国内外钻井废弃物处理技术

郑清华 邢希金 冯桓榰 谷林 何松(中海油研究总院有限责任公司,北京 100028)

摘要：钻井废弃物处理越来越受到人们的广泛重视。总结和分析了陆地和海上各类钻井废弃物处理技术及方案,并结合具体某油田提出了适用于现场实际的钻井废弃物处理技术,对现场钻井废弃物进行合理处理。关键词：碳酸盐岩;岩屑;废弃物;钻井液;处理方法

0 引言

钻井废弃物一般是指在钻井过程中所产生的各类废弃物,如钻井岩屑、钻井液中的粘土、加重材料、各种化学处理剂、污油等。这些有害物质如果处理不当,会对环境有着极大的污染[1]。我国每年钻井产生的废弃物大约有几十万至上百万立方米,其中有部分排放到环境汇中。这些废弃物浓度高,有害物质多,处理起来相对困难,对环境中的大气、水源、土壤等都会造成严重污染和影响。在这种形势下,钻井废弃物处理技术显得越来越重要[2]。

1 钻井废弃物处理技术

1.1 固化技术

对于钻井过程中产生的废弃物,向其中加入一定量的化学添加剂,使钻井废弃物与化学物质发生一系列物理、化学反应,这样就将污染物质封固在固化物里,防止污染物质进一步扩散转移。水泥、矿渣、石膏、硅酸盐等物质都可以作为固化剂。这种方法适用于各类水基钻井液和油基钻井液。该方法操作简便,完井后进行,能有效治理各种污染物,延缓了污染环境的时间,但是并没有彻底解决污染问题。对于四五千米的井,通常需要一个月左右时间来完成固化作业。

1.2 回填法

回填法分为简易回填法和密封回填法两种,简易回填法是在使用水基钻完井液钻完井施工结束后,用土将钻井液坑填起来,在一般情况下,应当将钻井废弃物置于自然条件下晾晒几个月,一般不超过一年。对于盐水钻井液和油基钻井液的废弃物,适用于密封回填法。密封回填法是在坑的四周周围和坑底需要铺盖一层有机土,再在有机土上覆盖一层极薄的聚乙烯塑料垫层,然后再在聚乙烯塑料上盖一层有机土[3]。

1.3 热处理

热处理通过各种设备对钻井废弃物进行加热处理,将废弃物中易挥发的水蒸气及有机物等分离出来后集中处理的方法。不同设备的处理能力不同,处理后钻井废弃物的含油量小于5％～1％。该方法现场处理效果较好,处理量大,运行稳定。但是能耗较大,现场操作风险也较高,同时拥有较繁杂庞大的控制系统。

1.4 固液分离

固液分离技术是运用物理化学方法,通过机械分离、絮凝、沉降等将钻井废弃物中的固液两相分离的技术。由于在钻井液的废液中,有膨润土、无机盐、化学处理剂、加重材料和钻

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 2019年2月

屑等各种悬浮液,是一种复杂的多种物质组成的难易分离的胶体体系,可以在固液分离的过程中加入一定量的絮凝剂,有利于固液分离。

1.5 超临界流体萃取

目前超临界流体萃取技术主要是采用CO2来进行,即超临界CO2萃取技术。临界流体萃取技术主要是针对废弃的油基钻井液。它是将废弃的油基钻井液与超临界流体混合后,通过化学方法,将废弃的油萃取到CO2中,通过减压后再次析出。萃取后的油可以再循环利用回收,而溶剂可以再次使用。

这种方法对于废弃的油基钻井液处理效果较好,具有明显的优势,除油效率也较高,回收后的废弃油的品质也很高。但是该方法对操作条件和能耗以及运行管理的要求较高,同时一些技术细节有待完善。

1.6 生物处理

向钻井废弃物中加入一定量的可以降解废弃物的细菌和营养物质,通过细菌的生长繁衍以及内呼吸等,来处理掉钻井废弃物中的油污等废弃物。运用自然筛选、基因工程、细胞工程等生物等工程技术可以取得生物处理法所需要的微生物。氧气量、细菌数量、供降解菌新陈代谢必要的营养元素、湿度、温度、酸碱度、盐度等是生物处理技术的主要影响因素[4]。

1.7 岩屑回注

岩屑回注法也分为两种,一种是环空回注法,另一种是地层回注法。环空回注是将钻井废弃物通过注入设备注入到表层套管或生产套管的环空中。机械装备能力的大小影响注入量及注入能力。同时还需要考虑套管腐蚀的影响,如果管道长期遭受腐蚀,一旦损坏则注入液就可能污染水层,造成环境污染。

地层回注法是将废弃的钻井废弃物通过地面处理后,回注到孔隙度及深度合适的地层。用于回注的地层孔隙度要足够大,且注入深度也必须足够大,以免废弃物污染地下水源。

另外还有其它一些类型的钻完井废弃物处理方法如焚烧法、锤磨机技术、离心分离技术、集中处理法、填埋冷冻法等。

2 某油田岩屑处理方案

2.1 某陆地油田的钻井废弃物处理流程

如图1所示,废弃钻井液进入钻井液储存池后经过沉降分离,将固体和液体分离,液体循环再利用。钻井岩屑经过储存池后,通过螺杆输送泵输送到离心机进行固液分离。其中,含油固体经过热解析处理后再循环利用或固化;含油污水经过

图1 钻井废弃物处理流程

污水间处理达标后排放。

[3]王眉山.石油钻井废弃钻井液处理的环境问题[R]. 石油工业出版社,2008年钻井技术论文.

[4]蔡利山.石油钻井废弃物环境污染特征的分析与评价[J].西部探矿工程,2009,15(2):53-57.

2.2 热解析处理过程

如图2所示,加热钻屑至污染钻屑油蒸馏温度,然后保持这一温度,直至除去所有的油。待所有污染物都蒸发后,清除蒸汽、凝析物,将液相分离为水和油。蒸馏出来的油和水可以循环利用,无油固体可通过固化技术进行处理。

上接第27页(文章题目:气相色谱法测定共轭亚油

酸系列产品含量)

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[10]张静妹,陈炳卿,王璇琳,等.共轭亚油酸对入胃腺癌细胞中环氧合酶的影响[J].中国公共卫生,2004, 20(3):1196-1197.

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作者简介：晁红娟(1981-)，女，硕士研究生，研究方向：健康食品配料研发与技术支持。

图2 热解析流程图

3 结语

(1)从源头上控制毒害物质的使用,减少有毒有害钻井废弃物的排放,才能从根本上解决钻井废弃物的环境污染问题。

(2)钻井废弃物处理方式从早期的简单回填到现在普遍使用的固化方式,体现了国内对环保问题的重视和对钻井废弃物的管理日益严格。

(3)行业早期对含油岩屑的处理主要采用焚烧处理,或直接加热(燃烧天然气、柴油)的方法进行岩屑表面吸附油的脱附,该方法温度不稳定,产生的油品无法重新配制油基钻井液。

参考文献：

[1]赵雄虎,王风春.废弃钻井液处理研究进展[J].钻井液与完井液,2004,21(2):43248.

[2] Sor heim R,et al.Oily Drill Cuttings-From Waste to Resource[R].SPE 61273.

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