田 野

（大慶鉆探工程公司鉆技一公司，黑龍江大慶163000）

石油行業(yè)存在較大環(huán)境污染，從鉆井固井完井、油田開發(fā)、集輸儲運(yùn)，再到煉化都會產(chǎn)生固相、液相、氣相以及各種復(fù)雜的混合污染源。如果不進(jìn)行處置，任由其隨意排放到自然環(huán)境當(dāng)中，會產(chǎn)生極大的危害。鉆井過程中已經(jīng)被使用過的廢棄鉆井液就是石油行業(yè)中的主要污染源。

隨著鉆井液技術(shù)的不斷發(fā)展，其種類不斷增多，添加的化學(xué)成分也越來越多樣化，有些成分對人和環(huán)境都存在毒害。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國鉆井液的水泥外加劑200 多種，而化學(xué)添加劑更是多達(dá)上千種。另外，隨著鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，井越鉆越深，之前無法開采的復(fù)雜層也開始鉆進(jìn)，鉆井液用量就在不斷地增大，使用后的廢棄鉆井液的用量也就在不斷增多。完鉆井深在3000～4000m 的一口普通油氣井，其從鉆井到完井之后的廢棄鉆井液體積約為300m3。我國每年因石油鉆井排放的廢棄鉆井液約為100多萬立方米，而這其中，有一半未經(jīng)任何處理就被直接排放到自然環(huán)境中，嚴(yán)重影響生態(tài)。

1 鉆井液概述

1.1 鉆井液的組成成分

石油開采過程中，勢必會生成大量的廢棄鉆井液，而廢棄鉆井液成分相對復(fù)雜，其主要成分為：鉆屑、膨脹土、油脂、礦質(zhì)鹽、化學(xué)添加劑。如果將生產(chǎn)未處理的廢棄鉆井液直接排放到環(huán)境中，其含有的重金屬及化學(xué)添加劑等必定會對地下環(huán)境造成污染。因此，對廢棄鉆井液進(jìn)行人工處理，防止對環(huán)境造成破壞是當(dāng)今企業(yè)面臨的很重要的難題。

1.2 鉆井液的重要性

鉆井液在鉆井工程中基本作用是通過流體動力攜帶巖石碎屑出井眼，防止卡鉆，從而保證鉆井的順利進(jìn)行。鉆井液的合理濾失性可以保持井壁的穩(wěn)定性和地層壓力的平衡，防止井噴或者井壁坍塌。另外，鉆井液進(jìn)入井眼內(nèi)還可以給鉆頭和鉆桿進(jìn)行降溫、潤滑，使鉆井過程更加順利。

鑒于鉆井液的各項功能，其在鉆井工程中占有舉足輕重的地位，石油界對鉆井液的研究也越發(fā)深入，種類的劃分也逐漸精細(xì)。國外對鉆井液的劃分一般依據(jù)密度、固相顆粒含量、鉆井液與粘土的水化作用、流體介質(zhì)。而這其中，根據(jù)流體介質(zhì)分類可分為水基型、油基型、氣體型、合成基四種，目前現(xiàn)場應(yīng)用的大部分為液體類水基鉆井液。

雖然我國鉆井液技術(shù)與國外發(fā)達(dá)國家存在較大差距，無論在理論研究還是實踐應(yīng)用上都相對薄弱，但也取得了較大的進(jìn)步，未來將在強(qiáng)化井壁、復(fù)雜條件井、新型體系處理劑、油氣層保護(hù)和廢棄液處理這幾大方面進(jìn)行發(fā)展研究。油氣是廢棄鉆井液處理方向，隨著行業(yè)上對環(huán)保的要求，這一方向?qū)⒏又匾?/p>

2 廢棄鉆井液概述

2.1 組成及來源

陸上鉆井一般將廢棄鉆井液存儲于泥漿坑內(nèi)，經(jīng)過一段時間沉淀，上層就會形成鉆井廢水層，下層是遺棄的鉆井液和鉆屑，這里將它們統(tǒng)稱為廢棄鉆井液。其特點是pH值較高，固相含量較高，體系為多相膠體—懸浮體，一般由加重原料、化學(xué)試劑、粘土、含油污水、鉆屑等成分組成。

除了廢棄鉆井液本身，廢水的又一主要來源是生產(chǎn)用水。實際的鉆井過程中，廢水主要由以下渠道產(chǎn)生。散落及廢棄的原始鉆井液、柴油機(jī)、水剎車等機(jī)械設(shè)備運(yùn)行、震動篩鉆臺鉆具等設(shè)備沖洗、巖屑吸附、固井等相關(guān)工藝以及鉆井事故。

2.2 對環(huán)境的影響

我國大規(guī)模開發(fā)的是陸上油氣田，鉆井完井固井后，廢水和廢棄鉆井液露天排放于排污池中，必然導(dǎo)致一定程度的滲漏或者溢出，進(jìn)而對水質(zhì)產(chǎn)生污染。另外，我國陸上油氣田的開發(fā)有的位于農(nóng)田里，有的建立在草原上，嚴(yán)重危機(jī)植被、農(nóng)作物生長。若在海上開采，很多情況下直接排放到海中，對海洋生物生態(tài)和港口資源產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

根據(jù)當(dāng)前研究，廢棄鉆井液生態(tài)的影響表現(xiàn)在使土壤板結(jié)，植物難以從土壤中正常地獲取水分，無法正常生長，這主要是由大量的鹽分和鈉離子造成的。另外，重金屬離子在土壤中存在擴(kuò)散、運(yùn)移現(xiàn)象，對飲用地下水存在一定程度的影響。

3 國內(nèi)外處理方法現(xiàn)狀

我國對于廢棄鉆井液處理的研究相對較晚，對于廢棄鉆井液的研究，國外的歐美國家起步較早，國外在20 世紀(jì)50 年代就已經(jīng)開始對廢棄鉆井液的處理技術(shù)進(jìn)行研究，主要針對毒性、環(huán)境影響和處理技術(shù)三大方面。尤其對環(huán)保問題進(jìn)行了深入探討。而我國起步較晚，目前對于鉆井液處理技術(shù)的研究相對落后。我國的中國石油大學(xué)（北京）等高校、遼河等油田分別做了理論研究、現(xiàn)場試驗工作，并取得了適合我國油田的適應(yīng)性成果。

目前國內(nèi)外主要處理廢棄鉆井液的方法有：微生物處理技術(shù)法、循環(huán)處置法、熱蒸餾法、注入安全地層法、焚燒處理法、土地耕作法、固化處理法等。

3.1 微生物處理技術(shù)法

微生物處理技術(shù)法是利用微生物對于廢棄鉆井液中污染物的降解作用，將可降解菌在廢棄鉆井液中培養(yǎng)，通過可降解菌的代謝作用對廢棄鉆井液中的特殊有害物質(zhì)進(jìn)行分解，使廢棄鉆井液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，最終實現(xiàn)無污染。目前取得了較好的成效，在資源循環(huán)利用方面也有突出表現(xiàn)，在不加入其它化學(xué)添加劑的情況下，對廢棄鉆井液進(jìn)行了有效的降解。該技術(shù)目前廣泛應(yīng)用在廢棄鉆井液的處理方面，并且取得了很好效果。

3.2 循環(huán)利用法

循環(huán)利用法是將廢棄的鉆井液直接投入到新井中使用，這樣做不僅可以降低鉆井成本，還能實現(xiàn)二次循環(huán)利用，節(jié)省了能源，又對環(huán)境進(jìn)行有效的保護(hù)。但是由于運(yùn)輸?shù)葐栴}，該方法目前僅適用于距離較近的鉆井之間的循環(huán)使用，不能大規(guī)模使用。

3.3 熱蒸餾法

熱蒸餾法是對廢棄鉆井液減壓蒸餾處理，將揮發(fā)出的烴類進(jìn)行冷凝處理并回收，將回收得到的油重新處理。處理后的油可用作重配油基鉆井液，或工程建設(shè)。

3.4 焚燒處理法

焚燒法是將可燃性廢棄物在高溫下進(jìn)行氧化作用，可以對廢棄物進(jìn)行有效的分解。焚燒會產(chǎn)生大量的污染物，對環(huán)境可能造成二次污染，因此該種處理方法小范圍使用。

3.5 坑內(nèi)填埋法

坑內(nèi)填埋法，顧名思義，就是將廢棄鉆井液排放在一定體積的儲存空間內(nèi)，通過重力分異作用進(jìn)行自然沉降分離，處于上層的液體達(dá)標(biāo)后排放，下層物質(zhì)干燥就地掩埋再恢復(fù)存儲空間的地貌。這種處理方式費(fèi)用低，對地下水污染少，含鹽量較少的水基鉆井液的廢棄處理可用此法，但毒性較大的廢液的處理不可用。

3.6 土地耕作法

土地耕作法在我國使用已久，但是在美國等發(fā)達(dá)國家禁用，這主要是考慮到Cl離子濃度對土壤的影響，即便研究已經(jīng)表明，在一定的范圍內(nèi)影響作物生長。該法就是將廢棄的鉆井液直接與土壤按一定比例均勻混合，有機(jī)物通過微生物降解后視為普通土壤進(jìn)行正常的作物種植。

3.7 注入地層法

注入地層法通常選擇適宜的廢棄井進(jìn)行處理，技術(shù)關(guān)鍵是“安全層”。這種方法是將廢棄鉆井液直接注入井眼或者地層，對地層要求較高，需為滲透率層，費(fèi)用相對較高，應(yīng)用較少。

3.8 固化處理法

固化處理法就是加入一定量的固化劑，使廢棄鉆井液直接轉(zhuǎn)化為固體，并具備一定的膠結(jié)程度，就地填埋或作他用。此法技術(shù)較為成熟，國內(nèi)外的利用率都較高。

4 結(jié)論及建議

目前我國在對廢棄鉆井液處理方面還處于比較落后的局面，但是未來發(fā)展的趨勢必然是向更加環(huán)保的方向發(fā)展，實現(xiàn)能源的二次循環(huán)利用，達(dá)到可再生的目的。

（1）隨著國家對環(huán)保的日益重視，以及廢棄鉆井液對環(huán)境和人類存在的客觀危害，鉆井液及廢棄鉆井液的研究將成為鉆井工程中不可忽略的部分。

（2）在現(xiàn)有的廢棄鉆井液的處理方法中，固化法相對來說技術(shù)成熟，費(fèi)用低，對環(huán)境的危害最小，可大力推廣。

（3）在理論研究的同時，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場試驗應(yīng)用及配套設(shè)施的完善，同時進(jìn)行環(huán)境評價工作。