下载文档原格式
油田钻井废液的处理技术进展油田钻井废液是指在油田钻井过程中产生的一种含有各种固体颗粒、有机物以及化学物质的废水。
处理这些废液对于保护环境和保障人类健康至关重要。
随着技术的不断进步，油田钻井废液处理技术也在不断完善和改进。
本文将着重介绍一下油田钻井废液处理技术的进展。
一、物理处理技术物理处理技术是指利用物理方法对废液进行处理的技术。
包括过滤、沉降、离心以及膜分离等方法。
物理处理技术的优点是工艺简单、能耗低、不产生二次污染等。
目前，随着膜分离技术的发展，膜分离技术成为处理油田钻井废液的重要手段之一。
膜分离技术可以高效地去除悬浮物、颗粒物及油脂等，同时也可以去除一些有机物和微生物。
膜分离技术在油田钻井废液处理中发挥着重要作用。
化学处理技术是指利用化学方法对废液进行处理的技术。
包括加药、中和、氧化还原等方法。
化学处理技术的优点是处理效果好，能够较彻底地去除废液中的有机物和化学物质。
目前，针对油田钻井废液中的有机物和重金属等物质，已经发展出了一系列的化学处理技术，例如氧化法、还原法、絮凝沉淀法等。
这些化学处理技术能够有效地去除废液中的有机物和重金属，提高废液的处理效果。
生物处理技术是指利用生物学方法对废液进行处理的技术。
包括生物滤池、活性污泥法、生物降解法等。
生物处理技术的优点是处理过程不产生二次污染，且能够将废液中的有机物降解成无害的物质。
目前，针对油田钻井废液中的有机物和生物可降解物质，生物处理技术也逐渐得到了广泛的应用。
通过在废水中添加适量的微生物和培养基，可以使废水中的有机物得到有效降解，从而达到净化废水的目的。
综合处理技术是指结合物理、化学和生物方法对废液进行处理的技术。
通过综合应用多种处理方法，可以使废液得到更全面、彻底的处理。
目前，一些油田钻井废液处理厂已经开始采用综合处理技术，通过物理、化学、生物三位一体的处理流程，对废液进行多层次、全方位的处理，有效提高了处理效果。
随着技术的不断发展，油田钻井废液处理技术也在不断完善和改进。
技术·应用/Technology &Application随着社会快速发展，人们对能源的消耗和需求日益增加，为满足能源需求，各国均积极开发页岩气能源。
页岩是脆性矿物，易水化膨胀、剥落，若采用水基钻井液易发生井壁垮塌等事故[1]，必须采用特殊的油基钻井液。
页岩气开发力度增大，大量油基钻屑随之产生，引起的环境问题日益突出，妥善处置油基钻屑成为亟待解决的问题。
1油基钻屑处理现状油基钻屑含有组成复杂的石油烃类、重金属和有机物等污染物，甚至还含有苯系物、酚类、蒽、芘等毒性较大的物质[2]，对环境危害严重。
油基钻屑随雨水冲刷进入土壤，会使土壤受到油类、重金属离子及盐类的污染，进而影响植物，包括农作物的正常生长；进入江、河、湖、泊及其他地表水中，会污染饮用水源，危害地表水中水生生物，并可由食物链影响和危害人类健康；排放入海会对海洋环境产生严重危害，威胁海洋生物的生存。
目前国内外处理油基钻屑的技术主要有甩干-离心技术、化学脱附技术、微生物处理技术、固化资源化、填埋法、焚烧法等。
甩干-离心技术设备简单可以除去钻屑中的大部分水，但对含油钻屑处理效果较差，多作为其他工艺的前处理技术；化学脱附技术可极大降低残渣含油量，但化学试剂价格昂贵且需避免药剂挥发泄露，设备投资高、占地面积大、不易实现随钻处理；微生物处理技术处理后的泥浆可直接用作土壤，经济环保，但降解时间长，受环境制约大；固化资源化可实现对钻屑的回收利用，但油基钻屑含油率高，直接固化难以达标；填埋法操作简单、成本低，但侵占土地，对环境存在潜在危害，当污染物含量较大或毒性较强时风险极大，不宜采用；焚烧法效果较好，但能耗大且会产生有害气体，造成二次污染[3]。
与以上技术相比，微波热处理技术具有工艺、设备简单，占地小，可回收柴油极大降低残渣含油率等优点，因此利用微波法处理油基钻屑受到广泛关注，具有广阔前景。
2微波热处理技术油基钻屑微波热处理技术是指脱水干化后的钻屑在高温无氧条件下发生热解，钻屑中有机物大分子被分解成小分子物质，存在形态由固体转化为液体和气体。
摘要：油基废弃物处理费用较高，环境污染风险较大，因此作业者在用油基泥浆钻井的区域使用离心机分离后的油基细相废弃物的海上达标处理来减少运回陆地的废弃物总量，以降低处理成本。
本文首先对目前国内海域对油基钻屑处理的现状进行了阐述，对油基钻屑处理的难点进行了深入的剖析，列举了几种国内外常用的针对油基钻屑的处理方法并分析其优缺点，对国内常见的几种处理方式进行了对比分析，对未来海洋勘探行业在处理油基钻屑提出了相关建议。
关键词：油基钻屑；钻屑处理；技术展望引言钻井过程中不可避免产生岩屑、泥浆等。
而陆上作业者在处理钻井污物时通常可以就地处理，在海上钻井作业过程中，钻井返出的岩屑处理一般采取排放、回注或者运回岸上处理，其处理经济性和效果远不如陆上钻井作业时那么便捷。
海上平台钻屑一般采用回收至陆地处理的方式，传统的海上回收陆地处理模式由于运输成本高、转运速度慢、技术含量低、安全风险高的弊病越来越明显，目前海上钻井废弃物的处理技术存在很多问题，如废弃钻井液成分复杂导致现场固液分离困难、储层段钻屑无现场处理技术、受作业空间限制陆上钻井废弃物处理成功经验无法照搬等。
通过分析国内海上油田油基钻屑处理现状，分析不同钻屑处理方式的优缺点，跟踪目前国内外对钻屑快速处置的前沿技术，对未来技术提出展望。
1国内海上油基钻屑情况分析目前渤海海域钻完井废弃物的作业模式为“海上回收+陆地处理+部分排放”的模式，废弃物在海上不进行处理，而是全部运回陆地处理厂进行集中处理。
根据国家有关规定，渤海海域为一级海域，钻井时产生的油基泥浆废弃物和相应的钻屑是不能直接排海的，在油层中钻进的水基泥浆和油层段的钻屑也不许向海洋直接排放。
当前形势下，国家环保要求日趋严峻，在渤海部分区块“零排放”的要求下，2016年垦利、曹妃甸、渤中等区块5-6月份（鱼类产卵期）先后进行了全程回收作业，两月间回收量超过5000吨，这便导致回收处理费用大增，同时增大了运输、吊装、岩屑泄漏风险。
废弃钻井液处理技术研究发布时间：2022-01-14T03:36:50.941Z 来源：《工程管理前沿》2021年24期作者：纪彦丽[导读] 废弃钻井液是石油勘探开发钻井中遗留下来的最大量的废弃污染物，纪彦丽大港油田第三采油厂工艺研究所河北沧州 061023摘要：废弃钻井液是石油勘探开发钻井中遗留下来的最大量的废弃污染物，如果处理不当，势必造成环境污染或人畜伤害。
本文在探究钻井液的特点、危害、无害化处理等方面进行了阐述。
同时，针对中国废弃钻井液处理技术发展趋势做出了展望。
关键词：水基废弃钻井液；油基废弃钻井液；无害话；发展趋势一废弃水基钻井液的处理技术1.1 水基钻井液的特点水基钻井液在实际应用中一直占据着主导地位。
水基钻井液是由膨润土、水（或盐水）、各种处理剂、加重材料以及钻屑所组成的多相分散体系。
从流体介质角度看水基钻井液，它就是以水为连续流体介质的钻井液。
水基钻井液在深水和大陆架钻井所钻遇的温度范围内，具有稳定的屈服值和静切力，其部分原因是钻井液中没有粘土。
1.2 废弃水基钻井液的形成、组成及危害油田废弃钻井液作为勘探开发中最主要的污染源，来源于钻井作业过程中，是一种含黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多相稳态胶体悬浮物，其危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离子(汞、铜、砷、铬、锌及铅)及重晶石中的杂质。
研究表明，废钻井液成份比较复杂，所以对环境的影响也是多方面的。
如：污染面积大、区域广、过高的pH值、高浓度的可溶性盐及石油类影响土壤的结构和危害植物的生长、有害的重金属离子如Cr6+、Hg2+、Cd2+、Pb2+及不易被动植物降解的有机物、分子聚合物易进入食物链，并在环境或动植物体内蓄积，危害人类的身体健康和生命安全。
、废物中的有机处理剂使水体的COD、BOD增高，影响水生生物的正常生长。
1.3水基钻井液处理方法（1）直接排放法。
此方法只限于那些低毒或无毒、易生物降解的钻井废弃液。
废弃油基泥浆处理技术与⼯艺在⽯油钻井领域，我们常说的泥浆⼜叫“钻井液”，其中分为⽔基泥浆、油基泥浆等，⽔基泥浆是⽔为分散介质（连续相），粘⼟为分散相。
油基泥浆就是以油为分散介质，有机⼟为分散相的泥浆。
油基泥浆润滑性好，有利于井壁稳定，对油层伤害⼩，因其良好的润滑性、抑制性和热稳定性⽽得到越来越⼴泛的应⽤。
⼀、废弃油基泥浆的危害废弃油基泥浆也叫废弃油基钻井液．成分⽐较复杂，⼀般都含有重⾦属、酸、碱、⾼分⼦化合物以及⼤量的油和钻屑，这些物质通常难以通过环境中微⽣物⾃然分解，如不能妥善处理，会对⼈、畜和环境造成严重危害, 如果能够对其中的基础油进⾏回收、处理和重新利⽤，将取得⼀定的经济效益。
⼆、废弃油基泥浆的处理随着⽯油环保受到越来越多的重视，许多国家纷纷制定有关法律法规，对海上钻井作业废弃物排放进⾏了⾮常严格的限制，有些钻井⾏业施⾏了集中填埋、原位固化或井眼回注等传统处理⽅法，⽆法从根本上实现废弃油基钻井液的⽆害化处理，也不能对其中的有⽤资源进⾏再次重复利⽤，⽆法满⾜现阶段的环境保护要求。
所以致使很多钻井企业在环境效益、经济效益和法律的驱动下，进⾏⼤量处理。
正道能源针对以上问题经过⼯业和学术界在废弃油基钻井液处理技术上进⾏了分析研究，⾰新了以往的处理⽅法，详细分析了近⼏年国内外废弃油基钻井液处理技术的研究进展，重点介绍了当前较好的⼏种处理技术。
废弃油基泥浆是⼀种由油、⽔、沥青等有机固体颗粒、钻屑等⽆机固体颗粒、⾼分⼦化合物、其它杂质等构成的乳状物质，其处理的主要⽬标是实现废弃物⽆害化处理和基础油的回收再利⽤，最重要的技术指标是处理后废弃物中的含油量和油回收效率。
其处理过程可⼤致分为四个步骤：◆废弃油基泥浆破乳⽤化学剂、声波、机械⼒或加热等⽅法破坏废弃油基钻井液中的乳液状态，实现油⽔分层或蒸发脱离固相。
◆废弃油基泥浆三相分离⽤离⼼、絮凝、萃取或蒸发冷凝等⽅法实现油⽔固体三相分离。
◆废弃油基泥浆净化分别对各相的物质进⾏净化，使其洁净度达到可回⽤或直接排放的程度．◆废弃油基泥浆回⽤根据净化程度选择各物质的回⽤⽅式。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 油基泥浆钻井废弃物处理技术研究进展 作者：李晓歌 任宏洋 来源：《环境与发展》2018年第03期
摘要：油基泥浆钻井废弃物是石油天然气开发过程中的重要污染源。针对油基泥浆钻井废物的污染特征和环保要求，本文分析了脱干-生物降解、热蒸馏、热裂解、化学清洗、LRET、超临界萃取等不同处理技术的发展现状，并探讨了不同处理技术的应用前景和技术局限，提出应从资源化利用角度开展油基泥浆钻井废弃物处理技术研究。
关键词：油基泥浆；钻井废弃物；处理技术 中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）03-0091-01 DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.051 Abstract： Oil-based mud drilling waste is an important pollution in oil and natural gas development process. According to the pollution characteristics and environmental protection requirements， the effects of desorption-biodegradation， thermal-distillation， thermal-cracking， chemical cleaning， LRET and supercritical fluid extraction were analyzed， and then the application and technical limitations of different treatment technologies were described. It is proposed that oil-based mud drilling waste treatment technologies should be developed considering the perspective of resource utilization.
Key words：Oil-based mud；Drilling waste；Treatment technology 在海上或陆地石油、天然气钻探开发过程中，常规水基泥浆常常不能很好地满足大斜度井、水敏感性地层、复杂地层、水平井等高难度钻井作业的要求，以油类为连续相的油基泥浆具有明显的优势。目前在我国新疆深井、超深井钻井工程，川、渝地区页岩气开发钻井工程中，油基钻井泥浆被广泛使用[1]。油基泥浆中含有大量的矿物油类基油，含量约为80%～90%。目前广泛使用的基油包括柴油、合成矿物油，钻井过程中随着泥浆循环，产生大量的废弃油基泥浆及含油岩屑等油基泥浆钻井废弃物，单井产生量约400 m3～800m3，成为困扰油气田开发过程生态环境保护的主要污染问题[2]。
1 油基钻井废物污染控制要求 世界各国对油基泥浆钻井废弃物的排放执行了严格的控制标准。美国联邦政府规定禁止排放油基钻井液，含柴油的钻屑和游离油均不允许排放。加拿大政府规定，禁止使用柴油配置油基泥浆，禁止排放整体废弃油基泥浆，并且规定处理后的废弃物中油含量不得大于2%。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2016年，我国颁布了新的《危险废物名录》，其中在“HW08废矿物油与含矿物油废物”中，明确规定“以矿物油为连续相配制钻井泥浆用于石油开采所产生的废弃钻井泥浆”（071-002-08），“以矿物油为连续相配制钻井泥浆用于天然气开采所产生的废弃钻井泥浆”（072-001-08）为危险废物，须按照危险废物管理办法，进行收集、储存、包装、运输、处置。
2 油基钻井废物处理技术进展 油基泥浆钻井废弃物组成非常复杂，性质稳定，资源化利用和无害化处理难度很大。目前国内外针对油基泥浆钻井废弃物处理技术主要有以下几种。
2.1 脱干-微生物代谢降解技术 将油基含油钻屑通过专用脱干设备分离为滤液和低含油固相。滤液返回钻井液体系，循环用于钻井工程；低含油固相通过微生物代谢降解实现无害化。
常用脱干技术以离心干化为主，通过离心机实现油基泥浆钻井废弃物中油的初步回收，处理工艺较为简单，但其脱油率较低，设备成本高、维护费用高。
针对初步脱干后的低含油固相物，可采用生物降解的方式，利用微生物将石油烃类降解，使其最终转变为CO2和H2O。单海霞等[3]优选了不同的微生物，考察其对于油基泥浆钻井废弃物的处理效果，结果表明，处理后固相中石油类油含量从134.7g/kg降至34.6 g/kg，生物降解率达74%以上。但从工程实际应用来看，目前微生物降解技术处理油基泥浆钻井废弃物还具有一定的局限。首先，相当一部分油基泥浆的基础油为商品柴油，柴油中含有多环芳烃，能够降解四环及以上多环芳烃的高效降解菌的工程应用效果较差，存在一定的技术难题[4]；其次，微生物代谢过程需要适宜的生长条件和营养介质，并且微生物的新陈代谢周期通常较长，在工程实施过程中，存在生物降解场地的建设、工艺条件控制难度较大的难题；此外，利用生物法处理油基泥浆钻井废弃物具有一定的环境风险和政策法规限制，利用外加微生物菌剂实现油基废弃泥浆的高效生物降解，有可能对使用地土著生物群落结构产生影响，具有一定的环境生态风险，同时，国家质量监督检验检疫总局明确规定进口环保用微生物菌剂，应当按照规定申请获得《微生物菌剂样品环境安全证明》。
2.2 热分馏技术 热分馏技术利用蒸馏原理，将油基泥浆钻井废弃物加入密闭减压系统中，外部提供热量，加热到油的沸点温度使其气化，实现油和岩屑的分离，然后将产生的气体冷凝，回收矿物油。
热分馏技术工艺流程较为简单，能回收废弃油基钻井废物中的部分轻质矿物油组分，回收的油可用于配置油基钻井液、用作燃料或其他用途，具有一定的经济效益和环保效益[5]。但是，油基泥浆钻井废弃物中，基油的馏程一般较高，如柴油的馏程一般在200-400℃，使其气龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 化需要达到200℃以上的高温，需要专用的加热和蒸馏设备，能耗较高，同时石油烃中部分分子量较大的组分无法回收，导致残余固相中石油类含量较高。
2.3 热解技术 热解技术是在绝氧条件下将油基泥浆钻井废弃物加热到一定温度使烃类分解，工艺原理类似于炼厂中的热裂化反应，是目前国外广泛用于含油污泥无害化处理的主要手段。对于热解技术而言，工艺处理效率的因素包括，热解温度、升温速率、反应时间等，其中热解温度是最主要的影响因素，对于处理后固相的含油率和冷凝回收的油品具有显著的影响[6]。在较低温度下，烃类大分子裂解成较多的中、小分子，气相中小分子烃类含量较少，冷凝回收的液态矿物油量相对较多；随着温度升高，除大分子裂解外，许多中间产物也发生二次裂解，气相中小分子烃类含量明显增加，但固相中石油烃含量有所降低。
采用热解技术处理油基泥浆钻井废物，可通过冷凝的方式回收矿物油类，设备投资小，对外界支持条件的要求较低，但热解技术无法回收油基泥浆中昂贵的油田化学剂，处理过程中要保证绝氧加热到500～1000℃，技术难度较大，耗能较大，而且高温处理会使得重质烃类发生缩合结焦，导致石油类损失大。
2.4 化学清洗技术 化学清洗技术利用含有乳化剂的热水将油基泥浆钻井废弃物表面的油清洗下来，然后再向体系中加入破乳剂和絮凝剂以促进油水分离，再经过离心、旋流和气浮等技术实现油、水、固体的分离[7]。
化学清洗技术工艺较为简单，处理过程在常温、常压下运行，安全性较高；但化学清洗消耗水量大，产生大量污水，形成二次污染；药剂加量大，种类多；化学清洗剂的添加破坏了油基钻井泥浆的稳定结构，导致油基泥浆中昂贵的油田化学剂无法回收，大大降低了回收产品的价值。
2.5 超临界流体萃取技术 超临界萃取技术是在溶剂萃取的基础上发展而来的一种处理技术，利用超临界流体，如超临界状态下的二氧化碳，对石油类具有特殊溶解作用，将油基泥浆钻井废弃物与超临界流体等混合，石油类被萃取到临界流体中，混合液经减压后，溶剂回用，萃取出的油可作为资源回收再利用。
超临界萃取技术石油类回收率高，但其工艺条件较为复杂，能耗较大，目前还处于实验室研究阶段。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2.6 油基泥浆全价值循环回用技术 油基泥浆全价值循环回用技术（Liquid oil-base mud Reuse for Environmental Technology，LRET）针对油基泥浆钻井废弃物中的油基泥浆进行全价值回收，其突出特点是不仅仅针对基油，还包括油基泥浆中的各种钻井用油田化学剂。处理工艺包括：常温深度脱附、固液分离、处理剂回收循环利用、回收泥浆调质等单元过程。目前，基于LRET技术，四川长宁页岩气开发国家示范区开展了油基泥浆钻井废弃物资源化现场应用，处理规模150t/d，取得了较好的处理效果。LERT技术实现油基泥浆的全价值回收，油基泥浆回收率达98%，泥土固相中含油率
2.7 水泥窑协同处置技术 水泥窑协同处置技术是利用现有的水泥窑炉，基于相关环保要求，将满足入窑要求的油基泥浆钻井废弃物与常规水泥原料按工艺要求混合后投入水泥窑，在进行水泥熟料生产的同时，利用水泥窑实现对油基泥浆钻井废弃物的无害化处置过程。由于油基泥浆钻井废弃物中除石油类外，还含有大量的油田化学剂，因此采用水泥窑协同处置油基泥浆钻井废弃物需要满足《水泥窑协同处置危险废物经营许可证审查指南（试行）》的相关规定。
3 结论 油基泥浆钻井废弃物是石油天然气开发过程中重要污染源，根据我国《危险废物名录》，油基泥浆钻井过程中产生的废弃泥浆和含油废物为危险废物。目前油基泥浆钻井废物的处理技术主要包括脱干-生物降解、热蒸馏、热裂解、化学清洗、LRET、超临界萃取等技术，不同的技术都有其自身的优点和局限性，在下一步的技术开发中，应以实现油基泥浆全价值综合回收与资源化利用为目标，从资源利用优先，同时确保环保达标的角度实现油基泥浆钻井废物的资源化利用和无害化处置。
参考文献 [1]朱冬昌，付永强，马杰等.长宁、威远页岩气开发国家示范区油基岩屑处理实践分析[J].石油与天然气化工，2016，45（2）：62-66.
[2]陈永红，刘光全，许毓.废弃油基钻井液处理技术概况及其应用[J].油气田环境保护，2011，21（3）：44-46.
