摘要：泥浆不落地工艺，是石油钻探开发过程中，解决废弃钻井液对环境污染，减少永久性开采用地的主要方法。要实现泥浆不落地废水全利用，也存在一些不可避免的问题。固液分离过程中，有一个给废弃钻井液和岩屑混合物破胶的环节。破胶剂多采用硫酸铝Al2(SO4)3、FeCl2等酸性高价离子处理剂。分离出的废水为酸性，且含有大量的Fe3+和Al3+。重复利用后对钻井液的粘切、滤失量有较大影响。造成钻井液处理频繁，处理剂用量增大，钻井液成本增加的现象。
关键词：泥浆不落地；废水；处理剂
一、提高泥浆不落地废水利用效率的研究应用背景
泥浆不落地工艺，是石油钻探开发过程中，解决废弃钻井液对环境污染主要方法，要实现泥浆不落地废水少排放或零排放，必须实现废水的重复利用。实现废水的重复利用，首先要选择与废水相配伍的钻井液体系和处理剂，其次是优化废水的使用方案。使废水重复利用，对钻井液性能的影响最小化，避免废水对钻井液性能破坏造成的井下复杂和成本的增加。
二、钻井液体系配方的室内实验及评价优选
2.1钻井液降滤失剂的评价选择
抗盐、抗钙的降滤失剂，是维持钻井液性能稳定的主要处理剂之一，其主要作用是降低滤失量，维持钻井液胶体稳定性，与膨润土共同形成优质泥饼。常用的抗盐、抗钙降滤失剂包括：羧甲基纤维素钠盐LV-CMC，褐煤KFT/FTJN，抗复合盐降滤失剂WFL-1，天然高分子降滤失剂WNP-1、树脂类SMP-2/SD-102及磺酸盐共聚物降滤失剂DSP-2。在优选降滤失剂时确定了如下的室内实验配方：
基浆性能：P= 1.12g/cm3，FV= 31s，AV=5 mPa.s，PV=3 mPa.s，YP=1.5 Pa，PH= 7.5，FL=86ml
Na++K+=7090.95mg/l Ca2+=1401.8mg/l Mg2+=510.72mg/l
Cl-=12584.75mg/l SO42-浓度=528.33 HCO3-=1788.03 mg/l 总矿化度=23904.58 mg/l，含盐量=21249.75 mg/l 水型= CaCl2
表1 2%降滤失剂的滤失量及流变参数
表1中的实验数据显示，不同类型的降滤失剂中，LV-CMC、DSP-2、KFT的降失水效果优于其他降滤失剂。可作为氯化钙钻井液体系的主要降滤失剂。
2.2钻井液体系的评价选择
2.2.1聚合物防塌钻井液体系与固液分离废液污染实验
废液水分析：Na++K+=7090.95mg/l Ca2+=1401.8mg/l Mg2+=510.72mg/l Cl-=12584.75mg/l SO42-浓度=528.33 HCO3-=1788.03 mg/l 总矿化度=23904.58 mg/l，含盐量=21249.75 mg/l 水型= CaCl2
基浆：聚合物防塌钻井液体系配方及性能配方：5%膨润土+0.5%PAM +0.5%WFL-1+2%FTJN+2%KFT+NaOH+润滑剂
表2 聚合物防塌钻井液体系与固液分离废液污染实验
上述实验表明，随废液含量的增加，钻井液的粘度、滤失量、流变参数在迅速上升，PH在不断下降。
2.2.2氯化钙强抑制防塌钻井液体系与固液分离废液污染实验
基浆：氯化钙强抑制钻井液体系配方及性能配方：5%膨润土+1%CaCL2+0.3%PAM+0.5%CMC+1%DSP-2+2%KFT+3%超细碳酸钙+NaOH+润滑剂
表3 氯化钙强抑制防塌钻井液体系与固液分离废液污染实验
上述实验表明，氯化钙强抑制防塌钻井液体系随废液含量的增加，除PH值外，对钻井液的滤失量及流变参数的影响比聚合物体系小。因此该体系较聚合物防塌钻井液体系抗污染能力更强，可作为泥浆不落地工艺的配套钻井液体系。
三、现场应用
3.1固液分离废液的现场使用
3.1.1馆陶组以上井段
馆陶组以上地层成岩性差，泥岩松软且砂层发育。钻井液主要是抑制地层造浆，携带岩屑、防止泥岩缩径。对钻井液的滤失量无要求。开钻采用氯化钙溶液配合固液分离废水稀释一开钻井液，小循环钻进。密度1.08mg/cm3，粘度28s。氯化钙溶液初期快速加入，迅速使钻井液中Ca2+浓度迅速达到1500mg/l，确保钻井液的抑制性。钻进过程中使用10%氯化钙溶液，补充钻井液Ca2+中消耗，当Ca2+浓度达到1500mg/l时，固液分离废水对钻井液的粘切影响较小，且该井段对钻井液滤失量无要求，因此在该井段产生的废水，要尽可能的全部使用。
3.1.2东营组及沙河街组井段
东营组底部，一次性加入0.51%LV-CMC、1%DSP-2、2%抗盐抗高温防塌降滤失剂护胶降失水，NaOH维持PH9。钻井液性能到位后。停止加入固液分离废水，避免废水含量过高对钻井液粘切、滤失量及胶体稳定性的破坏，DSP-2维护性能稳定。NaOH维持PH值稳定。
3.1.3固液分离废水集中储层分段使用
氯化钙强抑制防塌钻井液体系，虽具有较好的抗污染能力。但随废液加量的增加，对钻井液的滤失量及流变参数，也有不同程度的影响，增加了钻井液维护处理的工作量和材料消耗。因此现场在废水使用过程中，结合不同井段对钻井液性能的要求，采取了废液集中储存分段使用的方法。在对钻井液滤失量不作要求的井段，钻井液性能维护全部使用废液，东营组以下井段钻井液定性处理后，停止使用废水。产生的固液分离废液，集中储存到下一口井的一开和二开前期使用。既解决了废液的重复利用问题，又解决了钻井液滤失量反弹的问题。不仅减少了处理剂的用量降低了成本。还降低了员工的劳动强度。
3.2废弃钻井液排放量的控制
全程小循环钻进的难点是固相控制。施工过程中主要采取了，抑制分散、机械清除和清水置换相结合的方法，来满足固相控制的要求。馆陶组组以上地层，采用CaCL2作为抑制剂，使钻井液保持适度絮凝的粗分散状态。东营组、沙河街组井段，采用PAM作为抑制剂。以利于提高固控设备清除效率。采用四级净化设备。尽可能的减少废弃钻井液的排放量。
四、应用效果及经济效益
通过氯化钙强抑制钻井液体系的应用，优化废液使用方案的实施，使固液分离废液的重复利用，对钻井液性能和钻井施工的影响达到最小化。实现了废液重复利用率100%，很好的解决了钻井液滤失量难降和反弹的问题。满足了泥浆不落地和钻井施工的需求。取得了良好的效果。
五、结论
使用泥浆不落地废水，须选择与之配伍性好的钻井液体系及处理剂。优化废水使用方案，可使废水对钻井液性能的影响最小化。氯化钙强抑制钻井液体系可提高固控设备的清除效率，降低废弃钻井液的排放量。优选钻井液体系、优化废水使用方案。可减少钻井液的处理频次，节约钻井液处理剂的用量和钻井成本。
论文作者:苏西宁,石逢伟,王东海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/16
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