浅谈川西地区钻井废弃物处理模式

刘 伟

中石化西南工程公司油田工程服务分公司 四川 绵阳 621000

1 钻井废弃物处理现状

目前钻井废弃物处理技术主要有固化、固液分离、转化水泥浆技 术、注入安全地层、生物处理、循环使用、土壤耕作、热处理等方法。川西钻井废弃物治理遵循“减量化、无害化、资源化”的原则，历经 近二十年的实践与探索，已经形成一个相对稳定的技术体系。当前区 域钻井废弃物治理主要包括集中和随钻不落地处置两条工艺技术路线，通过处置将钻井废弃物分离为液固两相，液相的压滤液进行集中预处 理后回注孝蓬101井组，固相的泥饼进行集中填埋或综合利用，实现了钻井废弃物的合法合规处置。

1.1 集中固化处理工艺流程 集中处置工艺适用于当地环保要求较高、地下水网较复杂、地表水层较浅、钻井相对集中、作业周期长的区域，在油气田中心选址建立集中处理站(譬如川西地区修建了袁家固废处理站)实施钻井废弃物集中处置。其基本方法是在井队泥浆循环罐外侧摆放专门的泥浆收集储存罐收集来至振动筛、除砂除泥器和离心机产生的废弃物泥浆，当废物达到一定数量时通过槽车拉运至集中处理场处理，通过“筛分-化学脱稳-固液分离”等过程将钻井废弃物分离为泥饼和压滤液，工艺见图1所示。压滤废水经过“混凝-多介质过滤-超滤”处理水质满足《气田水回注方法》(SY/T6596-2004)标准后产水回注孝蓬101井组。集中处理站功能布置包括泥浆存放池体、处理系统、污水处理系统、药剂存放区、固化土临时存放场等。

1.2 现场废弃钻井液随钻处理流程及工艺 该工艺的原理是钻井现场采用物理及化学方法，将废弃钻井液在分离装置的作用下实现固液分离，其中分离出的固相转运至砖厂或水泥厂综合利用。分离出的废液经污水处理系统后再利用或达标排放。由于该处理方法配套设备随石油钻机单井配套使用，一般需配置成套的收集、输送、分离、处理设备，一次性投资较大，单井摊销成本费用相对较高。不落地处理具体流程为:钻井废弃物通过滑槽及螺旋输送机收集入接收罐，再泵送到脱稳反应罐中，以集中处置药剂配方基础，以现场小试为依据，向脱稳反应罐投加破稳药剂，确保脱稳反应充分进行，脱稳的钻井废弃物泵送入压滤机中进行强制固液分离，泥饼卸料后由皮带输送机或螺旋输送机输送到泥饼临时堆放池罐，定期用挖掘机运送到泥饼堆放区或直接用车辆拉运到最终处置场。

2 川西地区钻井废弃物随钻不落地及集中治理实践

2009-2017 年间川西地区全部钻井施工均采取了集中处置的方式，9年累计处置钻井废弃物127.3万方，年均处置量14.1万方，其中2012-2014年“大会战”期间废弃物产生量达到历史最高峰，超过了20万方/年，近几年伴随石油行业周期性低迷废弃物年产生量降低到了7-10万方的水平，钻井废物治理量如图3所示。随着气田开发范围的扩展，部分新开井距离集中处理站的距离不断增加，导致钻井废物运输费用的剧增。因此，从2018年度开始区域开始推行随钻不落地施工，截止目前投入设备14套，完成了治理22井次，正在施工10井次，累计完成钻井废弃物治理4.1万方；钻井废弃物集中处置和随钻不落地处置核心工艺相同，处理效果相当。两种工艺处置后泥饼浸出液中重金属含量均低于《污水综合排放标准》(GB8978-96)标准一类污染物排放限制，COD低于400mg/l，石油类含量小于5mg/l，处置过程COD去除率达到80%以上，证明了两种工艺均适合区域工况。但是因受到运行规模及现场条件的影响，两种工艺在运行成本和处理质量方面也存在一定差异。处理质量方面差异主要体现在随钻不落地处置因为对进料均质缓冲作用有限，从而导致工艺质量稳定性不如集中处置，主要体现在随钻不落地工艺含水率普遍较集中处置偏高，含水率波动偏大，如图所示。

3 随钻不落地与集中处置的经济分析

受运行规模及现场条件的影响，两种工艺施工运行成本存在较大差异，主要影响因素包括运输距离、设备和机具的利用率、人员的利用率及现场设施建设等。集中处理的优势在于处理规模化从而形成较低的运行成本，而其劣势在于废物运输由两段构成，可能产生高额的运输费用；随钻不落地处置的优势在于废物运输一次完成，固液分离后泥饼直接拉运填埋场或者综合利用点进行最终处置，而其劣势在于固液分离过程中较低的人员、设备、机具利用率导致固液分离施工成本过高，以2018年度完成治理的中江县境内的江沙203-6井和广汉市境内的什邡2井为例，该两口井均具有一定的区域代表性，江沙203-6井距离砖厂较近，因此实际施工中固液分离产生的泥饼拉运砖厂进行综合利用。什邡56-2井距离水泥厂较近，固液分离产生的泥饼拉运水泥厂进行协同处置，通过计算集中处理工艺包括两段固废的运输，钻井废物收集到集中处理站运输费用为12.9万元，泥饼和废水运输为8.3万元项目，合计运输费用为21.2万元，非运输部分(主要为固液分离作业费)费用为30.5万元。而随钻不落地处置过程中运输费用为9.76万元，仅为集中处置运输费用的46.25%，说明采用随钻方式确实能降低处置过程中的运输费用。但是在非运输部分的费用中随钻处置的费用高达59.39万元，较集中处置高94.7%。因此导致单井随钻不落地处置费用较集中处置费用高约33.7%。

两种处理方式泥饼含水率对比图

由表可知，同一井的两种处理方式集中处理工艺钻井废物收集到集中处理站运输费用为2.2万元，泥饼和废水运输为2.34万元项目，合计运输费用为4.54万元，非运输部分费用9.14万元。而随钻不落地处置过程中运输费用为3.6万元，为集中处置运输费用的79.3%，同样说明采用随钻方式确实能降低处置过程中的运输费用。但是在非运输部分的费用中随钻处置的费用高达25.62万元，较集中处置高180.3%。因此导致单井随钻不落地处置费用较集中处置费用升高约113.6%。由此可见浅井因为设备基础建设、雨棚搭建、设备搬迁等一次性费用在总费用中比重较高，导致随钻不落地施工方式更不经济。

对于中江区块而言，以江沙203-6为例，非运输部分集中处置费用为59.39万元，而随钻不落地处置费用为30.52万元，非运输部分费用差额为28.87万元，按照固废量2300吨，运费0.8元/t.km计算，该费用折算为运距是156km，砖厂距离集中处理站为45km，而且砖厂在中江区块到集中处理站间的运输路线上，集中处置较随钻不落地处置运输距离增加90km，也就是说井场距离砖厂66km或集中处理站111km时，集中处置和随钻不落地处置费用相当，当井场距离集中处理站距离大于111km时随钻不落地处置更经济，小于该距离时集中处置方式更经济。而对于什邡、广汉、绵竹区域的井场，运输费用占处置总费用的比例更低，其处置费用相当时运距将大于111km，川西区块布井相对集中大部分井场距离袁家固废处理场距离小于100km。进行费用测算的两口井在废物产生量、最终处置方式上均具有较为普遍的代表性，因此可得出川西区块绝大部分井采用集中处理的方式运行成本更低的结论。