大港油田分公司石油工程研究院 天津市 300280
摘要：随着国家对环境保护及治理力度的提高，废弃钻井液减量化处理、零排放及资源化利用已经成为油田开发工作中的重中之重。影响钻井液环保性能的主要因素遍及源头、过程及完井后的各个环节，其主要污染风险在于生物降解性、重金属和石油烃。本文提出优化钻井液抑制性、优选加重剂和封堵剂、研发新环保钻井液体系以及分类精细化处理等降低钻井液环境污染风险的技术对策，为钻井液环保性能优化、废弃钻井液处理提供了新的思路和研究方向。
关键词：钻井液；环境污染风险；重金属；石油烃；技术对策；精细化处理
废弃水基钻井液成分复杂，是粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水以及钻井岩屑等多种物质组成的混合物。该体系保持胶态悬浮状，如果不经处理直接排入地层，会通过土壤渗透到地下，从而对地下水和海洋环境造成污染，不仅对环境造成破坏，还会逐渐打破生态平衡，间接危害到人和动物的生命安全【1】。随着国家对环境保护及治理力度的提高，废弃钻井液减量化处理、零排放及资源化利用已经成为油田开发工作中的重中之重。
1 废弃钻井液处理现状
世界各国都在深入研究废弃钻井液处理技术，开发出多种处理方法。如直接排放法、循环使用法、电化学技术、固液分离技术、吸附技术、固化技术、微生物处理技术、MTC转化技术、破乳法、固化法、填埋冷冻法、盐穴法等。大港油田主要使用的是化学固液分离技术，即在废弃钻井泥浆中加入些特殊的化学试剂，并破坏其胶体系统的稳定性，让相对小的固体聚合成大颗粒絮体，再通过机械手段进行分离【2】。
目前大港油田钻井泥浆产生量在1000方/天左右，一部分现场不落地处理，另一部分集中在废弃泥浆处理厂处理。由于钻井液种类多、泥浆本身的复杂，有时一种钻井液或几种钻井液混合在一起处理，单一的处理剂已不能满足废弃钻井液的处理要求，处理后的泥饼粘滤布剥离困难，且难于清理、有的泥饼不易成形，或成形效果不好。再由于钻井废泥浆中含有大量的无机盐和高分子有机化合物（如芳香烃、多环芳烃、酚类、卤代烃、醛类、胺类等），致使其中重金属、石油烃类等有害物质浓度偏高。
2 废弃钻井液对环境的危害
2.1 钻井液环境污染物来源分析
影响钻井液环保性能的主要因素遍及源头、过程及完井后的各个环节，因此应从钻井液用处理剂开始排查其环境污染风险。
SY/T6787-2010《水溶性油田化学剂环境保护技术要求》对钻井液处理剂环保性能进行了规定。然而，我国目前缺乏钻井液环保性能判定标准，GB 36000-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》的发布，对土壤有害物质种类和含量提出了明确的要求，这也为钻井废固处理提供了依据，因此我们依照此标准评价钻井液及滤饼对土壤环境污染风险。
表2-1 常见钻井液处理剂环境污染指标测试结果
表2-2 钻井液环境污染指标测试结果
表2-3 钻井液滤饼环境污染指标测试结果
表1-表3污染指标测试结果表明，在处理剂方面，部分钻井液处理剂生物降解性较差，常用加重剂重晶石砷含量超标、封堵剂类总石油烃超出指标要求。而加重剂、封堵剂环境污染风险的存在，造成钻井液体系该项指标的累积，进而咋压滤后的泥饼中累积。可见，重金属、总石油烃是废弃钻井液体系环境污染的主要风险所在。
2.2 重金属、石油烃类对环境的危害
重金属进入土壤后，不容易被水迁移，更不能被微生物降解，随着时间的积累土壤中的重金属富集，会逐渐形成一些有毒的甲基类化合物，长期经雨、水淋洗之后污染地表和地下水资源。含石油烃类废弃钻井液含有多环芳烃，其毒性和致癌性会破坏环境。因此，含重金属和石油烃类的废弃钻井液将危害动物和人类的健康。
3 技术对策分析
3.1 提高钻井液抑制性
大港油田明化镇造浆严重，自然造浆密度可达1.15g/cm3，大量无用固相侵入钻井液，影响钻井液参数。大多施工队伍选择放浆以保证快速钻进，这增大了废弃钻井液排放量。因此应选择一种性能优良的包被抑制剂，抑制钻屑分散、粘土膨胀、稳定井壁、维持钻井液性能。
抑制性评价方法：按照400mL蒸馏水+0.56g无水碳酸钠+16g钻井液试验用土，高搅11000r/min，养护24h配制基浆2份；在养护后的基浆中分别加入10g明化镇钻屑；在其中一份基浆中加入包被抑制剂，而后高搅20min后，在120℃热滚16h，取出冷却后测试表观粘度降低率。
表3-1 一种包被抑制剂抑制性评价结果
选择优质的包被抑制剂，拟算一口2500m的二开井，将至少降低20%的钻井液排放量。
3.2 优选加重剂、封堵剂
优选重金属含量达标的加重剂，或适量选择环保型加重剂，控制钻井液中的重金属含量达标；优选抗高温环保型封堵剂，替代高石油烃含量处理剂。
表3-2 优选添加环保加重剂后钻井液重金属含量
表3-3 一种优质的环保封堵剂性能测试
3.3 研发应用环保钻井液体系
目前，环保型钻井液的研发大多停留在室内阶段，由于其环保体系不成熟、使用成本高、需要与大量处理剂复配、现场维护不易等问题，为规避风险，大多数企业仍然选择传统钻井液体系，从而阻碍了环保型钻井液的发展【3】。但要确保废弃钻井液更广泛的资源化应用，必须通过应用环保钻井液体系实现废弃钻井液本质达标。
3.4 精细化处理废弃钻井液
目前各大油田对废弃钻井泥浆储存管理体系建立的不够系统甚至有的混乱。在我们针对不同井区的泥浆处理时，没有能够对其分类存放及分批处理。这样在对泥浆无害化处理时无疑是增加了工作量和工作难度。
3.4.1 分类回收
低密度废弃钻井液处置重点在于高效率的破胶絮凝；高密度废弃钻井液需要关注其重金属含量控制；含石油烃废弃钻井液需要特殊工艺分离后再处置。因此，不同废弃钻井液处置重点存在较大差异，应分类回收，一旦混合将严重影响处置效果。
3.4.2 分类溯源处置
油田所用的钻井液体系，依据其处理剂组合可以分为：清水钻井液、聚合物钻井液、有机硅钻井液、盐水钻井液，不同钻井液体系所含的处理剂不同，护胶机理、护胶强度等都不相同，对于不同的废弃钻井液，其处理难度和对策也不相同。因此，应溯源井史，充分了解废弃钻井液在配置、循环过程中的参数调整细节，从而确定破胶剂类别。
3.4.3 分级处置
目前，国内外油基钻井液废弃物处理技术主要有：热处理法、溶剂萃取法、超临界流体抽提法、坑内密封掩埋、注入安全地层或环形空间、化学破乳法、生物修复法等【4】。以热处理法和化学破乳法为例，热处理法中低温热解析法通常用来处理含有轻油的废弃钻井液，而高温热解析法则可以处理含有重油污染的废弃钻井液；化学破乳法也依据石油烃来源和含量的不同优选药剂和设置不同处理工艺。石油烃来源、含量的不同也决定了处理成本的差异，由此分级处置应是含石油烃类废弃钻井液精细化处置的主要方向。
4 结语
随着石油工业的发展，钻井数量越来越多，难度越来越大，废弃钻井液处置难度随之增大。从源头优化钻井液性能、控制环境污染物的加入、分类分级精细化处置废弃钻井液，仅仅能实现短期内的处置达标。为了油田的长远发展，研究适用于本油田的新型环保钻井液体系势在必行。与此同时，加强过程管理，开展钻进全流程环境风险评价，实施切实可靠管理措施，将有利于油田与环境的和谐发展。
参考文献
[1] 李东，废弃钻井液对环境的影响分析及对策探讨，化工管理，2018，06.
LiD，Analysis of the influence of waste drilling fluid on environment and its countermeasures，Chemical management，2018，06.
[2] 田永岗，浅谈废弃钻井泥浆处理技术分析研究，中国石油和化工标准与质量，2018，19.
TianYG，Analysis and research on waste drilling mud treatment technology，China Petroleum and Chemical Standard and Quality，2018,19.
[3] 姜学斌，员伟征，刘 宇，浅议钻井液对环境危害的应对思路，化工时刊，2011.25（6）.
JiangXB，YuanWZ，LiuY，On Solutions to the Harm of Drilling Fluids to the EnVironment，Chemical Industry Times，2011.25（6）.
[4] 李红梅，景丰，赵毅，马振锋，延长油田油基钻井液废弃物回收处理技术，石油与天然气化工，2017.46（1）.
LiHM，JingF，ZhaoY，MaZF，Recovering technology of oil-based drilling fluids wastes in Yanchang oilfield,Chemica Engineering of Oil & Gas,2017.46(1).
作者简介
张毅（1985-），男，助理工程师，现主要从事钻井液体系、钻井液材料、油层保护、油保材料研究及现场技术服务工作，地址：天津滨海新区大港油田三号院 石油工程研究院 钻井化学技术服务中心，邮编：300280。
论文作者:张毅,卓绿燕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/8
标签：钻井液论文; 油田论文; 重金属论文; 石油论文; 大港论文; 泥浆论文; 环境污染论文; 《基层建设》2019年第18期论文;