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油氣井鉆井液及相關廢物的環(huán)境管理探析

文檔作者：王瑞兵文檔來源：山西焦煤集團西山煤電集團公司官地礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年08月15日
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2016年第5期(總第128期)
缸派與下釷
ENERGY AND ENERGY CoNSERVATl0N 2016年5月
油氣井鉆井液及相關廢物的環(huán)境管理探析
王瑞兵
(山西焦煤集團西山煤電集團公司官地礦，山西太原030022)
摘要： 敘述了國際通行的鉆井液廢物排放、處置管理規(guī)定，分析了四種行業(yè)做法，指出，使用低毒鉆井液，或采用
小孔鉆井和空氣鉆井可顯著減少廢棄鉆井液產(chǎn)生量，全面鉆井液管理可實現(xiàn)全過程控制，在各種適用技術中，鉆井含油
鉆屑熱解析處理的無害化處理水平最高，應予以推廣。
關鍵詞： 環(huán)境；鉆井；廢棄泥漿；固體廢物；污染物
中圖分類號：X74 文獻標識碼：A 文章編號：2095—0802一(2016)05—0105—02
Environmental Management Analysis of Drilling Flllid and Related Waste in Oil and Gas Wen
WANG Ruibing
(Guandi Coal Mine，Xishan Coal Electricity Group，Shanxi Coking Coal Group，Taiyuan 030022，Shanxi，China)
Abstract：This paper described drilling fluid waste materials discharge and disposal regulations of international practice，analy—
zed the four kinds of industry practice，and proposed that the use of low—toxic drilling fluid，smaller hole drilling and air drilling
technology Call significantly reduce the waste drilling fluid，drilling fluid management in an all—round way can realize the whole
process control，and among various kinds of appropriate technologies，thermal desorption process with innocent treatment of oily
cuttings in well drilling has highest level，which should be promoted．
Key words：environment；drilling；waste mud；solid waste；pollutants
0引言
在石油天然氣鉆井過程中，大量使用兩種主要的
鉆井液，水基鉆井液(WBF)和非水溶性鉆井液
(NADF)或合成基鉆井液(SBF)。
根據(jù)中國石油、中國石化兩大石油集團公布的數(shù)
據(jù)[1】，2012年國內(nèi)完鉆井的數(shù)量分別為11 894口和4 966
口，鉆井進尺分別為2 430×104 m和1 303×10"m。按
第一次全國污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊，
對于不同的油氣井，鉆井作業(yè)的廢棄泥漿的產(chǎn)污系數(shù)
為0．1 1 t／m～0．46 t／m。按2012年鉆井進尺計算，兩大集
團廢棄泥漿的產(chǎn)生量為258．5 X 104 t～1 054×104 t。
當前，世界上環(huán)境保護標準越來越嚴格，特別是
國家于2014年出臺的新娜境保護法》，對環(huán)境保護的
要求空前提高。但是，目前還沒有發(fā)布適用的排放或
處置標準。國內(nèi)石油行業(yè)普遍對廢棄泥漿進行元害化
(固化)處置，通過加入藥劑控制pH、CODcr(化學需
氧量)、Pb、Cd和C，的值，而后對泥漿坑進行回填和
地表恢復。在增加生產(chǎn)成本的同時，現(xiàn)有的處置方式
存在著占用土地、污染土壤及地表水、地下水等諸多
環(huán)境風險，造成環(huán)境負債。
1管理規(guī)定
北海地區(qū)國家遵循“統(tǒng)一的強制控制辦法”
(HMCS)，重點在于識別和排除會損害海洋環(huán)境的成
分。HMCS要求對所有海上使用的材料和配方進行實
收稿日期：2016—02—01
作者簡介：王瑞兵，1980年生，男，山西平定人，2010年畢業(yè)于河
北工程大學采礦工程專業(yè)，工程師。
驗，根據(jù)過程評價結果給出許可、替代、臨時許可、拒
絕許可的結論回。
在北海的挪威段，將海上使用的化學材料分為4
類，除了海洋毒性(2類)，還包括荷爾蒙干擾素、致突
變性、對魚類品質和繁殖的影響，按最好到最差的順
序排序，依次為綠、黃、紅和黑級，禁止使用或嚴格
限制使用黑級材料。對于列為紅級的材料，作業(yè)者需
更換或使用替代物，并達到黃級或綠級。
加拿大環(huán)境保護署要求，對于合成基泥漿體系的
最初乳化劑配方的一個小組分(小于13％)的變化，須
作為新產(chǎn)品提出申請131。
由于負面環(huán)境影響的可能性大，在澳大利亞不能
使用芳烴>1％的油基鉆井液，可使用介于無毒和輕微毒
性之問鉆井液，二者的半致死濃度(LC50)范圍分別
為>100 000 mg／L和1 000 mgjL～10 000 mg／L，根據(jù)活
動的環(huán)境風險對鉆井計劃進行評價。
絕大多數(shù)國家允許水基鉆井液在海上排放，但均
需得到批準，并附加限制條件。按美國環(huán)保署的規(guī)定，
在墨西哥灣的排放點距離海岸不小于4．83 km，懸浮顆
粒相的LC50>30‘000 mg／L，重晶石中Hg、Cd的限值分
別為l mg／kg和3 mg／kg，不得含有游離油和柴油，對于
特定的生物敏感區(qū)還要限制排放速率[21。
各國普遍禁止I類和Ⅱ類合成基鉆井液的海上排
放，對于鉆屑的排放則有不同的規(guī)定：美國和巴西禁
止排放；加拿大要求優(yōu)先使用水基鉆井液和Ⅲ類非水
溶性鉆井液，使用精制礦物油(多環(huán)芳烴PAH小于10
mg／k畝的可排放，鉆屑上油的目標值為6．9％Q顯重)[2l。
澳大利亞對Ⅲ類非水溶性鉆井液鉆屑排放需逐項
·105- 2016年第5期鈺漾與予鍵2016年5月
核定，經(jīng)過環(huán)境評價后，鉆屑上留存的鉆井液不得超
過10％。加拿大和巴西要求鉆屑上油的目標值為6．9％。
挪威要求鉆井液含量限值為8％～18％。美國的部分海域
允許排放，鉆屑上油的含量限值為9．4％、C16～C18的內(nèi)
烯烴為6．9％，對H臥cd、油的限制同水基鉆井液121。
绱上石油和天然氣開發(fā)環(huán)境、健康和安全導則》
規(guī)定，應明確鉆屑固體材料的處置途徑，可用于建造
道路、建筑回填，也可通過有覆蓋的填埋場處置。如
果用于農(nóng)耕，應證明底土的化學、生物、物理性質沒
有受到影響，水源得到保護。如果將鉆井廢物填埋在
池子中，應盡可能減少池內(nèi)物的液相，如果必要將廢
物與適當量的底土混合(通常底土和廢物的體積比為3：
1)，混合物的上面至少覆蓋l m的干凈底土。應對池內(nèi)
廢物進行分析，計算出生命周期的最大負荷[21。
2行業(yè)做法
2．1低毒(環(huán)保)鉆井液
在北美地區(qū)，采用水基鉆井泥漿或高含蠟泥漿代
替?zhèn)鹘y(tǒng)的油基鉆井液，后者特別適合高溫、高壓條件
下使用，對油藏沒有損害。兩類鉆井液適合包括堆肥
在內(nèi)的處置方式。另外，對天然氣井采用空氣壓縮或
氣動鉆井，可不使用鉆井液，在作業(yè)過程中只產(chǎn)生鉆
井巖屑。開發(fā)了菜籽油和植物油基泥漿，以替代有毒
的油基泥漿，毒性可忽略、生物降解性高，環(huán)境性能
與水基泥漿相近【4】。
2．2減少泥漿排放
采用高性能震動篩、離心分離機，可將機械去除
效率提高到88％～93％，從而改善固液分離效果。
反向液體絮凝工藝可用于鉆井現(xiàn)場的鉆井液管理，
可改善鉆井液的性能，成功處理柴油基鉆井液，將鉆
井液密度從1．2 g／cm3降低到0．9 g／cm3以下，將油的含量
提高到98％t3]。
美國的Hamaca廢物中心處理廠，對于鉆井泥漿和
巖屑，主要采用凝聚、脫水等工藝。對于含油超過5％
的完井液，需增加二級油水分離裝置，處理后的廢水
用于鉆井液配置。鉆井泥漿和廢物處置費用可降低
36％。實際上，除了鉆屑干燥器和熱解析技術的進步，
適用于鉆屑處理的技術沒有實質性改變。通過使用一
種Vetri—GTM鉆屑干燥器，海上鉆井作業(yè)能將鉆屑上的
合成鉆井液量減少到6．9％t3一。
在減量化方面，4,TL鉆井的效果最為明顯。在地
質條件、鉆井深度相近的條件下，泥漿巖屑的產(chǎn)生量
可削減30％以上。
2．3鉆井液全面管理服務
鉆井液全面管理(TFM)是由專業(yè)公司提供鉆井、
完井、廢物處置全過程的鉆井液服務，但不承擔法律
責任。在其服務程序中，采用前沿技術、工藝和設備，
協(xié)調(diào)鉆井液性能和環(huán)境符合性，降低業(yè)主的環(huán)境責任
風險，提高鉆井液系統(tǒng)的成本績效[61。越來越多的作業(yè)
者信賴鉆井液全面管理，目前已在超過10個國家運行。
·106·
2．4無害化處置和資源化利用
鉆井廢物的處置包括現(xiàn)場處置方案和場外處置方
案。前者一般為“混合一填埋一覆蓋” (M—B—C)，包
括穩(wěn)定、包覆和固化(SES)工藝【4】。后者包括土地拋
灑處置、上清液的回用和土地處置方法。無論如何處
置，都必須通過毒性檢驗。在環(huán)境敏感地區(qū)，添加其
它有機廢物，利用蚯蚓修復含油鉆井廢物產(chǎn)生混合肥
料的試驗表明，可將廢物轉化成有價值的肥料資源。
阿布扎比陸上石油公司實施了完整的解決方案，
油基鉆井泥漿的調(diào)配和回收廠實現(xiàn)油基鉆井液和完井
咸水的重復利用；油基鉆井液鉆屑間接熱解吸處理廠
回收100％的可回收材料，轉化為可利用的產(chǎn)品，即柴
油、灌溉水和混凝土塊，處理后的鉆屑完全為惰性，
含烴<0．05％；對于不能再回收的廢棄泥漿，使用2口專
門注入井處置。
3結語
廢棄鉆井液和鉆屑是石油行業(yè)上游最大的廢物流，
國內(nèi)現(xiàn)有的處置方式存在占用土地、可能污染土壤、
地表水或地下水等諸多環(huán)境風險，造成環(huán)境負債，應
全面采用清潔生產(chǎn)技術來削減廢棄泥漿的產(chǎn)生量，最
大程度地資源化利用，保證環(huán)境安全。
對鉆井液及其廢物的環(huán)境性能要求主要集中在可
降解性、水生生物毒性和重金屬的含量，對應的特征
污染物包括油、芳烴、多環(huán)芳烴、汞、鎘等。鉆井承
包商應通過源頭控制，保證鉆井液符合環(huán)境標準，降
低廢物的處理難度，減少環(huán)境影響。
低毒(環(huán)保)鉆井液可顯著減少廢棄泥漿對環(huán)境
的影響，小孔鉆井和空氣鉆井能顯著減少廢棄鉆井泥
漿產(chǎn)生量，全面鉆井液管理可實現(xiàn)全過程控制，回收
利用經(jīng)濟效益和環(huán)境效益明顯，鉆屑干燥的廢物減量
化效果明顯。無害化和最終環(huán)境處置必須取得排放許
可，通過環(huán)境影響評價確定環(huán)境影響處于可接受的水
平，并進行必要的監(jiān)測。在各種適用技術中，鉆井含
油鉆屑熱解析處理的無害化、資源化處理水平最高，
應予以推廣。
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(下轉1 13頁)

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