技术及建议(一)

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摘 要
??????? 石油勘探开发过程中产生的废弃钻井液中含有的地层钻屑、钻井液处理剂等有害物质，若直接排放将对环境与生态造成极大的危害，其治理与利用是非常值得关注的问题。陕北地区沟壑纵横，耕地密集，油气井废弃钻井液的排放对农田的污染及其严重。另外，随着政府对环保要求的提高，目前越来越重视对废弃钻井液的无害化处理。因此，介绍废弃钻井液的处理技术以及对废弃钻井液的再利用的建议是非常具有现实意义的。
??????? 关键字：废弃泥浆；固化处理；无害化处理
??????? 目 录
??????? 第1章 绪论?3
??????? 第2章? 陕北废弃泥浆处理技术?3
??????? 2.1? 废弃泥浆处理办法?3
??????? 2.2? 废弃泥浆固化处理?3
??????? 2.3? 废弃泥浆无害化处理?3
??????? 第3章? 陕北废弃泥浆处理建议?3
??????? 2.1? 采用新的处理方法?3
??????? 2.2? 回收再利用?3
??????? 第4章? 结论?3
??????? 致谢?3
??????? 参考文献?3
??????? 第1章 绪论
??????? 在石油天然气的勘探开发过程中，会产生大量废弃钻井液，这些废钻井液是由钻井液处理剂与钻屑等岩石颗粒形成的胶体悬浮物。我国目前对于这些物质的处理，除回收利用一小部分外，基本上采用直接排放和自然浓缩、干化、就地掩埋的方法，其中许多有害物质都超过国家规定的排放标准，因此废钻井液已经成为石油天然气开发过程中对环境造成影响的主要污染物之一。大量的废钻井液未经处理弃放在井场，遇到雨季，其中的污染物随雨水外滋流入农田、虾池、河流或渗入地层，对土壤和地下水环境造成污染，对井场周围的生态环境产生危害。因此，如何治理和利用废钻井液是当前急需解决的问题[1]。
??????? 废弃钻井液对环境造成污染的主要原因有以下几个方面：
??????? （1）钻井液是一种复杂的多相分散体，成份极为复杂。我国主要使用水基钻井液，一般由固相、液相和化学处理剂三部分组成。使用的化学处理剂种类繁多，目前共有16大类246种，这些化学处理剂不同程度地含有污染环境的物质，尤其是高浓度的盐和可交换性的钠，其次是油脂类、重金属、有机污染物、高pH值处理剂等。其中部分处理剂中的有害成分毒性很大，并能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生不良的影响。
??????? （2）钻井液随钻井完成后，由于物理化学性质的变化使其无法回收利用而弃之，随着我国石油工业的迅猛发展，其年排放量也越来越大，成为造成环境污染的重要原因。
??????? （3）我国许多油田，尤其是老油田钻井井位就在稻田、麦田、鱼塘、虾池及居民区附近，对环境与人类的影响更加直接、明显。
??????? 陕北油气田以往因追求产量和经济效益而忽略了环境保护，废弃钻井液对环境造成了很大的污染。但是，近年来国家对环境保护越来越重视，陕北油田也必须对油气井废弃钻井液进行处理。
??????? 陕北油气田处理废弃钻井液的主要原因有：
??????? （1）水资源污染严重。石油工业废水排放量占到全市总量的90%。目前，延安境内，延河、洛河、秀延河三大河流都受到了不同程度的污染。这三条河都流经油区，主要流域普遍为三类水质，部分段面出现了四类、五类水质，人畜一般都不能饮用。
??????? （2）植被破坏严重。造成植被破坏严重的主要原因有两个方面：一是单井多、修路多、植被破坏大。二是井场和油区道路绿化滞后。新修公路的上沿和下压部分，黄土基本都裸露在外，一遇大雨就会被水冲走。
??????? （3）主要污染物治理还很不科学规范。一是打井过程中产生的泥浆、岩屑及其它废弃物处理不科学。目前各石油企业的处理办法就是深挖1米后进行掩埋。二是石油污水的回注回灌不规范。
??????? （4）企业的环保意识不强。目前延安的石油资源基本上是无偿配置给企业的，政府和地方的部分权益也随之流向了企业。企业在享有了石油开发权益后变成了资源开发的主体，在追求经济利益最大化的同时，却没有很好地肩负起治理污染、保护生态的责任。
??????? 而对废弃钻井液泥浆的处理主要是无害化处理，即消除废弃钻井液中的有害物质，使其达到污水排放标准；另外，就是固化处理，经过处理，将废弃钻井液泥浆转化成像土壤一样的固体物质（假性土壤）填埋在原处；但为好的办法还是废弃钻井液泥浆的再利用。
??????? 第2章? 陕北废弃泥浆处理技术
??????? ?废弃泥浆是石油天然气工业的主要污染源之一。它是一种含黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系，危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离子(汞、铜、砷、铬、锌及铅)和重晶石中的杂质。目前废弃泥浆的处理办法有很多种，下面简要介绍一下这些方法，并详细介绍一下目前陕北油气田废弃泥浆的两中主要的处理方法。
??????? 2.1? 废弃泥浆处理办法
??????? （1）循环使用法：有些废弃钻井液、废水、废材料可循环使用。水最有可能被循环使用，例如从钻井液中分离出的废水可用于清洗钻头； 清洗钻头后的废水收集后再循环使用； 生产水经过处理后再注入井内以平衡井内压力，也可用于重油的处理。
??????? （2）回收再利用法：油基、酯基，还有合成基钻井液使用后，可回收其基液用于其它井作为钻井液的基液或作为燃料等其它用途。钻井液中的添加剂也可以采用适当的方法回收再利用。
??????? （3） 脱水法：脱水法是利用化学絮凝剂絮凝、沉降和机械分离等强化措施，使废弃钻井液中的固液得以分离。采用加水稀释法可以使大量的加重剂通过自然沉降法分离出来，但是很难破坏由水化能力很强的黏土颗粒和多种护胶剂组成的胶体体系。加入无机和有机絮凝剂后，可以破坏固体颗粒表面的结构，中和颗粒表面的电荷，减少颗粒之间的静电引力，促使固相颗粒聚结变大，从而达到固液分离的目的。对于不同的废弃钻井液，应使用不同的絮凝剂。现在已经研究出了很多无机和有机絮凝剂，用于不同废弃物的絮凝处理，并得到了较好的效果[2]。
??????? （4）破乳法：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黏度等。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。
??????? （5）回注法：有些毒性较大又难以处理的废弃钻井液可以通过回注法处理。回注方法有2 种。一是注入非渗透性地层。用压裂液在机械作用下加压到足以将地层压裂的压力，将要处理的废弃钻井液注入地层裂缝中，撤消压力时，周围地层中的裂缝自行关闭，从而防止地层中的废弃钻井液发生迁移。现在，在海上钻井时，许多情况下的废弃钻井液处理就是用该方法。二是注入地层或井眼环形空间。将废弃钻井液通过井眼注入安全地层或井眼的环形空间。但该方法对地层有严格的要求，深度必须大于600 m。一般钻井液的处理可以采用该方法。
??????? （6）回填法：废弃钻井液在储存坑内通过沉降分离，上部清液达到环保标准后直接排放。剩余部分经干燥后( 并不一定要完全干燥，只要到一定程度就行) ，在储存坑内就地填埋。但必须保持顶部的土层有1. 0~ 1. 5 m 厚，然后恢复地貌。这种方法不失为一种处理低毒和无毒废弃钻井液的好方法。但不能用于毒性较大的废弃钻井液的处理[3]。
??????? （7）生物处理法：生物处理钻井废弃物的方法有许多种。微生物降解法是利用微生物将有机长链或有机高分子降解成为环境可接受的低分子或气体。使用该方法的困难是如何选择合适的微生物菌种和载体。生物絮凝法是在废弃钻井液中加入特殊的微生物，使一些高分子有机物絮凝并且沉积下来，可用于钻井废水的处理。该方法中所用微生物必须是通过自然筛选或诱变培育及基因工程、细胞工程技术获得的特种微生物。这些微生物同时还可以对某些有机物进行降解，如邻、间、对苯酚就可以在这样的微生物作用下，发生生物降解。
??????? （8）固化法：固化法被认为是一种比较可靠的治理废弃钻井液污染的好方法，对于治理难度最大的COD、Cr、pH值和总铬污染最为有效。经过固化液毒性测定，达到国家工业废水排放标准，对于含水量最高的废弃钻井液，可以结合固液分离技术，以取得最佳的处理效果。该方法适用于膨润土型、部分水解聚丙烯酰胺、木质素磺酸铬、油基钻井液等。
??????? （9）焚烧法：焚烧也是一种非常洁净的处理钻井废弃物的方法。因为在焚烧炉的烟窗内都安置有除尘、回收和气体吸收的装置。回收的油和其它物质可以用于油基钻井液的基液或移作他用。剩余的灰烬可以综合利用，对环境没有不良影响。但这要求必须具有很高的温度( 大约为1 200~ 1 500 e ) 。现在国外使用加热解吸的技术，用于加热解吸油基钻井液中钻屑含有的油类物质( 温度大约为400 e ) 。该技术在北海油田对油基钻井液进行了应用，钻屑中的剩余含油量小于1% ，可以直接排放到海洋中，符合国际和国家的环保要求。目前又发展了低温加热解吸油基钻井液钻屑中含有的油类物质的技术。
??????? （10）复合混合法：所用材料为一种粉末和木屑。该粉末具有很好的吸油性能，同时它还具有固氮能力、臭味防护、气味跟踪的特点，具有良好的降解能力。木屑为木材加工厂的副产品，主要是起疏松作用。这两种原料混合使用是一种良好的烃类改良剂。使用该方法处理废弃钻井液时，首先要对废弃钻井液进行分离，回收钻井液中的基液，然后才能按上述方法处理。将除去基液后的钻屑与混合料( 粉末和木屑) 充分混合。然后将它平辅在一个大场地，不要压实，而要保持相当的疏松程度； 让它具有足够的氧气和水分，如有必要可在其中通入氧气，添加水； 这样能很快生物降解，同时固氮，成为一种肥料，进入表土层和次表土层，可让植物吸收。经过这样降解后，残留物没有毒性，对环境没有影响，也不会对环境带来潜在的影响。这种在现场处理钻井废弃物的技术使用方便，处理速度快，减少了劳动强度，节约了成本，适用于单独井[4]。