油田废弃钻井液无害化处理技术

方圆 (中海油田服务股份有限公司油田化学事业部上海作业公司，上海 200335)

0 引言

随着石油产业的发展，废弃钻井液的处理问题逐渐受到了人们的关注。我国是石油开采大国，每年会产生大量的废弃钻井液，受技术和场地的影响，大多数油田的废弃钻井液都直接排放到环境当中，对环境危害极大。出于环境保护的需要，废弃钻井液的无害化处理日渐迫切。如何降低废弃钻井液的环境危害，做到无害化处理，是摆在广大石油开采企业面前的一大难题。

1 油田废弃钻井液无害化处理的重要性

1.1 可持续开采的需要

废弃钻井液主要成分是由构成矿井液的水、泥、抑制剂、加重材料以及开采过程中产生的矿屑、油类、重金属、污染物组成，其成分复杂，处理困难【1】。伴随着石油开采的进行，大量的废弃钻井液逐渐累积，对开矿企业的废弃钻井液存储设施和堆放场所带来了巨大压力，如果不能及时地处理这些废弃物，会严重地限制开采工作，限制企业发展。对废弃钻井液进行无害化处理，可以有效地降低开采企业的处理成本，节约存储场地，提高生产利润，促进企业可持续发展。废弃钻井液中的固化物还可以通过处理，用于道路铺设和房屋建设，提高资源的重复利用率。

1.2 环境保护的需要

环境保护是我国一贯坚持的发展路线，对各类生产活动有着相关要求，在重工业企业的排放标准上面有着严格的规定。废弃钻井液含有大量的有害物质，会对其堆放地区的水资源产生污染,对地表水和地下水都会有较大影响，严重威胁附近居民的饮用水安全问题。此外，废弃钻井液中含有大量的重金属和有害元素，在渗入地表后会被植物吸收，在这附近生产的粮食蔬菜都会含有重金属和有害物质，长期食用这些有害的粮食蔬菜，重金属和有害元素会在人体内积聚，对人体健康造成巨大危害。废弃钻井液不仅会危害环境，也会占用大量的耕地和建设用地来储存这些废弃物。随着保护环境和可持续发展的需要，废弃钻井液的无害化处理必须得到重视。

2 油田废弃钻井液处理方法

2.1 固化处理法

固化处理法指的是向废弃钻井液中加入固化剂，将其转化成固体物质，将其填充到矿坑中，回填土地，或者用于道路和房屋的建设。固化处理法分为物理固化和化学固化两种。物理固化是指将废弃液进行过滤，去除废水等液体后将废渣进行风干后回填或再利用，缺点是会污染空气和存放地土壤。化学固化是指采用有机物或者无机物对废弃液进行转化和降解，从而形成固化物【2】。有机处理方法主要是通过有机固化剂对废弃物进行处理，具有危害小的特点但是成本较高。采用无机物处理废弃物，主要是使用水泥、石灰等常见材料进行固化，优点是成本低，固化效果好，但是处理不够彻底，对后续的运输处理工作要求较高。

2.2 循环处理法

循环处理法是将废弃钻井液进行过滤筛选，将废弃液中有用成分提取出来，再适量地添加补充钻井液需要的添加剂，重新运用到下次的钻井任务中去，这样不仅可以节约废弃液处理成本，还可以对资源进行再利用，节约资源。废弃液经过处理，其二次循环利用率可以达到七成以上，可以极大地节约新矿井的矿井液生产成本，提高企业经济效益。循环处理法，虽然可以很好地节约资源，但是对于过滤技术和运输水平要求较高，要根据矿场实际状况进行选用。

2.3 微生物处理法

微生物处理法是指运用微生物的降解作用将废弃钻井液中的有机物进行降解转化成无机物。通过检测废弃钻井液中的成分，有针对性地加入降解微生物，对废弃物进行自然降解。降解后的废弃物还可以进行资源再利用。该方法操作简单，成本低，绿色环保，是现阶段广受石油开采企业欢迎的油田废弃钻井液处理方法。

2.4 固液分离法

固液分离法是指采用适量的破凝剂将钻井废弃液中的混合体进行固液分离。将钻井废弃液分离成絮状物和固体物以及废水，再进一步进行二次处理。固液分离法是一种分类处理方法，根据废弃液中各类物质的特性，进行分化处理。固液处理法虽然可以有效地将各类物质合理地进行分化，但是对固体物还需要进行后期固化处理，对于废水也要进行除色和净化工作，对企业的设备和技术具有较高的要求。

2.5 破乳法

有的钻井液本身是乳状液，同时钻井液在钻井过程中由于水和油的混合转动，也会形成黏稠的液体。这就给废弃钻井液的处理带来了巨大的困难，由于其特殊状态，很难进行封闭储存，大多数情况是就地存放，严重地污染了环境，所以对于乳状钻井液，就必须实施破乳，这一过程被称为破乳法。破乳可以用常规的加入化学剂的方法,利用化学剂的特殊作用破坏钻井液结构，如利用电解质所带正负电荷的不同，或者通过加入降黏剂和破凝剂等化学制剂降低钻井液的黏度，破坏钻井液的乳状结构【3】。但这些方法由于需要使用大量的化学制剂，不仅增加了处理成本，如果选择的破凝剂不合适，还会造成更多的二次处理问题。

3 油田废弃钻井液无害化处理发展趋势和展望

3.1 从源头管控

废弃钻井液的前身是钻井液，要想更好地处理油田废弃钻井液，就要从源头上进行把控，采用高性能的水基钻井液，减少油基钻井液和其他钻井液的使用频率，推广清洁生产。采用高性能的水基钻井液，可以有效地降低废弃液中油料、重金属和有毒物质的含量，降低油田废弃钻井液的危害。钻井设备方面，采用固控效果好，使用效率高的钻井设备。好的钻井设备不仅可以提高生产效率，增加经济效益，还可以改善井下环境，降低钻井废弃液的污染物含量。国家要严格制定钻井液使用标准和排放标准，在采矿前要要求企业先建立起完善的废弃液处理系统，保证企业具备合格的废弃液处理能力，防止后续处理能力不足，造成废弃钻井液处理不当，影响企业生产和环境保护[4]。

3.2 提升固化处理能力

油田废弃钻井液的主要处理方式便是固化处理方式，如何提升固化处理能力，要求企业加强前期的规划建设，预留好固化处理的场地。在固化物方面要做好甄别，不能将有危害的废弃液露天堆放，危害空气和土壤水质。在化学固化方面，采用经济型的固化材料，控制成本，积极开发新型固化材料，提升废弃钻井液的固化作用。采用破胶絮凝-固液分离的方法，该方法是在固化处理基础上进行完善和提升，将污染物进行固液分离，再采取不同的方式进行污染指标的处理和综合，实现了很好的效果。固化处理并不能彻底地解决废弃液问题，在后期的运输和再利用方面也要跟上脚步，提高企业的运输能力，将固化后的废弃物用在矿场道路建设和厂房宿舍的建设，将固化废弃物的价值充分发挥。

3.3 加强废弃钻井液处理剂和技术研发

由于各个油田的土层结构和不同钻井液的使用，每个油田产生的钻井废弃液成分都有所不同。对于不同的废弃钻井液，就需要加入各种各样有针对性地处理剂进行分类治理，同时由于添加了不同的废弃液处理剂，也使得废弃物物质成分变得更加复杂，对后续的二次处理工作带来了巨大挑战。如果能够研发出新型环境友好型的高效处理剂，就可以降低后期处理难度，提高油田钻井废弃液的处理效率。天然有机高分子絮凝剂，可以有效地提升废弃液絮化水平，采用无害化材料制成，绿色环保，可降解的特性也减少了后期废弃液处理二次处理工作。另外，还可以针对中国现在常用的油基钻井液、水基钻井液等主要钻井液，研制通用的处理技术及固化配方，为企业提供适用的废弃液处理方法。

3.4 推广微生物降解技术

微生物降解法是一种危害性较小、成本投入低的废弃钻井液处理方式。微生物降解技术虽然高效经济，但是对操作工艺和场地要求较高，不仅要求企业具有较高的技术储备，还需要提供大量的场地用于微生物自动降解。利用微生物降解技术，可以将废弃钻井液中的有机物进行转换，降低废弃液的影响。我国在微生物降解技术的研究与应用方面尚处在起步阶段，推广微生物降解技术，提高微生物降解技术在油田的钻井废弃液的处理方面的使用比例，可以提升我国钻井废弃液的处理水平，响应环境保护号召。为推广微生物降解技术，相关部门要积极宣传其优势，对技术缺乏的企业提供技术支持，普及运用微生物降解技术。

3.5 学习国外先进方法经验

国外关于油田的钻井废弃液处理研究早在20世纪中后期便逐渐展开，逐渐形成了一整套废弃钻井液处理标准，追求钻井液无害化和零污染发展。我国工业化起步较晚，对于环境保护工作的开展也较晚，对于废弃钻井液的处理研究不过二三十年历史，在技术水平和管理方法方面都远远落后于国外发达国家。国内企业要虚心学习国外先进处理技术和管理方法，结合我国油田实际状况，不断从中吸收适合我国钻井废弃液处理发展的经验，为促进我国钻井废弃液处理技术发展做贡献。

4 结语

经过多年的探索，我国废弃钻井液处理技术有了一定的发展，但是其无害化处理水平和成本控制等方面还有很多的不足。部分企业对于钻井液处理不够重视，企业废弃液处理设备落后，技术储备不足，废弃钻井液处理水平远远滞后于企业发展需求。为了响应国家环境保护建设的要求，企业要自觉完善废弃钻井液处理水平，提升无害化处理能力。国家要制定相关法律和行业发展标准，规范企业生产和配套处理设施建设，积极促进国内外相关企业的交流合作。