废弃钻井液处理技术探讨

田　野大庆油田钻探工程公司钻技一公司

废弃钻井液处理技术探讨

田野
大庆油田钻探工程公司钻技一公司

石油是人类赖以生存的能源，但其整个产业链对环境都存在不同程度的破坏和污染。钻井过程中已经被使用过的废弃钻井液就是石油行业中的主要污染源。本文主要对废弃钻井液的组成、来源及处理方法进行了研究探讨，并提出了几点意见及建议。

钻井；钻井液；废弃钻井液

石油行业存在较大环境污染，从钻井固井完井、油田开发、集输储运，再到炼化都会产生固相、液相、气相以及各种复杂的混合污染源。如果不进行处置，任由其随意排放到自然环境当中，会产生极大的危害。钻井过程中已经被使用过的废弃钻井液就是石油行业中的主要污染源。

随着钻井液技术的不断发展，其种类不断增多，添加的化学成分也越来越多样化，有些成分对人和环境都存在毒害。据不完全统计，我国钻井液的水泥外加剂200多种，而化学添加剂更是多达上千种。另外，随着钻井技术的不断进步，井越钻越深，之前无法开采的复杂层也开始钻进，钻井液用量就在不断的增大，使用后的废弃钻井液的用量也就在不断增多。完钻井深在3000至4000米的一口普通油气井，其从钻井到完井之后的废弃钻井液体积约为300立方米。我国每年因石油钻井排放的废弃钻井液约为100多万立方米，而这其中，有一半未经任何处理就被直接排放到自然环境中，严重影响生态。

1、钻井液概述

钻井液在钻井工程中基本作用是通过流体动力携带岩石碎屑出井眼，防止卡钻，从而保证钻井的顺利进行。钻井液的合理滤失性可以保持井壁的稳定性和地层压力的平衡，防止井喷或者井壁坍塌。另外，钻井液进入井眼内还可以给钻头和钻杆进行降温、润滑，使钻井过程更加顺利。

鉴于钻井液的各项功能，其在钻井工程中占有举足轻重的地位，石油界对钻井液的研究也越发深入，种类的划分也逐渐精细。国外对钻井液的划分一般依据密度、固相颗粒含量、钻井液与黏土的水化作用、流体介质。而这其中，根据流体介质分类可分为水基型、油基型、气体型、合成基四种，目前现场应用的大部分为液体类水基钻井液。

虽然我国钻井液技术与国外发达国家存在较大差距，无论在理论研究还是实践应用上都相对薄弱，但也取得了较大的进步，未来将在强化井壁、复杂条件井、新型体系处理剂、油气层保护和废弃液处理这几大方面进行发展研究。油气是废弃钻井液处理方向，随着行业上对环保的要求，这一方向将更加重要。

2　废弃钻井液概述

2.1组成及来源

陆上钻井一般将废弃钻井液存储于泥浆坑内，经过一段时间沉淀，上层就会形成钻井废水层，下层是遗弃的钻井液和钻屑，这里将它们统称为废弃钻井液。[1]其特点是p H值较高，固相含量较高，体系为多相胶体-悬浮体，一般由加重原料、化学试剂、黏土、含油污水、钻屑等成分组成。

除了废弃钻井液本身，废水的又一主要来源是生产用水。实际的钻井过程中，废水主要由以下渠道产生。散落及废弃的原始钻井液、柴油机、水刹车等机械设备运行、震动筛钻台钻具等设备冲洗、岩屑吸附、固井等相关工艺以及钻井事故。

2.2对环境的影响

我国大规模开发的是陆上油气田，钻井完井固井后，废水和废弃钻井液露天排放于排污池中，必然导致一定程度的渗漏或者溢出，进而对水质产生污染。另外，我国陆上油气田的开发有的位于农田里，有的建立在草原上，严重危机植被、农作物生长。若在海上开采，很多情况下直接排放到海中，对海洋生物生态和港口资源产生严重危害。

根据当前研究，废弃钻井液生态的影响表现在使土壤板结，植物难以从土壤中正常的获取水分，无法正常生长，这主要是由大量的盐分和钠离子造成的。另外，重金属离子在土壤中存在扩散、运移现象，对饮用地下水存在一定程度的影响。

3　国内外处理方法现状

对于废弃钻井液的研究，国外的欧美国家起步较早，主要针对毒性、环境影响和处理技术三大方面。我国的中国石油大学（北京）等高校、辽河等油田分别做了理论研究、现场试验工作，并取得了适合我国油田的适应性成果。

目前国内外主要处理废弃钻井液的方法有：有坑内填埋、土地耕作法、注入安全地层法、固化处理法等[1]。

坑内填埋法，顾名思义，就是将废弃钻井液排放在一定体积的储存空间内，通过重力分异作用进行自然沉降分离，处于上层的液体达标后排放，下层物质干燥就地掩埋再恢复存储空间的地貌。这种处理方式费用低，对地下水污染少，含盐量较少的水基钻井液的废弃处理可用此法，但毒性较大的废液的处理不可用。

土地耕作法在我国使用已久，但是在美国等发达国家禁用，这主要是考虑到Cl离子浓度对土壤的影响，即便研究已经表明，在一定的范围内部影响作物生长。该法就是将废弃的钻井液直接与土壤按一定比例均匀混合，有机物通过微生物降解后视为普通土壤进行正常的作物种植。

注入地层法通常选择适宜的废弃井进行处理，技术关键是“安全层”。这种方法是将废弃钻井液直接注入井眼或者地层，对地层要求较高，需为渗透率层，费用相对较高，应用较少。

固化法就是加入一定量的固化剂，使废弃钻井液直接转化为固体，并具备一定的胶结程度，就地填埋或作他用。此法技术较为成熟，国内外的利用率都较高。

4　结论及建议

（1）随着国家对环保的日益重视，以及废弃钻井液对环境和人类存在的客观危害，钻井液及废弃钻井液的研究将成为钻井工程中不可忽略的部分。

（2）在现有的废弃钻井液的处理方法中，固化法相对来说技术成熟，费用低，对环境的危害最小，可大力推广。

（3）在理论研究的同时，应加强现场试验应用及配套设施的完善，同时进行环境评价工作。

[1]张祎徽.废弃钻井液无害化处理技术研究.2007