廢棄鉆井液無害化處理

1、.2012石化安全監(jiān)測(cè)課程報(bào)告論文油田廢棄鉆井液無害化處理成 員： 班 號(hào)： 055092指導(dǎo)老師： 郭海林摘要：鉆井液是在石油鉆探過程中, 孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì), 又稱鉆孔沖洗液。鉆井液主要功用是: 冷卻鉆頭、清凈孔底、帶出巖屑; 潤滑鉆具; 停鉆時(shí)懸浮巖屑, 保護(hù)孔壁防止坍塌, 平衡地層壓力、壓住高壓油氣水層; 輸送巖心, 為孔底動(dòng)力機(jī)傳遞破碎孔底巖石需要的動(dòng)力等?？梢? 鉆井液的性能直接影響著鉆井速度、井下安全, 并對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)起著重要作用, 性能良好的鉆井液是鉆井作業(yè)順利進(jìn)行的重要保證之一。同時(shí), 石油勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生的廢棄鉆井液中含有的地層鉆屑、鉆井液處理劑等有害物質(zhì)，若直接排放將

2、對(duì)環(huán)境與生態(tài)造成極大的危害，對(duì)廢棄鉆井液的無害化處理也同樣重要。因此, 本文就鉆井液在石油工程領(lǐng)域的最新應(yīng)用技術(shù)以及鉆井液的廢棄處理技術(shù)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：廢棄鉆井液 污染 處理方法 綜合利用0前言隨著石油工業(yè)的快速發(fā)展，由廢棄鉆井液帶來的污染問題越來越受到世界各國的重視。石油工業(yè)的全部過程( 勘探、鉆井、開發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)和加工) 在相應(yīng)的條件下都會(huì)產(chǎn)生各種污染物(原油、油田污水、廢棄鉆井液和鉆屑)；如不加以處理就直接排放，必然會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞。廢棄鉆井液是石油工業(yè)的主要污染物之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鉆一口3 000 4 000 m的普通油氣井，完井后廢棄的鉆井液接近300 立方米。根據(jù)中國石油

3、天然氣集團(tuán)公司2008 年對(duì)石油污染源的調(diào)查結(jié)果，我國油田每年鉆井產(chǎn)生的廢棄鉆井液約 1 200 多萬噸，其中 1/2 直接排放到周圍環(huán)境中。近幾年來世界各國迫于對(duì)能源的需求，導(dǎo)致鉆井液的種類不斷增加，添加劑及有毒有害成分也日益增多，使其組成極為復(fù)雜。然而隨著世界各國對(duì)環(huán)保要求的提高，對(duì)廢棄鉆井液的無害化治理已經(jīng)成為當(dāng)前亟待解決的問題。本文從廢棄鉆井液的組成及對(duì)環(huán)境的危害分析出發(fā)，對(duì)近年來國內(nèi)外各油田處理廢棄鉆井液的技術(shù)方法進(jìn)行了綜述。1、國內(nèi)外對(duì)廢棄鉆井液的處理現(xiàn)狀國外從事廢鉆井液的研究主要有三個(gè)方面。(1) 在分析原有鉆井液毒性的基礎(chǔ)上, 研制微毒、無毒的鉆井液體系, 并達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性應(yīng)用

4、,從根本上減少污染的根源。(2) 研究減少廢鉆井液排放量的措施和方法,如改進(jìn)固控設(shè)備、采用全封閉式循環(huán)系統(tǒng)等新工藝、新技術(shù), 控制污染物排放。(3) 研究廢鉆井液的治理和再利用。目前主要處理方法有: 無害化處理后直接排放或就地回填掩埋, 泵人井下環(huán)形空間或安全地層, 固液分離或焚燒, 噴霧干燥, 運(yùn)出井場(chǎng)集中處理, 固化以及再利用等。我國對(duì)廢棄泥漿的處理比國外研究稍晚些，但通過引進(jìn)、消化和自主創(chuàng)新，在許多油田上陸續(xù)應(yīng)用了一系列處理技術(shù)，同時(shí)積極研究具有適合國情的各類廢棄泥漿處理技術(shù)。目前，國內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用的處理技術(shù)主要包括以下幾方面: 就地排放、注入安全地層、回填處理、MTC 轉(zhuǎn)化技術(shù)、固液分離

5、法、土地耕作、化學(xué)固化處理、干燥焚燒、生物降解等處理方法下面將這些方法作簡要的介紹。2、廢棄鉆井液的組成及危害油田廢棄鉆井液作為勘探開發(fā)中最主要的污染源，來源于鉆井作業(yè)過程中，是一種含黏土、加重材料、各種化學(xué)處理劑、污水、污油及鉆屑的多相穩(wěn)態(tài)膠體懸浮物，其危害環(huán)境的主要成分是烴類、鹽類、各種聚合物、木質(zhì)素磺酸鹽、某些金屬離子(汞、銅、砷、鉻、鋅及鉛)及重晶石中的雜質(zhì)。研究表明，它將對(duì)土壤、地表和地下水產(chǎn)生污染 ，直接或間接對(duì)動(dòng)植物及人類健康產(chǎn)生危害。由于廢鉆井液成份比較復(fù)雜，所以對(duì)環(huán)境的影響也是多方面的。( 1) 污染面積大、區(qū)域廣。這是由鉆井生產(chǎn)流動(dòng)性大等特點(diǎn)所決定；( 2) 過高的pH值、

6、高濃度的可溶性鹽及石油類影響土壤的結(jié)構(gòu)和危害植物的生長；( 3) 有害的重金屬離子如Cr6+、Hg2+、Cd2+、Pb2+及不易被動(dòng)植物降解的有機(jī)物、 分子聚合物易進(jìn)入食物鏈，并在環(huán)境或動(dòng)植物體內(nèi)蓄積，危害人類的身體健康和生命安全。例如六價(jià)鉻( Cr6+) 通過食物鏈進(jìn)入人體后，其毒性主要表現(xiàn)為呼吸道、腸胃道疾患和皮膚損傷，特別是它的致癌作用近些年來已引起人們的廣泛重視；( 4) 廢物中的有機(jī)處理劑使水體的COD、 BOD增高，影響水生生物的正常生長。鉆井液中的鉻、鉛、砷、鎘、苯、氯化物及其它成分對(duì)人的健康和環(huán)境的損害最大。漂浮在水中的油被微生物氧化分解消耗水腫的氧致使水質(zhì)惡化。3、處理廢棄鉆

7、井液的方法和技術(shù)3.1、 固液分離法該方法是利用化學(xué)絮凝劑沉降和機(jī)械分離等強(qiáng)化措施，使廢棄鉆井液中的固液兩相得以分離。但由于各油田產(chǎn)生的鉆井液特性不同，單一的絮凝劑無法使各種性質(zhì)的鉆井液進(jìn)行有效的固液分離，對(duì)于不同的廢棄鉆井液應(yīng)使用不同的絮凝劑。3.2、循環(huán)使用法有些廢棄鉆井液、廢水等可直接或經(jīng)簡單的設(shè)備處理后循環(huán)使用。如從鉆井液中分離出來的廢水可用于清洗鉆頭，清洗鉆頭后的廢水可以收集后再循環(huán)使用；生產(chǎn)水經(jīng)過處理后再注入井內(nèi)以平衡井內(nèi)壓力，也可用于重油的處理。3.3、破乳法有的鉆井液本身是乳狀液，同時(shí)鉆井液在鉆井過程中由于水和油的滲入可能形成半乳狀液。這給鉆井廢棄物的處理帶來了困難，嚴(yán)重地污染

8、了環(huán)境，所以必須要實(shí)施破乳。破乳可以采用傳統(tǒng)的添加化學(xué)劑的方法,利用化學(xué)劑的特性破乳如利用電解質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)不同，或者通過加入化學(xué)劑降低鉆井液的粘度等。但這些方法由于添加了化學(xué)劑，一方面提高了成本，另一方面給環(huán)境又帶來了新的影響。3.4、回填法廢棄鉆井液在儲(chǔ)存坑內(nèi)通過沉降分離，上部清液達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)后直接排放。剩余部分經(jīng)干燥后在儲(chǔ)存坑內(nèi)就地填埋。但必須保持頂部的土層有1. 01.5厚，然后恢復(fù)地貌。這種方法不失為一種處理低毒和無毒廢棄鉆井液的好方法。但有研究發(fā)現(xiàn)該方法對(duì)地表水和其輻射的土壤有很大的影響。3.5、生物處理法生物處理鉆井廢棄物的方法有許多種。微生物降解法是利用微生物將有機(jī)長鏈或有機(jī)

9、高分子降解，成為環(huán)境可接受的低分子或氣體。該方法的困難是如何選擇合適的微生物菌種和載體。3.6、固化法固化法又稱無害化處理。就是向防滲廢棄鉆井液土池中投入適量配比的硅酸鹽、氧化物、氯化物、磷酸鹽和吸附劑，按照一定的技術(shù)要求進(jìn)行均勻攪拌，過一定時(shí)間的物理和化學(xué)變化，使其中的有害成分發(fā)生轉(zhuǎn)化、封閉、固定作用，轉(zhuǎn)變成為一種無污染的固體。配方中的氯化物、硅酸鹽、氧化物是破乳劑和固化劑，能將鉆井液中的水分游離出來，使廢棄物較快固液分離，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)固定下來；磷酸鹽可以中和鉆井液中的堿性物質(zhì)，同時(shí)磷酸根同鈣離子結(jié)合形成過磷酸鈣改良土壤、增加肥效。固化處理技術(shù)具有取材方便、工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)，固化后很快便可覆

10、土返耕。3.7、運(yùn)輸轉(zhuǎn)移法廢棄鉆井液中的部分廢棄物在井場(chǎng)不能當(dāng)場(chǎng)處理也不能直接排放，必須運(yùn)出井場(chǎng)到某指定地點(diǎn)集中處理。這主要是針對(duì)那些毒性比較大、用常規(guī)方法處理會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境,也沒有合適的處理方法的廢棄鉆井液。此外，國內(nèi)外出現(xiàn)的處理方法還有填埋冷凍法、鹽穴法、MT C( Mud To Cement) 技術(shù)即廢棄鉆井液轉(zhuǎn)化為水泥漿技術(shù)，簡稱 MTC 技術(shù)等。4、發(fā)展趨勢(shì)與展望無論以上哪種處理技術(shù)都有一定的應(yīng)用范圍，因此在方法選擇上要根據(jù)各油田產(chǎn)生的廢棄鉆井液的性質(zhì)及各油田所在的地理、氣候、環(huán)境等特點(diǎn)進(jìn)行最合理的優(yōu)化選擇，同時(shí)為了更有效的治理廢棄鉆井液的污染問題，作者認(rèn)為今后的研究工作既要強(qiáng)化源頭

11、與過程控制，又要開發(fā)綜合利用新技術(shù)。具體有以下幾個(gè)方面：(1) 推行清潔生產(chǎn)，治標(biāo)先治本。目前急需對(duì)廢棄鉆井液產(chǎn)生的源頭進(jìn)行治理，推行清潔生產(chǎn)，加強(qiáng)固控，減少排放。通過固控改善鉆井液的性能，并重視重復(fù)利用技術(shù)，以降低綜合處理成本。鉆井時(shí)采用環(huán)保型化學(xué)處理劑及添加劑代替毒性較大的化學(xué)處理劑及添加劑，做到源頭控制清潔生產(chǎn)。(2) 開發(fā)研制低成本高性能的環(huán)保型鉆井液。目前國外開發(fā)的合成基、甲基葡萄糖苷等環(huán)保鉆井液，雖然有無毒、可生物降解的性能，但成本高無法廣泛推廣使用。而近年發(fā)展起來的低毒性油基鉆井液和新型合成基鉆井液在使用過程中也對(duì)環(huán)境造成種種影響，所以在今后的研究中應(yīng)該重視對(duì)價(jià)格低廉的天然高分子

12、材料和各種環(huán)保處理劑的改性和完善以及對(duì)無毒無污染的有機(jī)鹽和無機(jī)鹽使用技術(shù)的研究。(3) 新型廢棄鉆井液處理劑及通用技術(shù)的研發(fā)。由于國內(nèi)各油田產(chǎn)生的廢棄鉆井液性質(zhì)不同，就需要加入專門的化學(xué)處理劑進(jìn)行治理，同時(shí)由于添加了不同的化學(xué)處理劑，就使廢棄物的成分變得越來越復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的危害也就越來越大。如果研制出新型環(huán)保處理劑就能減少后期對(duì)環(huán)境的危害，如天然有機(jī)高分子絮凝劑的優(yōu)良絮凝性、不致病性及安全性、可生物降解性，越來越受到人們的重視，如果將天然高分子絮凝劑進(jìn)行改性，制備環(huán)保型處理劑一定能得到廣泛的應(yīng)用。另外還可以針對(duì)中國現(xiàn)在使用的聚合物鉆井液、三磺鉆井液、正電膠鉆井液、混油鉆井液、加重鉆井液以及含鐵

13、鉻鹽鉆井液等多種體系，研制了一種通用的處理技術(shù)及固化配方。(4) 開發(fā)無害化綜合利用新技術(shù)。開發(fā)廢棄鉆井液無害化綜合利用新技術(shù)也是未來的趨勢(shì)之一，做到隨鉆處理，固液分離，分類綜合治理，最大限度地綜合利用和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。如將廢棄鉆井液實(shí)現(xiàn)液屑清洗分離后凈化巖屑，其中一部分泥水回用配漿；剩余泥水固液分離脫水污泥成餅回收利用；將分離的污水處理主要污染物指標(biāo)達(dá)標(biāo)用于場(chǎng)地回用；液屑分離后回收的清洗用水隨鉆治理。(5) 強(qiáng)化管理控制；加強(qiáng)過程監(jiān)管。先進(jìn)的管理方法、嚴(yán)格的政策措施以及施工過程的監(jiān)督檢查( 如：施工隊(duì)伍的選擇、施工地點(diǎn)的選址、防滲與封固處理、安全環(huán)保管理規(guī)章制度與量化考核機(jī)制的建立健全等)都是

14、有效處理廢棄鉆井液無害化治理的前提和保證。中國近幾年在這方面已經(jīng)做了很多努力，取得了顯著的效果，但是還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)與借鑒國外的先進(jìn)管理方法與成功經(jīng)驗(yàn)。5、結(jié)語以上各種廢棄鉆井液的處理技術(shù)，在一定條件下都能夠在一定程度上降低鉆井廢棄物的毒性，但是都存在著一定的局限性, 都具有暫時(shí)性、不徹底性。即便有的方法處理效果較好,代價(jià)也相當(dāng)不菲。事實(shí)上，所有的處理方法都是一種補(bǔ)救措施，具有“亡羊補(bǔ)牢”的特點(diǎn)。與其花費(fèi)巨大的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行事后彌補(bǔ)工作，莫不如采取釜底抽薪的做法，即在開鉆前設(shè)計(jì)鉆井液時(shí)，就將鉆井液的毒性問題考慮在內(nèi)，使用既能保護(hù)油氣層不被損害，鉆井廢棄物又不污染環(huán)境的鉆井液、完井液，即雙

15、保鉆井液。我們應(yīng)該加大力度進(jìn)行新型環(huán)保型的鉆井液添加劑的研制開發(fā)，優(yōu)先選擇天然的材料加以改造。處理好鉆井液的毒性問題，石油鉆探工業(yè)將會(huì)更好地為人類的發(fā)展服務(wù)。參考文獻(xiàn)：1 張祎徽. 廢棄鉆井液無害化處理技術(shù)研究 D . 北京: 中國石油大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.2 余紅波，李忠慶. 淺論鉆井廢泥漿對(duì)環(huán)境的危害及處理技術(shù) J . 資源與環(huán)境，2006，4: 148 149.3 范青玉，何煥杰，王永紅，等. 鉆井廢水和酸化壓裂作業(yè)廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展 J . 油田化學(xué)，2002，19( 4) : 387"390.4 吳芳云，陳進(jìn)富，趙朝成，等. 石油環(huán)境工程 M . 北京: 石油工業(yè)出

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