浅析油田钻井废弃钻井液的处理技术

2022-09-11

近年来, 石油化工生产正在飞速的发展。在钻井过程中, 会产生大量混有化工岩屑、井场用水、雨水的废弃钻井液。这些废弃液会在水分蒸发固化以后进行掩埋处理, 但是由于液体中存在一些对土壤有危害的物质, 必须先进行无害化处理。

一、废弃钻井液中的污染物分析

随着我国石油天然气开采力度的逐年增大, 石油废弃钻井液的数量也在逐年上涨, 随之增大的还有污染力度。这样持续下去, 会对生态平衡造成破坏, 威胁到人们的生命安全, 也不符合我国的可持续发展战略。现代化的石油开采现场工作中应该加强废弃钻井液处理技术的开发, 并设计出科学合理的处理工艺。但是由于钻井液的种类繁多, 所以废弃液处理技术也要随之变化, 怎样找出合适的处理技术, 就要先对废弃物的污染成分进行分析。

废弃钻井液是一种复杂的胶体, 成分多而杂, 想要进行无害化处理, 具备一定难度。经分析可知, 废弃钻井液中会对环境造成污染的主要成分是盐浓以及可交换的钠离子 (水基钻井液的氯化钠含量不超过10mg/cm3) , 另外还有油类 (石油类含量应该控制在3000mg/kg之内) 和重金属离子 (常见的铜、锌、铅金属元素含量最高可以达到3.817μg/L, 10.658μg/L, 5.918μg/L) 、有机污染物 (钻井液中添加的有机处理添加剂) 。这些污染成分若是深入到地层中, 会对土层、地下水、地表水造成严重的污染, 甚至出现土壤板结现象, 影响到动植物和人类的安全。

二、废弃钻井液无害化处理的重要性

1. 环境需求

废弃钻井液会对环境造成严重的污染, 一方面污染了水资源, 对人们的正常生活造成了影响;另一方面, 由于废液中的重金属元素, 土壤结构被破坏, 植物和微生物都无法正常生存, 即便正常生长, 动物和人类食用了这类植物也会危害到人畜的身体健康。

2. 发展需求

我国的石油钻井液通常使用的都是水基体系钻井液, 当然也有一部分采用的是油基体系钻井液, 针对这两种情况要分别设计出合适的处理技术。对于陆上钻井, 通常采用的是就地固化或就地无害处理, 成本低廉, 但是适用范围低。钻井作业并不都在大坑池地区, 通常会在环境比较敏感的区域, 需要开发出更加合理的新型无害处理技术。

三、废弃钻井液无害化处理技术

1. 废弃水基钻井液的无害化处理技术

废弃水基钻井液的组成成分比较复杂, 稳定性较高, 固液分离难度较大, 想要脱除水中污染物的难度也很大, 还会受到井场的场地条件限制。所以, 废弃水基钻井液的的处理装置需要设计为体积小、效率高的设备。由于成本的限制, 要在保证废弃钻井液的处理效果的同时尽量减少破胶剂和固化剂的使用量。

处理装置设计完毕后, 是一个钻井作业一体化的随钻处理装置。该装置在使用的过程中, 要首先收集岩屑, 然后将钻井液破胶脱稳并实现固液分离, 随后进行污水脱稳气浮、高效絮凝氧化、精细过滤, 将钻井液中的岩屑、固相、有毒成分通过多级工艺除掉。处理完毕后, 剩下的水可以输送回井场再次利用或是直接排放。整个装置的拆卸和安装都比较方便, 搬运起来也较容易, 适合流动性作业。

2. 废弃油基钻井液的无害化处理技术

由于石油开采难度的上升, 钻井时使用的钻井液开始改用油基泥浆, 但是油基泥浆在使用的过程中会产生较多含油钻屑, 给环境造成极大的危害。因此, 国际上对于含油钻屑的排放规定了严格的标准限制。例如, 我国南海地区要求含油率不能超过5%, 美国则是规定不能超过3%。废弃油基钻井液的无害处理主要就是岩屑处理, 钻井液是可以反复利用的。需要对处理技术加强研究, 达到国际规定标准, 实现工业产业化的岩屑处理。

3. 油基钻井液岩屑无害化处理技术

油基钻屑处理装置主要由甩干机、高效活性剂和微生物处理三部分组成。先通过甩干机的离心力将钻屑含油率减低到不超过5%, 使用除油高效表面活性剂将含油率减低到不超过2%, 最后经过微生物处理, 达到石油开采国家的规定标准。微生物处理就是通过嗜油菌这类微生物将有机化合物降解处理成无机物。这个过程中, 低沸点易挥发的有机物可以直接抽出, 高沸点的有机物则会在微生物的作用下降解为水和二氧化碳。

四、玉门油田废弃钻井液的无害处理实例

玉门油田采用的钻井废弃泥浆处理设备的工作流程为:用氯化铁絮凝处理, 实现固液分离, 分离出絮体颗粒间的游离水和分子间水, 并在此过程中将有害成分转化为无害或危害性较小的物质;浓硫酸氧化, 将仍然留有的有害物质氧化为无害物质, 并将留有的水分蒸发出去;水泥固化, 固化结束后运到相应的地点进行掩埋处理。

目前, 塔里木油田推广使用的是LRET油基泥浆技术, 该技术应用半年以来已经处理了超过2500m3的油基泥浆废弃物, 回收了600m3的油基泥浆, 获得了560万的经济效益。

结语

伴随着石油开采量的大幅度增加, 油田废弃钻井液的无害化处理技术受到了越来越广泛的关注, 国际上已经针对排放制定了严格的标准, 各个国家都应该针对这个标准加强自身处理技术。废弃钻井液的处理技术研究要综合参考环境需求和成本设置, 实现油气勘探业务和环境保护的协调性可持续发展。

摘要：随着油气勘探中油基钻井液的广泛使用以及勘探领域的不断扩展, 出现了废弃油基钻井液处理技术薄弱, 配套技术匮乏等问题。另外, 由于钻井液在使用完毕后若处理不当会引发多种危害, 伴随人类对环保理念的增强, 迫切需要发展新型的钻井废弃物无害化处理技术, 解决钻井液废弃物无害化处理这个问题。本文主要就油田钻井废弃钻井液的污染物成分、无害处理的重要性、处理技术进行了分析探讨。

关键词：油田钻井,废弃钻井液,处理技术