利用复合固化技术处理油田废弃钻井液初探

摘要：在石油勘探和开采过程中，井场上会留下大量的废弃钻井液和钻屑。这些废弃物存留于井场岩屑池，随着岩屑池的渗漏、溢出、淹没等，会对地下水和地表水产生不良影响，并危害周围生态环境，甚至可能造成污染事故。文章介绍了一种废弃钻井液处理方法，主要从复合固化处理工艺原理、技术特点、现场应用情况等方面做了简单论述，并做了效果评价，具有广泛的推广应用价值。

关键词：复合固化技术；废弃钻井液；零污染排放

中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0029-02

在石油勘探和开采过程中，井场上会留下大量的废弃钻井液和钻屑。这些废弃物存留于井场岩屑池，随着岩屑池的渗漏、溢出、淹没等，会对地下水和地表水产生不良影响，并危害周围生态环境，甚至可能造成污染事故。另外，大面积的废弃钻井液存留在井场，占用了大量的耕地，影响农作物的生长。因此，可以说废弃钻井液处理是长期困扰油田的环保难题。

目前，国际化油气公司都在寻求安全的和造价低廉的实现零污染排放的策略。根据回收再利用和排放方式及目的的不同，国内外对钻井废泥浆的处理有许多种技术和方法，也有各自的特点和适用范围，尽管每种方法都需要耗资，但通过慎重地选用适合于特定钻井泥浆的适用技术，可以达到降低钻井作业成本的目的。各种方法的中心思路都是设法使钻井废弃物的体积得到压缩从而使废弃物的总处理费用大幅度降低。其中以采用固结技术处置应用最受重视，各国投入研究的力量和资金也最多，采用固结技术处理钻井废泥浆具有材料运输量少、施工速度高、同时具有经济、效果好、处理量大等优点，还可利用废泥浆的固结修筑井场基础和道路以及压制类似粘土砖的砌筑材料，是油田环境保护和工业废弃物处理技术中的一条有效的技术途径。

一、复合固化处理工艺原理

废弃钻井液的固化处理是当前采用最多的方法之一，特别适宜那些不宜实施土地耕作处理的废泥浆。根据所用材料的种类，可分为水泥基固化、石灰基固化、水玻璃基固化和复合固化等许多种方法。复合固化处理技术的主要思路是将废弃钻井液及其排弃物与无机非金属胶凝材料进行充分的搅拌混合，经过包封固结处理，形成具有一定强度的固结体，达到其浸出水低于污水排放和土壤标准的目的。

固结钻井废泥浆是利用水泥基固结材料的胶结性能，同时在激发剂的作用下，利用了废泥浆及工业废渣中某些活性物质的潜在胶结性能。添加粉煤灰等惰性材料还可以改善粘土类泥浆过大的塑性，而使固结拌合料便于压实和提高密实度。与水泥土的原理相似，随着添加量的不同，固结废泥浆可以形成固结力学性能有很大差异的土料，但是，一经固结就从根本上改变了固结钻井废泥浆的性质，成为具有水泥石特征的材料，这是因为在固结材料和促凝剂的复合作用下体系中生成了具有水硬性特征的物质。

通过泥浆激发剂、固化剂、稳定剂及骨料的添加，激发并利用钻井废泥浆的潜在活性。根据不同类型的泥浆组分和固化后的强度及承载力要求，通过检测分析后，选择不同组分和掺量的固化材料进行施工，形成适应于不同泥浆组分和不同工程应用要求的一系列处理配方体系。

在现场处理过程中，计量准、拌和匀、碾压实是钻井废泥浆处理的关键步骤。处理工艺如图1所示：

图1 复合固化处理工艺流程

固化处理后的固化物抗压强度（28d）一般为（0.5～1.5）MPa，可用于铺设简易道路或修建井场用。另外，通过废泥浆固结材、稳定剂及骨料的添加、激发并利用钻井废泥浆的潜在活性，使钻井废泥浆成为具有硅酸盐凝胶结构或水泥石结构的建筑材料，进行砌体施工。这样，可以有效地利用废旧资源，变废为宝，具有直接经济效益及显著社会效益。目前，固化处理后的废泥浆已在井场、道路的修建方面取得了初步的应用，从某种程度上解决了回填土的来源紧张问题，降低了施工成本。

如果就地处理，可以将固化后的固化物在原地掩埋，表层覆土，即可恢复土地的复耕性。

二、技术特点

本项目遵循“就地取材、就地处理、以废治废,方便实用”等原则，从而有效的利用了废弃的资源，使有效的资源得到了充分的应用。同时，本课题形成的技术还可以达到对粉煤灰、矿渣、钢渣等工业废渣的处理实现一并解决、综合利用的目的。

在经济技术指标方面，固化处理方法与机械脱水法、注入安全地层或环行空间、化学强化固液分离技术等相比，具有材料运输量少、施工速度高、效果好、处理量大、可综合利用、经济等优点。

三、现场应用情况

自开展研究以来，针对不同的泥浆体系，在现场进行了大量的应用性试验，现以辛50-斜47井为例，将废弃钻井液处理前后的浸出液指标分别进行了检测对比，其结果见表1：

表1 废弃钻井液复合固化处理指标检测对比

该次检测分别对处理前、后的样品，采用自然风干、过筛、实验室浸泡的方法进行前处理，然后分别对72h、144h的泥浆浸出液进行相关指标分析，结果表明：所有污染物指标全部符合国家《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）和《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的要求，满足环保工程要求。

四、处理后产生的固体废弃物对环保的效果评价

必须以客观的、全面的态度来对待废物处理等环境保护工程，不仅要看到它的工程经济方面、也要看到环境工程方面。从科学的观点来看，工业废泥浆处理项目的效益有以下三个特点：间接性——这说明固体废料处理与处置本身带来的直接效益低，而只是间接地使其它相关生产部门效率提高、使社会的经济损失减少；分散性——废泥浆污染的危害涉及社会的各个方面，包括生产、生活、景观和人体健康等，因此泥浆处理的投资效益也会分散于各个方面，不利于企业内部效益的直接获取；隐蔽性——防治污染、改善环境（水源、土壤大气和景观等）、保证生产、方便生活，这些效果往往是人们不易察觉的“无形”福利。人们如果忽略这种福利，必将会付出高昂代价。

油田生产过程中的污染源主要来自三方面：一是钻井生产过程中产生的废泥浆污染；二是在油田开采过程中落地污油造成的污染；三是油田生产采出液（主要污水）污染。其中钻井生产废泥浆液的污染问题是目前急待解决的问题。随着人们的环保意识不断提高以及企业推行HSE管理的要求，企业发展必须重视环保，有关工业污染的政策法律出台并顺利实施，根据相关环保法明确指出谁污染谁治理，所以钻井废泥浆的再利用被摆到了重要位置，工业生产过程中的污染问题越来越引起有关方面的高度重视。钻井废泥浆的处理和有效再利用不仅解决了环境污染，又处理了工业垃圾，是一项功在当代，利在千秋的事业，它对油田的生产的健康发展，对土地资源的永久利用都具有十分重要的意义。

作者简介：郝友才（1957－），男，山东齐河人，石化集团胜利石油管理局黄河钻井总公司质量安全监督站工程师，站长，研究方向：质量管理。