水基和油基钻井液废弃物无害化处理技术研究和应用

1、 20112011年年6 6月月水基钻井液与油基钻井液岩屑水基钻井液与油基钻井液岩屑 无害化处理技术研究与应用无害化处理技术研究与应用单单 位：长城钻探有限公司钻井液公司位：长城钻探有限公司钻井液公司目录目录一、前言一、前言二、钻井废弃物无害化处理技术概况二、钻井废弃物无害化处理技术概况三、长城钻探钻井液公司钻井废弃物无害化三、长城钻探钻井液公司钻井废弃物无害化 处理技术处理技术四、结论四、结论 一、前一、前 言言 近年来，随着长城钻探在海外油气勘探业务近年来，随着长城钻探在海外油气勘探业务中油基钻井液的大量使用以及人工岛和海上平台中油基钻井液的大量使用以及人工岛和海上平台上钻井作业越来越多，

2、相应出现了废弃油基钻井上钻井作业越来越多，相应出现了废弃油基钻井液处理技术基础薄弱，各项配套技术匮乏以及人液处理技术基础薄弱，各项配套技术匮乏以及人工岛、海上平台井场废浆池或废浆罐的体积较小，工岛、海上平台井场废浆池或废浆罐的体积较小，处理废弃物场所有限的问题，处理废弃物场所有限的问题，在这些特殊地区，在这些特殊地区，传统的就地固化或无害化处理技术的弊病越来越传统的就地固化或无害化处理技术的弊病越来越明显。明显。伴随着人类对环保理念的增强，伴随着人类对环保理念的增强，迫切需要迫切需要发展新型的钻井废弃物无害化处理技术。发展新型的钻井废弃物无害化处理技术。 长城钻探开展的钻井废弃物无害化处理技术

3、长城钻探开展的钻井废弃物无害化处理技术研究研究与现场试验，解决了钻井液废弃物无害化处理的技与现场试验，解决了钻井液废弃物无害化处理的技术问题，在研究和应用过程中形成了一套技术可行、术问题，在研究和应用过程中形成了一套技术可行、经济合理的废弃物处理技术，实现了清洁钻井，促经济合理的废弃物处理技术，实现了清洁钻井，促进了油气勘探开发主营业务与环境保护协调发展，进了油气勘探开发主营业务与环境保护协调发展，该技术已经在伊朗等国家和地区进行了应用，该技术已经在伊朗等国家和地区进行了应用，满足满足了国内石油行业钻井工程与环境保护现状的需求。了国内石油行业钻井工程与环境保护现状的需求。一、前一、前 言言二、

4、钻井废弃物无害化处理技术概况二、钻井废弃物无害化处理技术概况1 1、开展钻井废弃物无害化处理的必要性、开展钻井废弃物无害化处理的必要性2 2、钻井废弃物无害化处理需要解决的关键技术、钻井废弃物无害化处理需要解决的关键技术3、钻井废弃物研究和生产应用目标、钻井废弃物研究和生产应用目标二、钻井废弃物无害化处理技术概况二、钻井废弃物无害化处理技术概况1、开展钻井废弃物无害化处理的必要性、开展钻井废弃物无害化处理的必要性1）环境需求钻井液对环境造成钻井液对环境造成的影响主要表现在的影响主要表现在 （1）对地表水和地下水资源的污染；）对地表水和地下水资源的污染； （2）各种重金属滞留于土壤，影响植物的生

5、长和）各种重金属滞留于土壤，影响植物的生长和微生物的繁殖，同时因植物吸收而富集，危害到微生物的繁殖，同时因植物吸收而富集，危害到人畜的健康；人畜的健康； 钻井液废弃物不仅给环境带来严重污染，也占用了日益减少的可耕地钻井液废弃物不仅给环境带来严重污染，也占用了日益减少的可耕地资源。因此，各国都在加强环保方面的立法和执法工作。资源。因此，各国都在加强环保方面的立法和执法工作。目前大多数国家目前大多数国家和地区都不允许钻井过程中形成的废弃钻井液、钻屑、废水随意排放，要和地区都不允许钻井过程中形成的废弃钻井液、钻屑、废水随意排放，要求进行无害化处理。求进行无害化处理。2 2）发展需求）发展需求 长期以

6、来我国钻井液以水基体系为主，因此废长期以来我国钻井液以水基体系为主，因此废弃水基钻井液处理技术开发应用较多。在陆上钻井弃水基钻井液处理技术开发应用较多。在陆上钻井中应用最多的是就地固化或就地无害化处理技术。中应用最多的是就地固化或就地无害化处理技术。该法的优点是成本较低，缺点是只适应大坑池地区该法的优点是成本较低，缺点是只适应大坑池地区的钻井废物处理。但钻井作业经常在一些环境敏感的钻井废物处理。但钻井作业经常在一些环境敏感地区，传统的就地固化或无害化处理技术的弊病越地区，传统的就地固化或无害化处理技术的弊病越来越明显，迫切需要发展新型的钻井废弃物无害化来越明显，迫切需要发展新型的钻井废弃物无害

7、化处理技术。处理技术。 二、钻井废弃物无害化处理技术概况二、钻井废弃物无害化处理技术概况 我国已将废弃钻井液列为危险废物名录，管理极其严格，要求处理后的浸出液达到GB8978-1996污水综合排放标准，目前我国钻井废弃物的环保处理总体技术水平不高，存在投资少、效果差、技术配套能力差等问题，钻井废弃物的无害化处理技术已将成为制约我国油气勘探开发业务发展的瓶颈之一。二、钻井废弃物无害化处理技术概况二、钻井废弃物无害化处理技术概况2）发展需求）发展需求2、钻井废弃物无害化处理需要解决的关键技术、钻井废弃物无害化处理需要解决的关键技术二、钻井废弃物无害化处理技术概况二、钻井废弃物无害化处理技术概况1）

8、废弃水基钻井液固液分离和废弃物回收装置；水基钻井液高）废弃水基钻井液固液分离和废弃物回收装置；水基钻井液高效固化剂、絮凝剂等处理剂。效固化剂、絮凝剂等处理剂。 2）废弃油基钻井液岩屑无害化处理装置及石油微生物处理剂、）废弃油基钻井液岩屑无害化处理装置及石油微生物处理剂、除油表面活性剂；除油表面活性剂；3）废弃水基钻井液和废弃油基钻井液岩屑无害化处理配套工）废弃水基钻井液和废弃油基钻井液岩屑无害化处理配套工艺技术；艺技术；3、钻井废弃物研究和生产应用目标、钻井废弃物研究和生产应用目标二、钻井废弃物无害化处理技术概况二、钻井废弃物无害化处理技术概况1）水基钻井液处理后的废水、泥渣的浸出液的主要污染

9、）水基钻井液处理后的废水、泥渣的浸出液的主要污染物指标须达到物指标须达到GB8978-1996污水综合排放标准污水综合排放标准（二（二级）要求；级）要求；2）油基钻井液钻屑处理后的含油率低于）油基钻井液钻屑处理后的含油率低于2，满足中国以，满足中国以及工程服务所在国的排放标准。及工程服务所在国的排放标准。二、长城钻探钻井液公司钻井废弃物无害化处理技术二、长城钻探钻井液公司钻井废弃物无害化处理技术1、废弃水基钻井液无害化处理技术、废弃水基钻井液无害化处理技术 废弃水基钻井液组成复杂，稳定性高，固液分离废弃水基钻井液组成复杂，稳定性高，固液分离难度大，脱出水中污染物浓度大，受井场水、电、难度大，脱

10、出水中污染物浓度大，受井场水、电、场地等环境条件限制，对废弃水基钻井液的处理装场地等环境条件限制，对废弃水基钻井液的处理装置的要求体积要小，处理效率要高。受处理成本的置的要求体积要小，处理效率要高。受处理成本的限制加入的絮凝剂（破胶剂）、固化剂的量不能大，限制加入的絮凝剂（破胶剂）、固化剂的量不能大，但处理的效果确要在达标范围内。长城钻探钻井液但处理的效果确要在达标范围内。长城钻探钻井液公司在伊朗进行了废弃水基钻井液无害化处理研究公司在伊朗进行了废弃水基钻井液无害化处理研究并得到成功的应用。签订了万美元的水基并得到成功的应用。签订了万美元的水基钻井废弃物处理合同钻井废弃物处理合同 排放排放固控

11、固控废弃物废弃物固液分离固化模块固液分离固化模块钻井污水钻井污水处理水处理水固化处理固化处理废弃物收集模块废弃物收集模块污水处理污水处理模块模块固液分离固液分离井场污水井场污水钻井系统钻井系统（平台）（平台）图1 水基钻井液无害化处理工艺流程图1）水基钻井液无害化处理工艺流程图）水基钻井液无害化处理工艺流程图2）水基钻井液无害化处理药剂及加量）水基钻井液无害化处理药剂及加量序号固化药剂加量污水处理剂加量1主固化剂XL-16-8g/L混凝剂MLX-15-8g/L2助凝剂XL-21g/L氧化剂ML-81-2g/L3破胶剂XLA-11-2g/L3）处理后技术标准及评价指标）处理后技术标准及评价指标名

12、称技术指标参数PH=6-9SS70mg/LCODcr100mg/l石油类10mg/lCr6+0.5 mg/l总铬1.5mg/l4）废弃水基钻井液无害化处理装置）废弃水基钻井液无害化处理装置 废弃水基钻井液无害化处理装置为钻井作业一废弃水基钻井液无害化处理装置为钻井作业一体化随钻处理装置。体化随钻处理装置。这套装置通过岩屑收集、钻井这套装置通过岩屑收集、钻井液破胶脱稳和固液分离、污水脱稳气浮、污水高效液破胶脱稳和固液分离、污水脱稳气浮、污水高效絮凝及氧化、污水精细过滤等多级处理工艺逐步去絮凝及氧化、污水精细过滤等多级处理工艺逐步去除钻井液中的岩屑、大部分固相和有毒有害化学成除钻井液中的岩屑、大部

13、分固相和有毒有害化学成分。脱出的水处理达标后可以实现井场回用或达标分。脱出的水处理达标后可以实现井场回用或达标排放；钻井岩屑等固废物通过强制高效固化处理，排放；钻井岩屑等固废物通过强制高效固化处理，能去除所粘附的有害物质，达标堆放。能去除所粘附的有害物质，达标堆放。全套装置拆全套装置拆装方便，容易搬运，特别适合流动性作业。装方便，容易搬运，特别适合流动性作业。图图2 废弃水基钻井液无害化处理装置废弃水基钻井液无害化处理装置2、油基钻井液岩屑无害化处理技术、油基钻井液岩屑无害化处理技术 随着石油钻井开发难度的增加，在钻井时越来越多的应用油随着石油钻井开发难度的增加，在钻井时越来越多的应用油基泥浆

14、，但是在使用油基泥浆的过程中会产生含油钻屑，对环基泥浆，但是在使用油基泥浆的过程中会产生含油钻屑，对环境产生极大的危害。而且全世界绝大部分国家对含油钻屑的排境产生极大的危害。而且全世界绝大部分国家对含油钻屑的排放标准有严格的限制。例如美国要求含油率要低于放标准有严格的限制。例如美国要求含油率要低于3%，在我，在我国南海地区要求含油率低于国南海地区要求含油率低于5%。 长城钻探钻井液公司为延伸油基钻井液产业链开展了油长城钻探钻井液公司为延伸油基钻井液产业链开展了油基钻井液岩屑无害化处理技术研究。油基钻井液岩屑处理设基钻井液岩屑无害化处理技术研究。油基钻井液岩屑处理设备已经初步研究和配套成功。备已

15、经初步研究和配套成功。二、长城钻探钻井液公司钻井废弃物无害化处理技术二、长城钻探钻井液公司钻井废弃物无害化处理技术 油基钻井液岩屑无害化处理方案：油基钻井液岩屑无害化处理方案：油基钻井液无害化处油基钻井液无害化处理主要是油基钻井液岩屑处理，油基钻井液可以回收反复使理主要是油基钻井液岩屑处理，油基钻井液可以回收反复使用。用。含油钻屑调PH值预处理高效菌剂和营养液加氧营养液生物降解无害化岩屑检测排放甩干机甩出液收集池油基钻井液回收池岩屑储存池振动筛岩屑收集槽螺旋推进器螺旋推进器井口返出的油基钻井液SAS稀释液离心机 经过上述过程处理使油基岩屑达到国际油基钻井液岩屑排经过上述过程处理使油基岩屑达到国

16、际油基钻井液岩屑排放标准。实现油基钻井液岩屑处理工业化、产业化。放标准。实现油基钻井液岩屑处理工业化、产业化。 图图2 废弃油基钻井液岩屑无害化处理流程图废弃油基钻井液岩屑无害化处理流程图1）油基钻井液岩屑处理系统作用原理和技术特点）油基钻井液岩屑处理系统作用原理和技术特点 油基钻屑处理系统主要由甩干机、除油高效表面活性油基钻屑处理系统主要由甩干机、除油高效表面活性剂和石油微生物处理三部分组成。剂和石油微生物处理三部分组成。它主要是利用甩干机强它主要是利用甩干机强大的离心力将油基泥浆钻屑含油率大的离心力将油基泥浆钻屑含油率OOC减少到减少到5%以下，配以下，配合除油高效表面活性剂使用后，可以将

17、钻屑含油率合除油高效表面活性剂使用后，可以将钻屑含油率OOC减减少为少为2%以下，再经过石油微生物处理使油基岩屑的含油量以下，再经过石油微生物处理使油基岩屑的含油量达到钻井生产所在国的允许排放标准。达到钻井生产所在国的允许排放标准。 2、油基钻井液岩屑无害化处理技术、油基钻井液岩屑无害化处理技术 经过除油高效表面活性剂处理后，废弃含油钻屑自然分经过除油高效表面活性剂处理后，废弃含油钻屑自然分为油层、水层和岩屑三层。油层可以回收利用，水层里的药为油层、水层和岩屑三层。油层可以回收利用，水层里的药剂绿色环保无污染且可以继续循环使用，岩屑含油率可降低剂绿色环保无污染且可以继续循环使用，岩屑含油率可降

18、低为为1%以下，达到排放标准可以直接排放。以下，达到排放标准可以直接排放。图图3 钻井现场岩屑机械处理过程图钻井现场岩屑机械处理过程图 含油岩屑的微生物处理采含油岩屑的微生物处理采用生物通风法，该方法有利于用生物通风法，该方法有利于提高油类物质的分解速度。生提高油类物质的分解速度。生物通风法是在待治理堆放的油物通风法是在待治理堆放的油基岩屑中至少打两口井，安装基岩屑中至少打两口井，安装鼓风机和抽真空机，将空气中鼓风机和抽真空机，将空气中加入生物降解菌、微生物营养加入生物降解菌、微生物营养添加剂、增效剂和添加剂、增效剂和PH调节剂等调节剂等强行压入处理物中，然后抽出强行压入处理物中，然后抽出土壤

19、中的气体。土壤中的气体。 图图5 微生物处理技术示意图微生物处理技术示意图 石油微生物处理油基岩屑是微生物（嗜油菌）将石油等有机化合物石油微生物处理油基岩屑是微生物（嗜油菌）将石油等有机化合物降解成小分子的无机物的过程。该过程是将低沸点易挥发的有机物直降解成小分子的无机物的过程。该过程是将低沸点易挥发的有机物直接随空气被抽出，而高沸点的重组分在生物降解菌的作用下，被彻底接随空气被抽出，而高沸点的重组分在生物降解菌的作用下，被彻底降解为降解为CO2和和H2O。 生物通风技术特点：生物通风属于原位修生物通风技术特点：生物通风属于原位修复技术，不挖土，不破坏土壤结构，能够修复复技术，不挖土，不破坏土

20、壤结构，能够修复被石油污染的低渗透性、高含水率土壤，该方被石油污染的低渗透性、高含水率土壤，该方法给土壤注入纯氧气或空气、升高土壤温度、法给土壤注入纯氧气或空气、升高土壤温度、添加工程菌将石油类物质从其所吸附的土壤颗添加工程菌将石油类物质从其所吸附的土壤颗粒上剥落下来，从而大大提高生物可利用性。粒上剥落下来，从而大大提高生物可利用性。最终产物是最终产物是CO2、H2O和脂肪酸，环境副作用小，和脂肪酸，环境副作用小，即使中间产物是污染物，在出口处安装气体净即使中间产物是污染物，在出口处安装气体净化装置，不会造成二次污染。化装置，不会造成二次污染。2）油基钻井液岩屑处理技术的创新性和先进性）油基钻

21、井液岩屑处理技术的创新性和先进性 油基钻井液岩屑处理过程中，长城钻探钻井液公司引油基钻井液岩屑处理过程中，长城钻探钻井液公司引用了除油高效表面活性剂和岩屑甩干机。除油高效表面活用了除油高效表面活性剂和岩屑甩干机。除油高效表面活性剂目前在南北美洲，欧洲大部分地区，包括对环境要求性剂目前在南北美洲，欧洲大部分地区，包括对环境要求极为苛刻的北海地区都已经使用过，用户包括世界知名油极为苛刻的北海地区都已经使用过，用户包括世界知名油公司以及公司以及MI-SWACO，Baker Hughes等泥浆服务公司。等泥浆服务公司。但目前在国内还没有任何应用，长城公司将是第一家使用但目前在国内还没有任何应用，长城公

22、司将是第一家使用该产品的公司。该产品的公司。 甩干机目前已经在世界各地的岩屑处理项目中应用，甩干机目前已经在世界各地的岩屑处理项目中应用，并且已经被各大油公司所接受，是一种成熟稳定、成本并且已经被各大油公司所接受，是一种成熟稳定、成本低廉的处理方式。长城钻探钻井液公司为开展油基岩屑低廉的处理方式。长城钻探钻井液公司为开展油基岩屑处理的研究和应用进行了油基岩屑的工业甩干试验。处理的研究和应用进行了油基岩屑的工业甩干试验。 2、油基钻井液岩屑无害化处理技术、油基钻井液岩屑无害化处理技术 配制了柴油油包水钻井液，然后分别用泥岩岩屑和砂子浸配制了柴油油包水钻井液，然后分别用泥岩岩屑和砂子浸泡泡1616

23、小时，用振动筛把泥岩岩屑或砂子分离出来，进入甩干机，小时，用振动筛把泥岩岩屑或砂子分离出来，进入甩干机，测试甩出来的岩屑或砂子的含油量和含水量（用油水分离装置测试甩出来的岩屑或砂子的含油量和含水量（用油水分离装置测试），结果如下：测试），结果如下：含油量含油量(%)(%)含水量含水量(%)(%)含（油含（油+ +水）总量水）总量浸油泥岩岩屑甩干前浸油泥岩岩屑甩干前3.63.64.744.748.348.34浸油泥岩岩屑甩干后浸油泥岩岩屑甩干后1#1#样样1.111.112.622.623.733.73浸油泥岩岩屑甩干后浸油泥岩岩屑甩干后2#2#样样1.51.53.53.54 4浸油砂子甩干前浸油砂子甩干前/ / /11.9711.97浸油砂子甩干前浸油砂子甩干前/ / /1.561.56 从表中可看出甩干后的含油量均小于从表中可看出甩干后的含油量均小于2%，甩干处理效，甩干处理效果较好。果较好。图4 现场用甩干机 上述经过甩干机甩干的浸油泥页岩油基岩屑含油量为上述经过甩干机甩干的浸油泥页岩油基岩屑含油量为1.5%，将该岩屑利用生物通风法进行生物降解，经过，将该岩屑利用生物通风法进行生物降解，经过20天后测试岩屑含油量为天后测试岩屑含油量为0.8%。 就目前国内油基钻井液岩屑处理技术，长城钻