简析水基钻井废泥浆及钻屑处理现状

马文翠 袁新 孙恩呈 张静 李乾

摘 要：本文介绍了水基钻井废泥浆及钻屑的资源化利用现状，主要包括直接排放法、就地掩埋法、固化处理法及固液分离法等。结合当前技术针对性地提出了几种资源化利用途径，包括固化后资源化利用、制砖及制备滤料等，为今后更深一步实现水基钻井废泥浆的资源化利用提供一定的研究基础。

关键词：水基钻井废泥浆;钻屑;资源化利用

1 水基钻井废泥浆后期处理现状

自上世纪70年代以来，美国、前苏联、加拿大和中国的一些研究部门围绕着如何处理钻井废弃物进行了大量的研究工作，找到了一些处理钻井废泥浆的方法：如固液分离法、环空或地层注入法、土地分散耕施法、干燥焚烧法、化学固化法、生物降解法、转化为其它用途等。目前，国内油田对废弃钻井泥浆治理研究主要集中在后期处理上，如直接排放法、就循环使用法、固化处理法及固液分离法等。

1.1 直接排放法

废弃钻井泥浆部分可直接排放到环境中。但只限于那些低毒或无毒、易生物降解的钻井废弃物，如水基钻井泥浆，矿物油基钻井泥浆回收基液后剩余的废弃物、合成基钻井泥浆和钻屑等。

1.2 循环使用法

有些废弃钻井泥浆、废水、废材料等可循环使用。水是最有可能被循环使用的，例如从钻井泥浆中分离出来的废水可以收集后再循环使用。生产水经过处理后再注入井内以平衡井内压力，也可用于重油的处理。要求安装的设备能便利地使用可重复利用的废材料，例如安装循环系统以便收集溶剂和其它能够收集的材料并在井场重复使用。有些暂时废弃的钻井泥浆（如改变钻井泥浆的密度、粘度等处理的一部分钻井泥浆）在适当的时候又可以在该井使用，或运到另一口适合的井上再使用。

1.3 化学强化固液分离法

配制泥装用的膨润土本身具有很强的水化能力，此外由于钻井泥浆中又加入了大量的各种护胶剂，致使废弃钻井泥浆体系中具有表面活性的固体比普通污泥要高很多，废弃钻井泥浆脱稳的难度也就大大增加了。通过加入各种化学处理剂破胶剂改变钻井泥浆的物理、化学性质，破坏钻井泥浆的胶体体系，促使悬浮的细小颗粒聚结成较大的絮凝体，再由过滤、离心等机械手段达到固液分离的目的，这种方法就称为化学强化固液分离。

1.4 回填法

废弃钻井泥浆在储存坑内通过沉降分离，上部清液达到环保标准后直接排放。剩余部分经干燥后（并不一定要完全干燥，只要到一定程度就行），在储存坑内就地填埋，但必须保持顶部的土层有厚，然后恢复地貌。这种方法不失为一种处理低毒和无毒废弃钻井泥浆的好方法，但不能用于毒性較大的废弃钻井泥浆的处理。石油环境研究委员会对填埋在坑内的钻井废弃物通过中子探针、测渗计、真空萃取湿度杯和石膏阻塞剂在坑周围设点，就地表水和受辖射的土壤进行了跟踪研究。结果发现该方法对地表水和受辐射的土壤有很大的影响，所以回填法必须要慎用。

1.5 填埋冷冻法

在比较寒冷的地方，废弃钻井泥浆和钻屑可以注入冻土层，将这些废弃物永久地冷冻在冻土层中，这样就不会发生迁移造成环境的污染。在美国阿拉斯加州的北斜坡地区使用该方法，在该地区通过使用废弃物处理设备已成功地将钻井废弃物注入到深的地下冷冻层，并跟踪了它的潜在污染情况，发现结果非常理想。虽然钻井废弃物具有一定的温度，注入到冷冻层后对里面的温度有影响，但是这个影响很微弱，不会使冷冻层的冷冻物融化，相反可以将废弃物永久冷冻起来而不让其发生迁移。在适宜的区域用该方法处理钻井废弃物是很好的。

1.6 运至指定地点集中处理法

废弃钻井泥浆中的部分废弃物在井场不能当场处理也不能直接排放，必须运出井场到某指定地点集中处理。这主要是针对那些毒性比较大、用常规方法处理会严重污染环境，也没有合适的处理方法的废弃钻井泥浆。现在很多的油田采用“不落地”的收集方式，集中处理或者转运后集中处理。

1.7 生物处理法

生物处理钻井废弃物的方法有许多种。微生物降解法是利用微生物将有机长链或有机高分子降解成为环境可接受的低分子或气体，使用该方法的困难是如何选择合适的微生物菌种和载体。生物絮凝法是在废弃钻井泥浆中加入特殊的微生物，使一些高分子有机物絮凝并且沉积下来，可用于钻井废水的处理。该方法中所用微生物必须是通过自然蹄选或诱变培育及基因工程、细胞工程技术获得的特种微生物。这些微生物同时还可以对某些有机物进行降解，如邻、间、对苯酚就可以在这样的微生物作用下发生生物降解。

1.8 固化法

固化法是向废弃钻井泥浆中加入固化剂，使其转化为土壤或胶结强度很大的固体，就地填埋或作为建筑材料等。该方法能够消除废弃钻井泥浆中的金属离子和有机物对水体、土壤和生态环境的影响和危害。该方法现在被认为是一种比较可靠的治理废弃钻井泥浆污染的好方法。对于治理难度最大的COD、Cr6+、pH值和总铬污染最为有效。根据固化浸出液毒性测定，达到国家工业废水排放标准，对于含水量最高的废弃钻井泥浆，可以结合固液分离技术，以取得最佳的处理效果。适用的钻井泥浆体系主要为膨润土型、部分水解聚丙烯酰胺、木质素磺酸铬、油基钻井泥浆等。现在对废弃钻井泥浆的固化已有许多成熟的技术，可用于不同废弃钻井泥浆的固化。

2 结论

以上分析表明，传统的废弃钻井泥浆的处理技术都存在自身的局限性，回收利用只能回收利用废弃泥浆的一部分，不能回收的部分也是存在环境隐患需要处理的;直接排放法、回填法、回注法、集中处理法、填埋法、处理不彻底，存在很大的环境隐患，并没有解决环保问题;生物处理法对微生物的生存环境条件要求很苛刻，固液分离法工艺复杂、设备要求高、处理费用高，其推广应用受到了限制;固化法虽然能有效的控制废弃泥浆中的污染物，但是固化后的泥浆也是需要地点堆放，无法进行资源利用的。同时，这几种废弃钻井泥浆的处理方法还有一个共同特点，就是错过了预防和控制污染的环节，也没有系统性，对废弃钻井泥浆中的有价值成分也未加以利用，难以满足石油钻井清洁生产的要求。