石油钻井废弃泥浆污染特性及固化处理技术探析

1、石油钻井废弃泥浆污染特性及固化处理技术探析摘要：石油一直都在国民经济发展的过程中发挥着重要的作用。因此，油田也 会占据着重要的地位。但是，在实际钻井的过程中非常容易产生废弃的钻井泥浆， 这也会对环境造成污染。因此，采用相应的技术进行固化处理显得尤为重要。本 文主要就石油钻井废弃泥浆污染特性和固化处理技术进行探究。关键词：石油钻井；废弃泥浆；污染特性；固化处理引言废弃钻井泥浆作为一种固体废弃物，主要是由重金属、碱和其他类型的污染 物组成。废弃钻井泥浆不仅会在下雨天对周边的环境产生不良的影响，且本身也 有不断增加的趋势。随着石油工业的不断发展，如果不对废弃钻井泥浆进行全面 处理，势必会直接阻碍未来

2、石油工艺的发展1。许多耕地将没有办法实现复耕， 环境污染也会变得越来越严重。所以，提高废弃钻井泥浆固化处理技术显得尤为 重要。现阶段废弃钻井泥浆处理现状目前，多数油田在钻井的过程中会采用多项控技术。通过使用此种技术可以 有效地减少钻井液。但是由于地理环境的限制和水文特点等多方面的影响。在钻 井的过程中会产生诸多种类的废物泥浆。这些泥浆不仅显得较为分散，而且会产 生重大污染。因此，在传统开采过程中，大家会在钻井场周围往下的地方先开挖 一定量的存储坑，之后再将有机土铺设在坑底附近，并在上面覆盖一层塑料衬膜， 这样才能够有效地处理钻井泥浆。废弃钻井液主要是由钻井岩屑、超细的碳酸钙、粘土和丙烯甲组成。

3、外观一 般为半流质或者粘稠的液体。不仅内部颗粒含量很高，而且其内部的含水量也较 高。总体属于一种碱性混合液体。目前，我国国内的机构已经投入了大量的时间和精力来有效地完善废弃钻井 泥浆固化处理系统。并想办法用相应的技术来控制废弃泥浆的排出量。由于我国 不同钻井的自然环境和地理环境会出现重大的差别，所以我国钻井泥浆的种类也 有所不同。所以，在进行固化剂处理的过程中，大家可以根据实际情况采用无机固化剂、 有机固化剂和复合型固化剂。第一，通常，有机固化剂被运用于污染较为严重的 区域。不仅使用的范围较为广泛，而且固化的速度也较快，最终也能够有较好的 固化效果2。但是，有机固化剂处理的难度较高，且处理的成

4、本也较高。如果没 有采用合适的方法进行处理，甚至会形成二次污染。所以，现在很多厂家并未使 用有机固化剂。第二，无机固化剂整体价格较为低廉，且制造原料较为容易得到。 在固化之后也有着很强的稳定性、抗渗透性和抗腐蚀性。但是，无机固化剂使用 的量很大，切在使用之后，其体积会变大。所以，如果单纯地使用无机固化剂并 不能够满足目前生产的需求。第三，除了有机固化剂和无机固化剂，复合固化剂也一直都发挥着重要的作 用。例如，运用水泥和水泥窑内部的混合物来对钻井泥浆做固化处理，这种就被 称为复合固化剂。这种处理方法不仅比较高效，而且可以在短时间内就恢复土地 耕种。另外一种常用的固化剂主要由纯碱、氢氧化钠、硫化沥

5、青和其他高分子聚 合物组成。其中，泥浆在复合固化剂中将会发挥重大的作用。一方面可以有效地 翻土耕种，整体工艺也显得较为简单。废弃钻井泥浆固化处理存在的问题目前，在处理废弃钻井泥浆固化技术的过程中，主要存在如下几点问题：2.1地理环境和水文条件有所不同目前，我国油田所处的地理环境和水文地质条件也会有所不同。大家需要先 分析不同油田的具体特点，之后再运用有效的技术进行调理。在平时钻井的过程 中，专业人员要经常添加合适的化学试剂，并更好地进行处理。可以看出，不同 的施工地点存在添加试剂成分都会有所不同3。所以，在具体进行处理的过程中， 大家需要在处理的过程中使用不同的技术。从而才能够有效地避免产生钻

6、井泥浆 问题。2.2处理具体过程困难重重在处理具体问题时，由于每个废弃的钻井都会表现出不同的特点。大家需要 采用对症下药的方式进行处理。这不仅会对处理技术提出更高的要求，也会直接 增加研发的时间和资金。又加上泥浆的处理本身就充满各种困难。如果其处理工 艺变得非常复杂，其后续应用的过程也就会愈加困难。2.3容易受到环境的影响当废弃的钻井泥浆固定化技术被运用于实际过程时，虽然能够在短时间内取 得好的效果。但是，随着使用时间的逐步变长，其废弃钻井泥浆固定化技术也会 受到环境的影响，整体使用的过程就会变得越来越不稳定，甚至会出现再次渗漏 的现象。这也是固化处理技术的一个难点。相关从业人员需要不断地重视

7、这一问 题，并采用有效的措施进行解决。2.4对周围环境产生重大影响有些油田和附近居民种植的农田距离很近。但是，如果在种植的过程中，油 田出现了任何问题，都会在之后产生泄漏的现象，也会对周围居民的正常生活产 生重大影响。不仅周围的土地会产生影响，其水源也会被污染。最终，农作物的 生长也会受到影响。从长远看，这将不利于提高农民的生活质量。油田钻井废弃泥浆处理技术的关键3.1选用合适的化学固化法化学固化法也在废弃泥浆处理的过程中发挥着重要的作用。如果能够加入一 定数量的固化剂，也能够让固化剂和泥浆产生一系列的物理和化学反应，从而有 效地生成一系列稳定的抗水固体。这种有效的抗水固体能够将废弃物和其他有

8、效 的成分都包裹在内，从而让其更好地被过滤。这样也能够防止包括高聚物和重金 属成分有效地扩散在外4。具体在进行固化处理的过程中，需要根据油田和周围 环境实际情况来进行分析，才能够使得固化的过程得以顺利地进行。例如，在实际施工的过程中，大家可以将固化剂有效地加入泥浆池内部，再 通过均匀搅拌更好地将其融合。再在放置一段时间之后，其就能够有效地实现固 化。3.2采用合适的粉煤灰固化技术在粉煤灰固化处理技术的背景下，大家只需要将粉煤灰作为泥浆固化的原材 料。让粉煤灰内部的水在受到碱性物质的激发之后能够有效地硬化，从而提高钻 井泥浆的硬化质量，最终才能够有效地中和泥浆内部的有害物质。粉煤灰固化处理技术不

9、仅处理的价格较为低廉，而且有良好的固化效果。经 过验证，在将粉煤灰、黄土和石灰有效地结合在一起，再经过固化之后，不仅整 体稳定性较好，而且内部不会出现较多的有害物质。整体操作工艺也非常简单， 处理费用较低。目前，粉煤灰固化处理技术也非常常用。3.3选择合适的固化剂不同类型的固化剂也会在处理的过程中发挥不同的价值，也能够更好地适应 各种液体种类。所以，在实际选择固化剂的过程中，大家一方面需要严格考察其 参数，另外要保证其能够更好地被处理。一般而言，有机固化剂和无机固化剂为 常见的两类固化剂。但是无机固化剂的使用成本较高，但是却有着良好的处理效 果。有机固化剂虽然成本较低，但是处理效果不佳，很容易

10、产生二次污染。所以 无机固化剂目前在各个行业中被广泛应用。油田钻井废弃泥浆新型处理技术4.1油田钻井废弃泥浆无害化处理技术目前，油田钻井废弃泥浆无害化处理的技术比较常用。下面让我们有效地进 行分析4.1.1 一般材料本次研究采用来自某废弃油田的循环作业泥浆，其内部危害的成分主要是由 聚合物、盐类物质和沥青改性物质组成的。内部的环境指标主要是由pH、石油类、 挥发酚和其他有毒的重金属成分组成。各类存在的聚合物会使得油田内部的污染 物超标。各种深色的添加剂也会使得钻井内部废弃液的色度逐步偏高。所以，必 须要对该钻井废弃泥浆进行无害化处理。表1显示了某油田钻井废弃泥浆浸出液 主要污染物指标。表1某油

11、田钻井废弃泥浆浸出液主要污染物指标从表1的数据可以看出，混合液内部的pH值已经出现了严重超标的现象。 如果大家不在第一时间进行治理，则会在之后污染环境。4.1.2处理方法准备包括天平、AFS-220E型号原子荧光光度计、CS101-1A型电热鼓风干燥箱 和其他反应容器。并在之后有效地准备包括硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰和其他 实验材料5。用塑料玻璃杯城区一定量的钻井废弃泥浆100g，并在搅拌均匀之后加入一定 的固化添加剂。再将所有的材料高速搅拌之后，大家可以再直接注入容器中，并 将其静置。过了一段时间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产物。大家可

12、以根据固化的效果测量中内 部的pH值，最终才能够筛选出最佳的固化剂方案。4.1.3实验结果在进行实验配比之后可以得出正交试验浸出液毒性检验的结果。其主要的结 果如表2所示：表2正交试验浸出液毒性检验结果从表2的数据可以得知，影响固化效果的材料顺序主要为水泥、生石灰、粉 煤灰和其他材料。水泥在水化的过程中会产生OH-。如果离子用量过大，就会使 得浸出液内部的pH值就会随之升高。从试验的过程看，几乎所有内部的PH值都 会逐步增大。当水泥用量达到16%时，其pH的值会达到9。所以，在之后可以有 效地确定油田钻井废弃泥浆的配比方案。正因为固化处理过程中会对环境造成污染，甚至会严重影响到人类居住的区 域

13、。所以，在关键的时刻，大家可以采用无害化技术进行处理。除了要遵照上文 所讲述的内容确定合适的油田钻井废弃泥浆配比方案，还需要在完成之后对处理 的结果进行检验，确定是否真正达到了无害化处理。这在将来也会产生重大的意 义。在实际处理的过程中，必须有效地对其进行二次处理，并确认其中有害物质 已经被更好地排除，这样才不会对周围的环境产生影响。在实际进行无害化处理 的过程中，大家需要让固化后的物质充分发挥土壤的作用，并在上面适当地进行 耕种，才能够在最终完成无害化处理的目标6。这种固化处理方式几乎不会对环 境产生太大的影响，所以值得推广。泥浆不落地技术5.1基本原理比较著名的泥浆不落地技术能够在不改变原

14、有的钻井工序的基础上有效地收 集和存储泥浆，并将固液分离、泥浆净化和液相回收等诸多功能集中在一起。这 样一种处理的方式打破了原有废弃泥浆处理的方式。可以配合物理分离技术来治 理钻井废弃泥浆，并有效地实现随钻随治。于是，所有的液相物质都能够实现全 面固化利用和前期处理。在处理的过程中往往也能够节约大量的泥浆，并有效地 实现“零落地，零污染”。图1显示了“泥浆不落地技术的处理流程。从图1可以看出，整个泥浆不落地技术工序主要由应急处理模块、自动分 类收集模块、泥浆处理模块和固相固化及输送模块组成。工作时，先让自动分类 收集模块收集掉落的泥浆，之后再运用泥浆处理回用模块来处理泥浆，再在进行 脱浆干化处

15、理过后进行应急处理。5.2独特优势泥浆不落地技术在使用的过程中具有如下几种优势：第一，这样独有的工 艺和处理模式能够更好地满足设备自然造浆的能力，并满足在恶劣环境下钻井所 有的需要，最终实现了零排放和零污染。第二，本次使用泥浆不落地技术的过 程中，可以配合物理分离技术进行使用，并最大限度地使得液相泥浆的性能变得 更加稳定。泥浆也能够更好地实现随之随用。第三，同样，将物理分离技术融入 泥浆不落地技术内部，就可以有效地避免在处理过程中产生的二次污染。不仅 污染物的排放效率较高，且也有很好的减产效果。因此值得被大面积推广。第四， 在使用与此技术相关的设备时，即便在使用的过程中出现了较为复杂的情况。该

16、 工艺装备也可以迅速被应用于循环系统内部。不仅具有较强的应急能力，整体性 价比也很高。图1 “泥浆不落地技术”处理工艺5.3处理效果目前，泥浆不落地技术已经在我国的胜利工区、新疆塔里木工区和华北地 区开展。仅在2018年就已经治理完成超过了 260 口井，在2019年上半年又完成 钻井超过140 口。一共产生废弃的泥浆241900m3，其液相已经全部被回收利用。 所有的产品在被处理之后又被拉回到制定的资源处理现场。从实际执行的过程看， 钻井的过程实现了 “零污染，零落地。经过处理，之后产生的钻井废弃泥浆其PH值被控制在7.81-8.76之间，其 COD指标控制在5.65-48.6之间，其元素贡

17、被控制在0.02-2.8之间，其六价铭被控 制在0.003-0.006之间。可以说，这样一类指标符合我国出台的与钻井液固相废弃 物现场处理的要求。可以看出，在被处理之后，其产出的泥浆有如下的特点：第一，该泥浆产出 物质的含水率极低，不仅能够在使用的过程中满足运输的条件，甚至能够在之后 更好地被无害化处理。第二，使用泥浆不落地技术能够在现有工艺的基础上不 添加任何药剂，并配合物理分离技术来全面地实现固液分离。这样一种技术能够 解决传统处理泥浆过程中产生的二次污染，甚至也可以再次使用固相增量。从上述的分析可以看出，泥浆处理技术可以被广泛地被运用于泥浆处理的过程中，也能够符合我国的环保要求。在未来可

18、以被广泛地推广。6.结束语综上所述，废弃钻井泥浆固化技术不仅已经得到了社会各界的广泛认可，而 且也对环保助力良多。废弃钻井泥浆不仅分布范围较广，而且本身比较分散，又 因为内部含有重金属和碱性物质，所以会对环境造成较大的污染，这也是大家所 不容忽视的。所以，相关人员一定要结合实际情况对固化技术进行研究，以便快 速地解决环境污染问题9。在处理过程中，也要保证处理过后的固体物质能够符 合耕种标准，这样才能够有好的处理效果，并更好地解决环境污染问题。在未来， 大家也可以采用多种固化处理剂相结合的方式来处理废弃的钻井泥浆。这样往往 能够克服无机固化剂和有机固化剂的缺点，从而使得固化的效果变得更好。参考文献1赵吉平，任中启，刘爱军，李柯，牟顺泉，石学强.废弃钻井物的二次利用 和无害化处理J.石油钻探技术，2017（5）： 69-742杨明杰，梁万林，金庆荣，等.钻井废泥浆综合技术研究J.矿物岩石，2017（5）： 89-943董娅玮，王文科杨，胜科，等.黄土地区石油钻井废弃泥浆处置对策研究J.环境工程学报，2017（