中原油田Y5—1236井钻井液固化试验及分析

李鹏涛

摘 要：随着钻井液体系日益增多，钻井工艺的快速发展，配方变得日益复杂。而中原油田钻井液中都含有重金属、无机碱、无机盐、原油及成品油、高分子有机物等[1]，在自然界液体的冲刷下不间断渗入地层，对周边土壤及水源形成污染，使作用过的耕地长期荒芜不能耕种。当今我国采用较为普遍的钻井液处理方法是固化法[2]。它相对成本低、应用性好、处理量大，适合低成本大批量处理，并且能够消除钻井废泥浆中的金属离子和有机物质对水体、土壤和生态环境的影响和危害，能使CODCr、pH、总铬等主要污染指标达到GB8978-1996《污水综合排放标准》的要求，具有施工简单、速度快、处理效果好、对环境影响小、经济等优点，是一种较为理想的无害化处理技术。

关键词：油田；钻井液；固化试验

1 固化剂配方筛选

1.1 实验仪器与药品

实验仪器：烧杯、瓦林搅拌机（进口）、试模、压力机、一次性塑料杯子等。

实验药品：水泥，粉煤灰、石灰、硫酸铝、无机固化主剂A

1.2 固化实验验方法

结合过去现场施工的经验以及市内实验选择固化剂的原则，我们将把粉煤灰、水泥、石膏作为主剂，聚合氯化铝、固化主剂A以及硫酸铝作为辅剂。按规定的比例均匀混合主剂与辅剂，再与100毫升的废弃钻井液充分搅拌，将液体倒入固定模具中（大小为70mm×70mm×70mm），放置6周，使之成为一个固化体，为进一步了解固化剂的实际效果，我们将对固化体的强度以及浸出液的酸碱值、COD等进行测量，以配出最理想的固化剂配方。

经过大量的配方试验，确定选用以下配方：以7%～8%水泥+45%～46%粉煤灰+35%石膏+6%聚合氯化铝+2%硫酸铝+4%～5%无机固化主剂A组成的复合固化剂（加量以占废弃钻井液体积百分比计）。

2 现场试验与应用

2.1 废弃钻井液性能

试验用的废弃钻井液位为中原油田Y5-1236井的废弃钻井液池，其固相含量28%，密度1.6g/cm3，pH值8.0，API虑失量6.5mL，塑性粘度67mPa·s。

2.2 现场施工用具

（1）挖掘机：型号PC220，九米加长型。

（2）座车斯太尔底盘。

（3）运输车：翻斗车或卡车。

（4）现场指挥车，越野型。

2.3 施工材料

6%～8%水泥+44%～46%粉煤灰+34%石灰+6%聚合氯化铝+2%硫酸铝+3%～5%无机固化主剂A的复合固化剂组成的复合固化剂。

2.4 现场施工程序

2.4.1 准备工作

（1）用现场指挥车踏勘现场，确定井场位置。

（2）将固化剂（散装或袋装）用运输车送至预固化的井场。

（3）用座车将挖掘机背到井场，挖掘机开始工作。

（4）根据井场情况：a.如无水，钻井液面低于地面0.5米以下，可直接用挖掘机在池面加入固化剂，并用挖掘机把固化剂和废钻井液搅拌均匀，然后填土，尽量还原挖平地面；b.如有污水，则将污水拉到联合站处理或拉到其它生产井用于泥浆用水，然后加入固化剂固化填土，对于钻井液接近地面时要扩池，让液面低于0.5米以上，这样才能进行固化工作，否则，把固化剂加入后，上面就无法填土。

2.4.2 固化处理

施工中固化剂应按如下的顺序投加。首先是聚合氯化铝与硫酸铝：作用是破坏废弃钻井液的胶体体系，使胶体体系失稳脱水，并与水发生水化反应，和固相颗粒及有机物发生交联反应，水化物与交联物相互作用形成凝聚结晶体系；其次是无机固化主剂A：作用为形成缩合交联体，提高水化物的稳定性，使水化物能够互相交叉、连接，形成连续的空间网状结构；水泥+粉煤灰+石膏：在石膏的激发作用下，粉煤灰与水泥可以大幅度地提高水化物的结晶速度，使结构的有序度降低，加速固相颗粒和水化物的紧密填充，释放自由水，加速自由水的挥发而提高固化体的形成速度。在投加固化剂时应用搅拌机械搅拌充分，均匀混合，投加一项固化剂一般至少需搅拌5～10min，然后候凝固化。固化体在初凝前进行回填夯实，回填过程中，回填500～800mm深度时，可使用挖工打夯机或振动泵对污泥进行实处理。

现场固化施工工艺流程如图1所示。

2.4.3 试验效果检测

对固化池封存前，应将井场及周边所有的废液材料、废渣、油泥和所有被污染的土壤等污染物进行彻底清理，回填到固化池内与废液一起作固化处理，填平夯实后，拆除剩余池墙，设排水孔。经5～10天的候固化期，固化体达到一定强度后，在固化池上用耕植土进行覆盖，覆土厚度约为300mm。在固化10～20d后，分别于池顶、池深1m处、2m处和分层钻孔取样，每个取样重量不小于250g。在浸出液实验中，取100g样并将之破碎至粒径10～30mm大小，然后浸泡于1L水中，24h后分析浸出液污染物浓度。

固化胚体浸出液检测结果如表1所示。

固化后的固化胚体浸出液经中国石化中原油田公司环境监测中心检验合格，钻井污水达到国家污水综合排放二级标准。

3 结束语

采用固化配方7%～8%水泥+45%～46%粉煤灰+35%石灰+6%聚合氯化鋁+2%硫酸铝+4%～5%无机固化主剂A的复合固化剂组成的复合固化剂可有效处理中原油田Y5-1236井废弃钻井液，固化强度好，固化体浸出液毒性小，能满足国家综合污水排放标准GB8978-1996中的二级标准。

参考文献

[1]王眉山.石油钻井废弃钻井液处理的环境问题[R].北京：石油工业出版社，2008.

[2]余红波，李忠庆，韩志田，等.浅论钻井废泥浆对环境的危害及处理技术[J].科技资讯，2006（4）：148-149.