钻井液废弃物影响及处理研究

赵强

西部钻探钻井液分公司川渝项目部 重庆市 402160

摘要：近年来，我国的钻井工程建设不断增加，钻井液的废弃物处理工作也越来越受到重视。石油和天然气勘探开发过程中产生的第一大废弃物是采出水，第二大废弃物是钻井液和岩屑。如不加以妥善处理，大量的钻井液废弃物将会对人类的生存环境造成严重影响。因此有必要对钻井液废弃物的相关问题进行研究，从而减少钻井施工对人类和环境的影响。本文就钻井液废弃物影响及处理进行研究，以供参考。

关键词：钻井液；废弃物；处理

引言

随着环保要求的提高，国家及各地相继颁布了防治船舶污染海洋环境管理条例（国务院令第561号）及国家海洋局印发《关于建立渤海海洋生态红线制度的若干要求》，对排海污染物的控制更加严格。对海上钻探作业提出了更高的要求。因此对海上油气钻井所涉及到的废弃钻井液和钻屑的排放有着更加严格的规定和限制。根据相关规定，渤海属于一级海域，钻井作业中使用的油基钻井液和相应的钻屑禁止向海洋直接排放；在油层中钻进的水基钻井液和油层钻屑也禁止向海洋直接排放。现在海上钻井非储层段水基钻井液还允许直接排入海中，但从保护渤海湾生态环境来看，所有海上油气钻井所涉及到的钻井液和钻屑要做到“零”排放，这就要求寻找更加合理的废弃物处理方式。

1油田钻井废弃泥浆的来源与主要危害

废弃泥浆主要是在石油天然气挖掘、开采等过程当中产生的混合物质。钻井作业必须使用到钻井液，钻井液在钻井作业中的主要作用为滑钻具、保护钻井内壁、清洗钻井井底等，但是正常操作下作业结束后，会造成大量的废弃钻井液遗留，但是由于石油开采地区的特殊性，开采地点一般都为较为荒芜的地方，不能直接排放后经过专门废水处理，使得所有废弃物几乎全部残留在废弃泥浆储存坑当中，使得废弃泥浆储存坑中会有不止钻井液等有害物质。这些有害成分主要为各种类型的废弃油料、各种有机与无机盐、重金属元素等，并且无法被环境直接降解，这些有害物质一旦处理不慎就会造成环境的负担，对人类产生危害。

2钻井液对施工人员及环境的影响

2.1钻井液对施工人员的影响

施工人员在作业过程中由于长时间接触钻井液及相关处理剂，会对其健康造成潜在的风险。钻井液对人体最常见的健康影响是造成皮肤刺激和接触性皮炎，其他影响包括头痛、恶心、眼睛刺激和咳嗽。主要的接触方式是：吸入气溶胶和蒸气、皮肤接触。主要的接触发生在钻井过程中，如取样、维护、检查等过程中工作人员均会接触到钻井液。施工过程中使用钻井液固控设备，也会进一步增加人体接触钻井液的频率和程度。钻井液的温度、流量和粘度也会影响工作现场的有害物浓度。为了减少钻井液对施工人员的身体伤害，需要考虑从以下几个方面着手进行控制：①减少钻井液中有毒有害物质的使用，从而降低在钻井作业期间对施工人员的伤害；②使用低毒钻井液或水基钻井液也可以减少致癌物的伤害；③对施工的工作场所进行优化设计，例如设计并使用通风系统和钻井液密闭循环系统，从而最大限度地减少施工人员在有害环境中暴露的程度；④通过进行空气质量监测和施工人员健康监测来评估施工环境对人类健康的影响程度，适当地调整工作时间也有助于减少潜在的接触。⑤加强个人防护，如使用防护面具、橡胶手套、防溅护目镜、橡胶靴和工作服等，防护设备是对劳动力进行保护的最后一道屏障，也是非常重要的一个环节。

2.2合理选用泥浆体系以及进行泥浆的循环使用

科学合理选用最适合的泥浆体系，最终得到污染程度最低的泥浆处理产物。首先，在石油开采表层钻作业进程中，用清水型泥浆保护地表浅层的水源安全，尽可能降低对浅层淡水的污染可能性，因此要最大程度地降低有害添加剂的使用。其次，合理使用闭合式泥浆循环系统，在开采过程中离不开钻井液的使用，但是钻井液是废弃泥浆的污染源之一，因此要对采用子循环系统对钻井液进行性能净化处理，降低因钻井液稀释而不断加药的情况发生次数，降低泥浆中钻井液的占比。并且要增强泥浆的循环利用，使得处理后的泥浆能够被重复使用或者合理回收，降低泥浆污染程度达到可持续发展状态。

2.3废弃物筛分处置

筛分处置设备是对钻井废弃物大颗粒固相与液相的分离处置，原理是设备在高频振动条件下，产生激振力，迫使物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业。为了验证振动强度、筛网孔径对物料筛分的影响，在厂区取样进行室内实验分析，探索不同条件下对物料的含水率、物料粒径的影响。

2.4钻井液选择

对于一些环境敏感地区，虽然合成基钻井液的成本要高出柴油基钻井液很多，但由于合成基钻井液的排放要求相对较低，在处理成本方面远低于柴油基钻井液，因此综合成本有较高的优势。和油基钻井液相比，水基钻井液同样会产生大量的废弃物。Burke和Veil的研究表明，在使用水基钻井进行钻井施工时，每口井需要排放5000~30000桶钻井液废弃物。另一方面，使用油基钻井液进行钻井施工时仅产生2000~8000桶的钻井废弃物，这主要是因为油基钻井液的成本较高，因此通常被回收再利用而不是直接排放。在某些情况下，成本较高的水基钻井液会被回收利用，但大多数水基钻井液仍然是排放处理。此外，使用油基钻井液施工的井径更为规则，井壁坍塌剥落的情况较少，相应的固体废弃物也较少。合成基钻井液是在20世纪90年代开始被广泛使用的，其目的是最大限度地减少钻井废物的数量和减少对环境的影响。合成基钻井液已经被证明是一种非常环保的钻井液，并且其具有良好的钻井性能，是替代油基钻井液的最佳选择之一。

2.5提高泥浆处理的有效性

泥浆处理有不同的方式，主要包括直接排放、注入安全地层、集中处理、回填、坑内密封、土地耕作以及固化处理等。泥浆处置主要的处理技术也有各种类型，包括MTC技术、化学强化固液分离以及海上钻井废弃泥浆的处理等。这些处理方式与处理技术都是根据处理剂的不同、处理现场的不同以及处理所需要的效果不同进行分类，因此在众多的方式与技术中应该做出做合适的选择才能达到最好的处理效果。

2.6废弃物管理

钻井液废弃物的管理要根据钻井施工现场的要求和条件来制定。虽然零排放是钻井废弃物管理的最终目标，但实际工作中，需要综合考虑经济性、适应性和可操作性。尤其是海上钻井过程中，由于天气的变化，将钻井废弃物运输到陆地上进行处理，是一项非常大的挑战。因此，在北海、阿拉斯加、墨西哥湾、加拿大、委内瑞拉和印度尼西亚等地区，钻屑回注是首选的处理方式，随着技术的进步，目前一口井的回注量已经超过了一百万桶。虽然岩屑回注可以实现零排放，但是并非所有的地层都适合采用岩屑回注的方法进行施工，在施工前要进行整体评估和模拟，从而避免意外泄漏事件的发生。

结语

针对减量化后水基废弃物设计了一套完整的处置工艺，采用高频筛分、高速离心、耐盐破胶分离、液相无害化处置等工艺组合，实现陆地的无害化处置。对传统处置流程进行了技术提升，实现钻井废弃物从收集到处置的全流程服务并降低了处置成本。但是针对目前的处置方式，后续还需探讨如下方面，以实现终端的最优处置。

参考文献

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