废弃钻井液随钻处理技术在文96-储13井的应用

刘书权 宋东勇 张小丽 鲍志强

（1.中国石化中原油田分公司天然气产销厂，河南 濮阳 457162；2.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南 郑州 450018；3.中国石化中原油田分公司采油五厂，河南 濮阳 457001）

废弃钻井液随钻处理技术在文96-储13井的应用

刘书权1宋东勇2张小丽3鲍志强1

（1.中国石化中原油田分公司天然气产销厂，河南 濮阳 457162；2.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南 郑州 450018；3.中国石化中原油田分公司采油五厂，河南 濮阳 457001）

针对文96储气库部分新井废弃钻井液处理仍采用的固化法存在泥浆池占地面积大、钻井液干化困难、处理周期长、处理后青苗成活率低、生态环境污染重等问题，提出采用随钻处理废弃钻井液技术，该技术利用机械设备在钻进过程中，同步使废弃钻井液岩屑、污泥、污水分步分离并采用不同方法分类处理。对该技术的工艺流程、设备型号以及具体的施工步骤作了详细的阐述，并将此技术应用于一口新井文96-储13井的现场试验中。应用表明：随钻处理废弃钻井液技术缩短了施工周期，减少了固体废弃物数量，青苗成活率高、有害成分处理效果较好，各项监测指标均达到国家合格标准。

废弃钻井液 固化法 随钻处理法 文96-储13井 固液分离

0 引言

钻井完成后，产生一部分过剩或废弃钻井液，pH值较高，处理不好会对周边的生态环境产生较大的危害［1］。为此，须采取必要措施对废弃的钻井液作无害化处理，使生态环境影响降到最低。笔者拟就以文96-储13井为例，对随钻处理方法处理废弃钻井液作探讨分析。

1 传统处理方法的不足

废弃钻井液主要是由黏土、加重材料、化学添加剂、无机盐、污水、污油及钻屑组成的多相稳定悬浮液，未经处理或处理不好，对周边生态环境产生的重大危害包括：①黏土和加重材料产生的可溶性的Pb2+、Ba2+、Zn2+等重金属离子，能在环境和动植物体内蓄积，对人体健康产生不良影响；②可溶性盐类使土壤盐碱化，进而影响植物生长；③有机处理剂会造成钻井液的COD（化学需氧量）值严重超标，因此必须对钻井液做无害化处理。文96储气库采集的4口井的钻井液废液的主要污染物成分见表1。

废弃钻井液处理方法包括循环使用法、回收再利用法、脱水法、破乳法、回注法、回填法、生物

处理法、固化法、焚烧法和复合混合法等［2-4］。目前现场中应用的主要方法是固化法，即在泥浆池内固化治理后就地掩埋的办法。固化法的处理原理为：向废弃钻井液中加入固化剂，使其转化成类似混凝土的固化体，把有害成分固化在惰性固体产物中。固化过程中，废弃物中的重金属离子生成羟基化合物固定，阻止重金属离子外移，其他污染物由于吸附作用及固化体的网状结构和较小的孔隙通道，限制了其迁移，所以浸出率较低。固化法主要的不足是固化剂用量大，使处理后固化体的体积增加［5］。受到工艺方法的制约，固化药剂与泥浆池的废弃钻井液用挖掘机进行池内搅拌的办法，做到完全达标是非常困难的；就地填埋时，渗出的大量污水仍会对土壤和地下水造成污染。因此，改变废弃钻井液处置的传统治理方式，采取减量、清洁和综合利用的新型技术和措施，对于保护环境、实现清洁生产及满足环保法规要求，具有现实和长远的重大意义。

表1 文96储气库4口井钻井液污染物成分表

2 随钻处理方法

2.1 工艺简述

该方法采用机械设备处理，遵循液屑分离、固液分离、污水处理、净化水达标利用的整体思路，可使废弃钻井液岩屑、污泥、污水分步分离。装置将钻井液脱稳后进行固液分离，滤后水进入污水处理流程，分离出的固相被压成泥饼，待干化后综合利用。

2.2 工艺流程

具体分为：①对随钻出来的岩屑按照设计进行冲洗，分离出水和岩屑；②把已调好pH值并搅拌均匀的钻井液用潜污泵泵入钻井液脱稳反应罐中，并按照小样试验的结果向罐中适量地加入药剂，搅拌均匀，直到罐内的钻井液出现明显的破稳絮凝；③当钻井液脱稳罐中的液面达到四分之三以上的罐体高时，开启压滤机加压泵，把充分脱稳后的钻井液送入压滤机中，滤液送入滤液池中；④随着固液分离装置工作时间的逐渐延长，压滤机中截留的固相越来越多，待压滤机进口压力上升、滤出液明显减少、泥饼成型时，可关停压滤机加压泵，并松开滤板卸泥；⑤设备运转过程中，钻井液脱稳罐会沉积一些泥沙，可以通过排污管线排入泥浆池。流程见图1。

图1 随钻处理法工艺流程图

2.3 处理设备

脱稳及固液分离装置主要由1台厢式压滤机、1台压滤机加压泵、1个钻井液脱稳搅拌反应罐、1台钻井液搅拌机（可调速）、1台污泥提升泵、底座和配电装置等组成，按照不同的处理目标采用不同的撬装组合和处理工艺。设备具体情况见表2。

2.4 具体施工步骤

步骤具体分为：①冲洗、脱屑。先将废弃钻井

液或污油泥通过30～40目的震动筛加水冲洗，去除较大粒径的岩屑或沙砾。②稀释、吸附。将去除较大粒径后的废弃钻井液或污油泥加水稀释到含水率80%以上，泵入搅拌反应罐内搅拌，单位立方污泥先加入20～70kg的吸附沥水剂粉煤灰搅拌均匀，搅拌时间为15～25min；再加入20～50kg氧化钙搅拌均匀，搅拌时间为15～25min，对钻井液或污油泥进行吸附沥水。③破胶破稳、除油。每立方污泥中加入10～20kg破胶破稳剂聚合硫酸硅酸铝铁搅拌均匀，搅拌时间为15～25min，搅拌后利用收油装置将上部浮出的污油进行分离回收。④固结及固液分离。钻井液中的污油分离后，每立方污泥中加入5～10kg的425号以上的水泥搅拌，搅拌时间为15～25 min，将搅拌均匀的污泥泵入带反洗流程的压滤机压滤，并保压5～10min，直到没有滤液排出，滤饼和滤液得以分离。⑤滤饼经中和、脱盐再脱水达到固化利用。打开反洗流程，将上述步骤分离得到的滤饼，先将pH值为2～4的稀盐酸或稀硫酸泵入压滤机反洗至滤液的pH值为6～9，再改用清水继续反洗，待滤出液盐度低于500mg／L时，停止反洗；向压滤机内通入一定压力的压缩空气，用空气压缩出滤饼中的一部分水后，得到含水率为40%～45%的泥饼，可以进行固化利用。⑥脱出滤液经中和、氧化和过滤再处理。将脱出的滤液、酸洗液、反洗滤液混合后，每立方米滤液中先加入pH值为2～4稀盐酸或稀硫酸调节到液体pH值为6～9，再加入含氯量2%～10%的液体次氯酸钙搅拌氧化后，最后加入0.5%～2%破胶破稳速沉剂后，将混合液泵入压滤机压滤，滤出水即可做工业用水回收再利用，经吸附过滤就能达到GB8978－1996污水综合排放标准的三级标准，最后将其排放。

表2 脱稳及固液分离装置配套设备表

3 现场应用及效果

文96-储13井是文96储气库的一口新钻井，该井2496m以上井段采用低固相聚合物钻井液，2496m以下井段采用水包油乳化钻井液。现场施工流程为：设备起运及现场安装→药剂准备及小样实验→调整运行参数正常处理→泥饼监测→回收污水→回填泥饼→铺塑料布→覆土及规格化。为了实现严格的环境保护目标，对设备操作区和泥饼存放区均采取了防渗措施，最大限度地减少了污染。

文96-储13井钻井产生的废弃钻井液应用随钻处理技术，历时40d，处理岩屑约240m3，处理量约190m3，处理产生污水80m3。处理结果同固化法相比，有以下优点：①各项监测指标完全合格（表3）；②固化周期缩短20d左右；③处理后泥饼废量减少到原来钻井液量的40%，处理后青苗成活率为100%，极大地保护了生态环境。

表3 文96-储13井样品监测报告表

4 结束语

随钻处理废弃钻井液技术在文96-储13井上的应用表明，该技术可以减少泥浆池的面积大小，节省占地面积；随时处理废弃物，节省了处理周期；处理效果好，各项指标均达到国家标准，对环保要求严格的地区尤其适用。同固化法相比，不足之处是处理成本较高，制约了其广泛使用，但仍是目前较好的处理技术。随着国家环保要求的提高，随钻处理废弃钻井液技术具有广阔的应用前景。

［1］赵熊虎，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）：43-48.

［2］王眉山，郑毅.中国废弃钻井液处理技术发展趋势［J］.钻井液与完井液，2009，26（6）：77-79.

［3］王学川，胡艳鑫，郑书杰，等.国内外废弃钻井液处理技术研究现状［J］.陕西科技大学学报，2010，28（6）：169-174.

［4］刘竟成，刘讯.油田钻井液技术及其废弃液的处理［J］.油气田地面工程，2008，27（1）：56-57.

［5］龙安厚，孙玉学.废钻井液无害化处理概况［J］.西部探矿工程，2003，82（3）：165-168.

（编辑：蒋龙）

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2095-1132（2014）01-0034-03

10.3969／j.issn.2095-1132.2014.01.010

2013-08-17

2014-01-02

刘书权（1972-），高级工程师，从事采气工艺工作。E-mail：zylsq@sina.com。