劉學(xué)英

摘要：廢鉆井液是石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程的主要污染物之一，處理不當(dāng)將污染環(huán)境，阻礙石油工業(yè)的發(fā)展。針對(duì)廢鉆井液的特性查閱文獻(xiàn)并總結(jié)，從對(duì)環(huán)境的角度詳細(xì)闡述廢鉆井液和鉆井廢水危害程度。在深入解讀廢鉆井液無(wú)害化處理技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析探討不同的無(wú)害化處理方法的優(yōu)劣性。

關(guān)鍵詞：廢棄鉆井液；無(wú)害化；環(huán)境污染；絮凝

引言

石油工業(yè)飛速發(fā)展，鉆井液和添加劑的種類(lèi)和數(shù)量隨之增加。鉆井液的成分非常復(fù)雜，其中一些對(duì)人類(lèi)和環(huán)境有毒害作用[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2002年，鉆井液化學(xué)品有18種，原料和添加劑1000多種，水泥添加劑10多種[2]。廢鉆井液會(huì)隨著鉆井液總量累加而累加，3000-4000m普通油氣井的廢棄鉆井液含量可達(dá)到300立方米。依據(jù)2002年石油污染源的調(diào)查結(jié)果顯示，每年在中國(guó)油田鉆探生產(chǎn)的廢鉆井液超過(guò)100萬(wàn)立方米，直接排放到周?chē)h(huán)境中[3]。沒(méi)有安全無(wú)害的處理，就必須對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，造成更大的潛在環(huán)境污染危害。

1 廢棄鉆井液的來(lái)源及特點(diǎn)

1.1廢棄鉆井液的成分

鉆井液是石油鉆井生產(chǎn)的工作流體。不同的鉆井技術(shù)所添加各種化學(xué)處理劑存在一定差異，總量會(huì)維持在300立方米左右[4]。陸上鉆井中，廢鉆井液一般會(huì)存放在泥坑內(nèi)，經(jīng)沉淀后表面會(huì)產(chǎn)生廢鉆井液，它和內(nèi)部的鉆屑統(tǒng)稱為廢鉆井液。廢鉆井液主要是由粘土、化學(xué)處理劑、污水、廢油組成，pH值高。它所包含的油、鹽、化學(xué)添加劑、重金屬和堿性物質(zhì)會(huì)給環(huán)境造成一定的污染[5]。在油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要以環(huán)境保護(hù)和人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展為立腳點(diǎn)。

1.2廢棄鉆井液的特點(diǎn)

廢鉆井液含有大量的粘土、添加劑，導(dǎo)致其固體含量較高。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)環(huán)境危害最大的是高濃度鹽溶液和鈉離子；次之是油、可溶性重金屬離子、有機(jī)污染物，特別是降解后的小分子有機(jī)物質(zhì)。廢鉆井液是石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程的主要污染物之一，處理不當(dāng)將污染環(huán)境，阻礙石油工業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。其中鉻、有機(jī)汞、鎘、砷為高毒性元素，并且長(zhǎng)期積累，嚴(yán)重的危害環(huán)境和身體健康。鉆井液和處理劑的種類(lèi)決定污水的成分、性質(zhì)和危害程度。鉆井廢水特點(diǎn)如下：

（1）pH值較高。通常情況下，鉆井液的pH值都會(huì)高于7，介于7.5-10，而且經(jīng)過(guò)處理的鉆井液會(huì)超過(guò)11。由于鉆井液占鉆井廢水的很大比例，一般pH值介于8.5-9.0，按照不同的油氣田、鉆井區(qū)和井深、鉆井過(guò)程劃分，它們所產(chǎn)生的污水的性質(zhì)也不近相同[7]。

（2）高濃度的懸浮固體。鉆井廢水中懸浮物含量超過(guò)2000-2500mg/L，包括膠體顆粒、粘土和其他廢水流經(jīng)地面、泥土、沙土、表土等。

（3）污染物。由于鉆井廢水一般會(huì)和鉆井液混合，因此鉆井液處理劑和鉆井液本身所包含的物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致鉆井廢水影含有一定量的有毒聚合物、有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物。

2廢棄鉆井液對(duì)環(huán)境的影響

廢鉆井液和鉆井廢水污染源基本相同，污染物種類(lèi)相同，除了濃度和外觀存在差異外，本質(zhì)上是相同的，會(huì)對(duì)環(huán)境造成同等程度的污染。綠色環(huán)保是時(shí)代不變的主題，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，保障經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展更是國(guó)家的戰(zhàn)略任務(wù)和目標(biāo)。但是陸上鉆井的廢棄鉆井液和鉆井廢水常儲(chǔ)存在露天礦坑中，廢物泄漏和溢出的問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮。污染地表水和地下水造成污染的同時(shí)，更不利于植物的生長(zhǎng)和農(nóng)田的種植。海上鉆井的廢鉆井液排入到海中，同樣會(huì)給海洋造成一定污染問(wèn)題。以環(huán)境保護(hù)和人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展為立腳點(diǎn)，在油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，理性對(duì)待廢氣鉆井液對(duì)周?chē)h(huán)境的危害。廢鉆井液中的高濃度鹽溶液和可交換鈉離子會(huì)對(duì)土壤和植物造成極大程度的有危害。同時(shí)，它們也會(huì)導(dǎo)致土壤壓實(shí)，使植物難以從土壤中吸收水分，抑制植物的生長(zhǎng)。土壤中廢棄鉆井液中重金屬的擴(kuò)散和遷移會(huì)給地下飲用水帶來(lái)一定程度的危害。

3廢棄鉆井液無(wú)害化處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)廢鉆井液的研究較早，學(xué)者們對(duì)廢鉆井液的毒性分析、環(huán)境影響評(píng)估和處理技術(shù)做了許多深入的研究。國(guó)內(nèi)對(duì)廢鉆井液的研究要晚于國(guó)外，但在學(xué)者們的刻苦鉆研下，發(fā)展快速，成果頗豐。廢鉆井液和鉆井廢水污染源基本相同，污染物種類(lèi)相同，除了濃度和外觀存在差異外，本質(zhì)上是相同的，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成同等程度的污染。80年代中期，國(guó)內(nèi)開(kāi)始開(kāi)展勝利、江漢、江蘇、中原油田等油氣勘探開(kāi)發(fā)的環(huán)保研究工作[]。在研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了一些實(shí)地工作；國(guó)內(nèi)很多高校和科研院所都在開(kāi)展鉆井廢棄物污染安全排放的研究。獲得了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和詳細(xì)的調(diào)查數(shù)據(jù)，引入了相關(guān)的處理過(guò)程，并在該領(lǐng)域中進(jìn)行測(cè)試。

3.2 廢棄鉆井液處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

常見(jiàn)的國(guó)內(nèi)外廢棄鉆井液處理方法：土地耕作、安全注入、坑道填埋、坑封等。

（1）垃圾填埋場(chǎng)

廢棄鉆井液的排放石油一定標(biāo)準(zhǔn)的，首先要在儲(chǔ)存坑中進(jìn)行沉淀分離，達(dá)標(biāo)后才能排放，否則會(huì)給環(huán)境帶來(lái)很大的危害。經(jīng)過(guò)上一過(guò)程后，還需要進(jìn)行干燥處理，并將遺留廢物填埋到儲(chǔ)存坑（圖2）。需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是頂部土層要控制在1.0-1.5m范圍內(nèi)才能恢復(fù)地形。當(dāng)然，這種處理方式也是具有一定局限性的，它的適用范圍為含鹽量低的水基鉆井液，不能夠被廣泛的使用。因?yàn)辂}量低的水基鉆井液處理成本低，對(duì)周?chē)叵滤廴境潭刃。菀渍瓶?，滲濾液濃度可控制在可接受的范圍內(nèi)，在此方面還是具有一定優(yōu)勢(shì)的。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，它不能用于處理高毒性的廢鉆井液，尤其是當(dāng)氯離子濃度超過(guò)5000mg/L時(shí)。

（2）坑內(nèi)密封方法

第一步，在底部鋪上一層有機(jī)土并覆蓋上一層塑料；第二步，在塑料墊上在鋪一層有機(jī)土；第三步，用干燥的廢鉆井液填充，同時(shí)用土密封上表面，恢復(fù)地形。必要時(shí)，可以適當(dāng)?shù)靥幚砼懦龅膹U物，例如固化、固液分離、然后關(guān)閉。該方法適用于鉆井等高毒性流體，如鹽基和油基鉆井液廢物。該方法在中國(guó)中原油田得到廣泛應(yīng)用。但是，必須確保密封緊密且不會(huì)丟失，因此處理成本高。

4結(jié)語(yǔ)

針對(duì)廢鉆井液的特性查閱文獻(xiàn)并總結(jié)，從對(duì)環(huán)境的角度詳細(xì)闡述廢鉆井液和鉆井廢水危害程度。在深入解讀廢鉆井液無(wú)害化處理技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析探討不同的無(wú)害化處理方法的優(yōu)劣性。

（1）廢鉆井液固化處理技術(shù)相比于其他處理方法優(yōu)勢(shì)明顯，不僅固化處理技術(shù)簡(jiǎn)便易行、成本相對(duì)較低、處理效果較好，而且能夠適用于水基、油基、鹽基鉆井液。

（2）絮凝-沉降工藝是行業(yè)內(nèi)認(rèn)可度較高的處理技術(shù)，化學(xué)處理劑來(lái)源廣泛，因此處理成本低。此外，治療過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。

同時(shí)，廢鉆井液和鉆井廢水有其自身的特點(diǎn)。廢鉆井液固含量高，流動(dòng)性差，適合固化處理，鉆井廢水固含量低，含水量高，適用于絮凝-沉淀法。如果兩者都采用凝固法，由于鉆井廢水含水量高，會(huì)消耗大量固化劑，處理效果不好，成本高。如果使用絮凝-沉降技術(shù)，則凝固含量相對(duì)較高，需要稀釋預(yù)處理，并輔以必要的機(jī)械方法，例如離心機(jī)，這在技術(shù)上是復(fù)雜且成本有效的。因此，廢鉆井液和鉆井廢水不應(yīng)采用相同的方法處理，應(yīng)逐步處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊小華，王中華. 2015～2016年國(guó)內(nèi)鉆井液處理劑研究進(jìn)展[J]. 中外能源，2017，22（6）：32-40.

[2] 佚名. 基于現(xiàn)有固控設(shè)備的廢鉆井液處理及利用技術(shù)[J]. 鉆井液與完井液，2017，34（01）：95-98.

[3] 李長(zhǎng)喜，歐陽(yáng)健，周燦燦，等. 淡水鉆井液侵入油層形成低電阻率環(huán)帶的綜合研究與應(yīng)用分析[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā)，2005，32（6）：82-86.

[4] 王中華. 國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)進(jìn)展及對(duì)鉆井液的有關(guān)認(rèn)識(shí)[J]. 中外能源，2011，16（1）：48-60.

[5] 馬骉，蒲曉林，張舒. 廢棄鉆井液處理技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 現(xiàn)代化工，2017，37（4）：42-45.

（作者單位：勝利鉆井工藝研究院）