石油鉆井廢棄泥漿污染特性及固化處理技術(shù)探析

1、石油鉆井廢棄泥漿污染特性及固化處理技術(shù)探析摘要：石油一直都在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。因此，油田也 會(huì)占據(jù)著重要的地位。但是，在實(shí)際鉆井的過(guò)程中非常容易產(chǎn)生廢棄的鉆井泥漿， 這也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，采用相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行固化處理顯得尤為重要。本 文主要就石油鉆井廢棄泥漿污染特性和固化處理技術(shù)進(jìn)行探究。關(guān)鍵詞：石油鉆井；廢棄泥漿；污染特性；固化處理引言廢棄鉆井泥漿作為一種固體廢棄物，主要是由重金屬、堿和其他類(lèi)型的污染 物組成。廢棄鉆井泥漿不僅會(huì)在下雨天對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生不良的影響，且本身也 有不斷增加的趨勢(shì)。隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，如果不對(duì)廢棄鉆井泥漿進(jìn)行全面 處理，勢(shì)必會(huì)直接阻礙未來(lái)

2、石油工藝的發(fā)展1。許多耕地將沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)復(fù)耕， 環(huán)境污染也會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)重。所以，提高廢棄鉆井泥漿固化處理技術(shù)顯得尤為 重要。現(xiàn)階段廢棄鉆井泥漿處理現(xiàn)狀目前，多數(shù)油田在鉆井的過(guò)程中會(huì)采用多項(xiàng)控技術(shù)。通過(guò)使用此種技術(shù)可以 有效地減少鉆井液。但是由于地理環(huán)境的限制和水文特點(diǎn)等多方面的影響。在鉆 井的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諸多種類(lèi)的廢物泥漿。這些泥漿不僅顯得較為分散，而且會(huì)產(chǎn) 生重大污染。因此，在傳統(tǒng)開(kāi)采過(guò)程中，大家會(huì)在鉆井場(chǎng)周?chē)碌牡胤较乳_(kāi)挖 一定量的存儲(chǔ)坑，之后再將有機(jī)土鋪設(shè)在坑底附近，并在上面覆蓋一層塑料襯膜， 這樣才能夠有效地處理鉆井泥漿。廢棄鉆井液主要是由鉆井巖屑、超細(xì)的碳酸鈣、粘土和丙烯甲組成。

3、外觀一 般為半流質(zhì)或者粘稠的液體。不僅內(nèi)部顆粒含量很高，而且其內(nèi)部的含水量也較 高?？傮w屬于一種堿性混合液體。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)的機(jī)構(gòu)已經(jīng)投入了大量的時(shí)間和精力來(lái)有效地完善廢棄鉆井 泥漿固化處理系統(tǒng)。并想辦法用相應(yīng)的技術(shù)來(lái)控制廢棄泥漿的排出量。由于我國(guó) 不同鉆井的自然環(huán)境和地理環(huán)境會(huì)出現(xiàn)重大的差別，所以我國(guó)鉆井泥漿的種類(lèi)也 有所不同。所以，在進(jìn)行固化劑處理的過(guò)程中，大家可以根據(jù)實(shí)際情況采用無(wú)機(jī)固化劑、 有機(jī)固化劑和復(fù)合型固化劑。第一，通常，有機(jī)固化劑被運(yùn)用于污染較為嚴(yán)重的 區(qū)域。不僅使用的范圍較為廣泛，而且固化的速度也較快，最終也能夠有較好的 固化效果2。但是，有機(jī)固化劑處理的難度較高，且處理的成

4、本也較高。如果沒(méi) 有采用合適的方法進(jìn)行處理，甚至?xí)纬啥挝廴?。所以，現(xiàn)在很多廠家并未使 用有機(jī)固化劑。第二，無(wú)機(jī)固化劑整體價(jià)格較為低廉，且制造原料較為容易得到。 在固化之后也有著很強(qiáng)的穩(wěn)定性、抗?jié)B透性和抗腐蝕性。但是，無(wú)機(jī)固化劑使用 的量很大，切在使用之后，其體積會(huì)變大。所以，如果單純地使用無(wú)機(jī)固化劑并 不能夠滿足目前生產(chǎn)的需求。第三，除了有機(jī)固化劑和無(wú)機(jī)固化劑，復(fù)合固化劑也一直都發(fā)揮著重要的作 用。例如，運(yùn)用水泥和水泥窯內(nèi)部的混合物來(lái)對(duì)鉆井泥漿做固化處理，這種就被 稱為復(fù)合固化劑。這種處理方法不僅比較高效，而且可以在短時(shí)間內(nèi)就恢復(fù)土地 耕種。另外一種常用的固化劑主要由純堿、氫氧化鈉、硫化瀝

5、青和其他高分子聚 合物組成。其中，泥漿在復(fù)合固化劑中將會(huì)發(fā)揮重大的作用。一方面可以有效地 翻土耕種，整體工藝也顯得較為簡(jiǎn)單。廢棄鉆井泥漿固化處理存在的問(wèn)題目前，在處理廢棄鉆井泥漿固化技術(shù)的過(guò)程中，主要存在如下幾點(diǎn)問(wèn)題：2.1地理環(huán)境和水文條件有所不同目前，我國(guó)油田所處的地理環(huán)境和水文地質(zhì)條件也會(huì)有所不同。大家需要先 分析不同油田的具體特點(diǎn)，之后再運(yùn)用有效的技術(shù)進(jìn)行調(diào)理。在平時(shí)鉆井的過(guò)程 中，專業(yè)人員要經(jīng)常添加合適的化學(xué)試劑，并更好地進(jìn)行處理。可以看出，不同 的施工地點(diǎn)存在添加試劑成分都會(huì)有所不同3。所以，在具體進(jìn)行處理的過(guò)程中， 大家需要在處理的過(guò)程中使用不同的技術(shù)。從而才能夠有效地避免產(chǎn)生鉆

6、井泥漿 問(wèn)題。2.2處理具體過(guò)程困難重重在處理具體問(wèn)題時(shí)，由于每個(gè)廢棄的鉆井都會(huì)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。大家需要 采用對(duì)癥下藥的方式進(jìn)行處理。這不僅會(huì)對(duì)處理技術(shù)提出更高的要求，也會(huì)直接 增加研發(fā)的時(shí)間和資金。又加上泥漿的處理本身就充滿各種困難。如果其處理工 藝變得非常復(fù)雜，其后續(xù)應(yīng)用的過(guò)程也就會(huì)愈加困難。2.3容易受到環(huán)境的影響當(dāng)廢棄的鉆井泥漿固定化技術(shù)被運(yùn)用于實(shí)際過(guò)程時(shí)，雖然能夠在短時(shí)間內(nèi)取 得好的效果。但是，隨著使用時(shí)間的逐步變長(zhǎng)，其廢棄鉆井泥漿固定化技術(shù)也會(huì) 受到環(huán)境的影響，整體使用的過(guò)程就會(huì)變得越來(lái)越不穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)再次滲漏 的現(xiàn)象。這也是固化處理技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)。相關(guān)從業(yè)人員需要不斷地重視

7、這一問(wèn) 題，并采用有效的措施進(jìn)行解決。2.4對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生重大影響有些油田和附近居民種植的農(nóng)田距離很近。但是，如果在種植的過(guò)程中，油 田出現(xiàn)了任何問(wèn)題，都會(huì)在之后產(chǎn)生泄漏的現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)周?chē)用竦恼Ｉ町a(chǎn) 生重大影響。不僅周?chē)耐恋貢?huì)產(chǎn)生影響，其水源也會(huì)被污染。最終，農(nóng)作物的 生長(zhǎng)也會(huì)受到影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這將不利于提高農(nóng)民的生活質(zhì)量。油田鉆井廢棄泥漿處理技術(shù)的關(guān)鍵3.1選用合適的化學(xué)固化法化學(xué)固化法也在廢棄泥漿處理的過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。如果能夠加入一 定數(shù)量的固化劑，也能夠讓固化劑和泥漿產(chǎn)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，從而有 效地生成一系列穩(wěn)定的抗水固體。這種有效的抗水固體能夠?qū)U棄物和其他有

8、效 的成分都包裹在內(nèi)，從而讓其更好地被過(guò)濾。這樣也能夠防止包括高聚物和重金 屬成分有效地?cái)U(kuò)散在外4。具體在進(jìn)行固化處理的過(guò)程中，需要根據(jù)油田和周?chē)?環(huán)境實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行分析，才能夠使得固化的過(guò)程得以順利地進(jìn)行。例如，在實(shí)際施工的過(guò)程中，大家可以將固化劑有效地加入泥漿池內(nèi)部，再 通過(guò)均勻攪拌更好地將其融合。再在放置一段時(shí)間之后，其就能夠有效地實(shí)現(xiàn)固 化。3.2采用合適的粉煤灰固化技術(shù)在粉煤灰固化處理技術(shù)的背景下，大家只需要將粉煤灰作為泥漿固化的原材 料。讓粉煤灰內(nèi)部的水在受到堿性物質(zhì)的激發(fā)之后能夠有效地硬化，從而提高鉆 井泥漿的硬化質(zhì)量，最終才能夠有效地中和泥漿內(nèi)部的有害物質(zhì)。粉煤灰固化處理技術(shù)不

9、僅處理的價(jià)格較為低廉，而且有良好的固化效果。經(jīng) 過(guò)驗(yàn)證，在將粉煤灰、黃土和石灰有效地結(jié)合在一起，再經(jīng)過(guò)固化之后，不僅整 體穩(wěn)定性較好，而且內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)較多的有害物質(zhì)。整體操作工藝也非常簡(jiǎn)單， 處理費(fèi)用較低。目前，粉煤灰固化處理技術(shù)也非常常用。3.3選擇合適的固化劑不同類(lèi)型的固化劑也會(huì)在處理的過(guò)程中發(fā)揮不同的價(jià)值，也能夠更好地適應(yīng) 各種液體種類(lèi)。所以，在實(shí)際選擇固化劑的過(guò)程中，大家一方面需要嚴(yán)格考察其 參數(shù)，另外要保證其能夠更好地被處理。一般而言，有機(jī)固化劑和無(wú)機(jī)固化劑為 常見(jiàn)的兩類(lèi)固化劑。但是無(wú)機(jī)固化劑的使用成本較高，但是卻有著良好的處理效 果。有機(jī)固化劑雖然成本較低，但是處理效果不佳，很容易

10、產(chǎn)生二次污染。所以 無(wú)機(jī)固化劑目前在各個(gè)行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。油田鉆井廢棄泥漿新型處理技術(shù)4.1油田鉆井廢棄泥漿無(wú)害化處理技術(shù)目前，油田鉆井廢棄泥漿無(wú)害化處理的技術(shù)比較常用。下面讓我們有效地進(jìn) 行分析4.1.1 一般材料本次研究采用來(lái)自某廢棄油田的循環(huán)作業(yè)泥漿，其內(nèi)部危害的成分主要是由 聚合物、鹽類(lèi)物質(zhì)和瀝青改性物質(zhì)組成的。內(nèi)部的環(huán)境指標(biāo)主要是由pH、石油類(lèi)、 揮發(fā)酚和其他有毒的重金屬成分組成。各類(lèi)存在的聚合物會(huì)使得油田內(nèi)部的污染 物超標(biāo)。各種深色的添加劑也會(huì)使得鉆井內(nèi)部廢棄液的色度逐步偏高。所以，必 須要對(duì)該鉆井廢棄泥漿進(jìn)行無(wú)害化處理。表1顯示了某油田鉆井廢棄泥漿浸出液 主要污染物指標(biāo)。表1某油

11、田鉆井廢棄泥漿浸出液主要污染物指標(biāo)從表1的數(shù)據(jù)可以看出，混合液內(nèi)部的pH值已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象。 如果大家不在第一時(shí)間進(jìn)行治理，則會(huì)在之后污染環(huán)境。4.1.2處理方法準(zhǔn)備包括天平、AFS-220E型號(hào)原子熒光光度計(jì)、CS101-1A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 和其他反應(yīng)容器。并在之后有效地準(zhǔn)備包括硅酸鹽水泥、粉煤灰、生石灰和其他 實(shí)驗(yàn)材料5。用塑料玻璃杯城區(qū)一定量的鉆井廢棄泥漿100g，并在攪拌均勻之后加入一定 的固化添加劑。再將所有的材料高速攪拌之后，大家可以再直接注入容器中，并 將其靜置。過(guò)了一段時(shí)間后再放入固定的容器模型中成型。待物料成型之后再放 置若干天，并在之后形成一定量的固化產(chǎn)物。大家可

12、以根據(jù)固化的效果測(cè)量中內(nèi) 部的pH值，最終才能夠篩選出最佳的固化劑方案。4.1.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)配比之后可以得出正交試驗(yàn)浸出液毒性檢驗(yàn)的結(jié)果。其主要的結(jié) 果如表2所示：表2正交試驗(yàn)浸出液毒性檢驗(yàn)結(jié)果從表2的數(shù)據(jù)可以得知，影響固化效果的材料順序主要為水泥、生石灰、粉 煤灰和其他材料。水泥在水化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生OH-。如果離子用量過(guò)大，就會(huì)使 得浸出液內(nèi)部的pH值就會(huì)隨之升高。從試驗(yàn)的過(guò)程看，幾乎所有內(nèi)部的PH值都 會(huì)逐步增大。當(dāng)水泥用量達(dá)到16%時(shí)，其pH的值會(huì)達(dá)到9。所以，在之后可以有 效地確定油田鉆井廢棄泥漿的配比方案。正因?yàn)楣袒幚磉^(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，甚至?xí)?yán)重影響到人類(lèi)居住的區(qū) 域

13、。所以，在關(guān)鍵的時(shí)刻，大家可以采用無(wú)害化技術(shù)進(jìn)行處理。除了要遵照上文 所講述的內(nèi)容確定合適的油田鉆井廢棄泥漿配比方案，還需要在完成之后對(duì)處理 的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，確定是否真正達(dá)到了無(wú)害化處理。這在將來(lái)也會(huì)產(chǎn)生重大的意 義。在實(shí)際處理的過(guò)程中，必須有效地對(duì)其進(jìn)行二次處理，并確認(rèn)其中有害物質(zhì) 已經(jīng)被更好地排除，這樣才不會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境產(chǎn)生影響。在實(shí)際進(jìn)行無(wú)害化處理 的過(guò)程中，大家需要讓固化后的物質(zhì)充分發(fā)揮土壤的作用，并在上面適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行 耕種，才能夠在最終完成無(wú)害化處理的目標(biāo)6。這種固化處理方式幾乎不會(huì)對(duì)環(huán) 境產(chǎn)生太大的影響，所以值得推廣。泥漿不落地技術(shù)5.1基本原理比較著名的泥漿不落地技術(shù)能夠在不改變?cè)?/p>

14、有的鉆井工序的基礎(chǔ)上有效地收 集和存儲(chǔ)泥漿，并將固液分離、泥漿凈化和液相回收等諸多功能集中在一起。這 樣一種處理的方式打破了原有廢棄泥漿處理的方式?？梢耘浜衔锢矸蛛x技術(shù)來(lái)治 理鉆井廢棄泥漿，并有效地實(shí)現(xiàn)隨鉆隨治。于是，所有的液相物質(zhì)都能夠?qū)崿F(xiàn)全 面固化利用和前期處理。在處理的過(guò)程中往往也能夠節(jié)約大量的泥漿，并有效地 實(shí)現(xiàn)“零落地，零污染”。圖1顯示了“泥漿不落地技術(shù)的處理流程。從圖1可以看出，整個(gè)泥漿不落地技術(shù)工序主要由應(yīng)急處理模塊、自動(dòng)分 類(lèi)收集模塊、泥漿處理模塊和固相固化及輸送模塊組成。工作時(shí)，先讓自動(dòng)分類(lèi) 收集模塊收集掉落的泥漿，之后再運(yùn)用泥漿處理回用模塊來(lái)處理泥漿，再在進(jìn)行 脫漿干化處

15、理過(guò)后進(jìn)行應(yīng)急處理。5.2獨(dú)特優(yōu)勢(shì)泥漿不落地技術(shù)在使用的過(guò)程中具有如下幾種優(yōu)勢(shì)：第一，這樣獨(dú)有的工 藝和處理模式能夠更好地滿足設(shè)備自然造漿的能力，并滿足在惡劣環(huán)境下鉆井所 有的需要，最終實(shí)現(xiàn)了零排放和零污染。第二，本次使用泥漿不落地技術(shù)的過(guò) 程中，可以配合物理分離技術(shù)進(jìn)行使用，并最大限度地使得液相泥漿的性能變得 更加穩(wěn)定。泥漿也能夠更好地實(shí)現(xiàn)隨之隨用。第三，同樣，將物理分離技術(shù)融入 泥漿不落地技術(shù)內(nèi)部，就可以有效地避免在處理過(guò)程中產(chǎn)生的二次污染。不僅 污染物的排放效率較高，且也有很好的減產(chǎn)效果。因此值得被大面積推廣。第四， 在使用與此技術(shù)相關(guān)的設(shè)備時(shí)，即便在使用的過(guò)程中出現(xiàn)了較為復(fù)雜的情況。該

16、 工藝裝備也可以迅速被應(yīng)用于循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部。不僅具有較強(qiáng)的應(yīng)急能力，整體性 價(jià)比也很高。圖1 “泥漿不落地技術(shù)”處理工藝5.3處理效果目前，泥漿不落地技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)的勝利工區(qū)、新疆塔里木工區(qū)和華北地 區(qū)開(kāi)展。僅在2018年就已經(jīng)治理完成超過(guò)了 260 口井，在2019年上半年又完成 鉆井超過(guò)140 口。一共產(chǎn)生廢棄的泥漿241900m3，其液相已經(jīng)全部被回收利用。 所有的產(chǎn)品在被處理之后又被拉回到制定的資源處理現(xiàn)場(chǎng)。從實(shí)際執(zhí)行的過(guò)程看， 鉆井的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了 “零污染，零落地。經(jīng)過(guò)處理，之后產(chǎn)生的鉆井廢棄泥漿其PH值被控制在7.81-8.76之間，其 COD指標(biāo)控制在5.65-48.6之間，其元素貢

17、被控制在0.02-2.8之間，其六價(jià)銘被控 制在0.003-0.006之間?？梢哉f(shuō)，這樣一類(lèi)指標(biāo)符合我國(guó)出臺(tái)的與鉆井液固相廢棄 物現(xiàn)場(chǎng)處理的要求?？梢钥闯觯诒惶幚碇?，其產(chǎn)出的泥漿有如下的特點(diǎn)：第一，該泥漿產(chǎn)出 物質(zhì)的含水率極低，不僅能夠在使用的過(guò)程中滿足運(yùn)輸?shù)臈l件，甚至能夠在之后 更好地被無(wú)害化處理。第二，使用泥漿不落地技術(shù)能夠在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上不 添加任何藥劑，并配合物理分離技術(shù)來(lái)全面地實(shí)現(xiàn)固液分離。這樣一種技術(shù)能夠 解決傳統(tǒng)處理泥漿過(guò)程中產(chǎn)生的二次污染，甚至也可以再次使用固相增量。從上述的分析可以看出，泥漿處理技術(shù)可以被廣泛地被運(yùn)用于泥漿處理的過(guò)程中，也能夠符合我國(guó)的環(huán)保要求。在未來(lái)可

18、以被廣泛地推廣。6.結(jié)束語(yǔ)綜上所述，廢棄鉆井泥漿固化技術(shù)不僅已經(jīng)得到了社會(huì)各界的廣泛認(rèn)可，而 且也對(duì)環(huán)保助力良多。廢棄鉆井泥漿不僅分布范圍較廣，而且本身比較分散，又 因?yàn)閮?nèi)部含有重金屬和堿性物質(zhì)，所以會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的污染，這也是大家所 不容忽視的。所以，相關(guān)人員一定要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)固化技術(shù)進(jìn)行研究，以便快 速地解決環(huán)境污染問(wèn)題9。在處理過(guò)程中，也要保證處理過(guò)后的固體物質(zhì)能夠符 合耕種標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能夠有好的處理效果，并更好地解決環(huán)境污染問(wèn)題。在未來(lái)， 大家也可以采用多種固化處理劑相結(jié)合的方式來(lái)處理廢棄的鉆井泥漿。這樣往往 能夠克服無(wú)機(jī)固化劑和有機(jī)固化劑的缺點(diǎn)，從而使得固化的效果變得更好。參考文獻(xiàn)1趙吉平，任中啟，劉愛(ài)軍，李柯，牟順泉，石學(xué)強(qiáng).廢棄鉆井物的二次利用 和無(wú)害化處理J.石油鉆探技術(shù)，2017（5）： 69-742楊明杰，梁萬(wàn)林，金慶榮，等.鉆井廢泥漿綜合技術(shù)研究J.礦物巖石，2017（5）： 89-943董婭瑋，王文科楊，勝科，等.黃土地區(qū)石油鉆井廢棄泥漿處置對(duì)策研究J.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2017（