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钻井废弃泥浆处理
油气田企业固体废物主要有三类:钻进废弃泥浆、岩屑,落地原油,油泥与油砂。
1,钻井废弃泥浆
(1)分类:
水基钻井泥浆、油基钻井泥浆和气基钻井泥浆。
(2)来源:
一是由于地质性质的变化,更换泥浆体系产生的废弃泥浆,也即不适于钻井工程和地质要求的钻井泥浆,在钻井过程中,因部分性能不合格而被排放的钻井泥浆;二是钻完井后弃置于井场的泥浆。即完井时井筒内被清水替出的钻井泥浆;三是泥浆循环系统渗漏产生的废弃泥浆,即循环系统跑、冒、滴、漏而排出的钻井泥浆。万米进尺废弃泥浆产生量为634T/104米,钻井废弃泥浆排放量约为40×104T/年,排放率40%左右。
(3)主要成分:
取决于钻井泥浆的类型以及使钻井泥浆满足钻井要求而加入的添加剂。一般情况下,钻井泥浆的主要成分有水、油、黏土、加重材料、泥浆处理剂(有机处理剂、无机处理剂、表面活性剂)、堵漏材料等。
(4)主要污染物:
烃类、盐类、各种有机聚合物、木质素磺酸盐、某些重金属(如***、铬、铜、铅、***)及重晶石中的杂质。
(5)性质:
PH值较高,约为~12,呈碱性;含有一定量的加重剂和化学处理剂;有些钻井泥浆含有油类;有些含有毒性(由于所钻进的地层中含有有毒物质,添加剂中含有有毒物质)。
(6)危害:
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生长;有害的重金属离子,如六价铬、二价***、二价镉、二价铅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。
(7)控制措施:
A,合理选用泥浆体系及泥浆的使用与回用
①使用无毒低污染泥浆。为保护浅层地下水不受污染,表层钻进时,使用清水泥浆,尽可能不使用化学添加剂。配制钻井液时,严格控制有毒、有害泥浆添加剂的使用。钻井中遇到浅水层,下套管时应注水泥封固,防止地下水水层被地层其他流体或钻井泥浆污染。开发研究无毒无害钻井泥浆体系。某油田通过在钻井泥浆中加入钾离子、铵离子等农作物生长所需要的成分,形成对土壤环境有利的绿色钻井泥浆体系。
②采用闭合泥浆循环系统。对钻井液性能进行四级净化,避免钻井液的频繁稀释及反复加药,这样可以使钻井液体积减小,耗药量降低,从而使完井后的废钻井液处理量降低。对废泥浆池进行防渗处理,防止污染地下水。
③泥浆的再循环利用。完井后对泥浆进行回收,重复使用。
B,改革生产工艺
①搞好钻井设计,合理选择井身结构、井眼尺寸及钻井技术。
采用定向井、丛式井组可节约井场占地,可以减少钻井过程对地貌的破坏。另外,丛式井在一个井场打多口井,可以提高泥浆和泥浆废水的重复利用率,减少钻井废水的排放量。
钻水平井与取得相同产量的钻直井相比,可以减少钻井占地,节约钻井进尺,从而减少钻井液排放。
分支井钻井是指在一口主井眼中钻两口或多口水平井。分支井在节约钻井进尺、减少能源消耗、提高钻井泥浆及废水的重复利用率,与水平井所起的作用相似。
小井眼技术是指井眼直径不于常规井的钻井工艺。当钻井深度一定时,井眼直径越小,废钻井液的产生量越少。在可能的情况下,采用细孔井工艺会大幅度降低钻井废液产生量。
②提高钻井泥浆抑制能力,控制地层造浆。具体措施是采用具有抑制泥页岩水化作用的钻井液,抑制由于地层水向井筒浸渗而形成的表面造浆,从而减少在表层钻进时泥浆量的迅速增加。
③搞好固井,防止固井工程事故,而增加钻井废液的排放量。
④提高钻井泥浆固相控制效率。钻井液密度是一项重要的性能指标,其必须控制在一定范围内。随着钻井液的重复使用,泥浆中的固相含量一般会逐渐升高,升至一定限度后必须加药加水重新调制,因此,提高钻井液固控系统的处理效率,控制钻井液中固相含量的升高,对减少钻井液的产生和排放量起着重要作用。
(8)钻井泥浆处理办法
①回收再利用
可以用机械方法将废弃泥浆转化为干粉再用,主要回收加重剂和少量钻屑及膨润土。老井钻井泥浆用于新井压井。
②直接排放
适用于污染程度较低、且易于自然降解的淡水基钻井泥浆的处理。
③注入安全地层或井下的环形空间
本法是将废钻井泥浆通过深井注入地层。为了防止地下水和油层的污染,必须选择合适的安全地层。所谓安全地层,一般是指压力梯度较低且周围不渗透的地层。有时为了方便起见,也可将废钻井泥浆注入井的环形空间或不渗透的地层间的盐废钻井,泥浆运到指定处理场集中处理。该方法适用于油、水基废钻井泥浆。由于处理费用高,一般只在特殊情况下采用。
④MTC处理。
MTC固井技术是一种新型的固井技术,它是在钻井液中加入固化剂和化学处理剂,使之转化为固井液。这样,既可减少水泥用量,节约固井成本,又为解决废钻井泥浆的再利用、减少环境污染提供了有效的途径。
⑤回填
回填是一种花费较少而又普遍采用的方法。在回填开始之前,首先将储存坑内的废物进行沉降分离,将上面的水澄清,必要时可加入一些混凝剂,达到规定的要求后,就地排放。剩下的污泥待其干燥到一定程度后,即可在储存坑内就地填埋,一般项部要保持较厚的表土层,并使储存坑周围恢复到原有的地貌。本方法主要用于淡水基钻井泥浆的处理。
⑥坑内密封
实质上是一种特殊的回填处理。其做法是先在储存坑的底部和四周铺垫一层有机土(通常用量为21~28kg/m2),,再盖一层有机土,以防塑料膜破裂。经上述处理后的储存坑,成为钻井废泥浆充填池,待钻井废泥浆中水分基本蒸发完后,再盖上有机土层,回填,恢复地貌。
⑦土地耕作法
土地耕作法可使废物中的有毒成分获得最大程度的稀释,而且处理成本较低。
⑧固化处理
向废水基钻井泥浆或钻井泥浆沉积物中加入固化剂,使之转化成像土壤一样的固体(假性土壤)填埋在原处或用作建筑材料等。这种方法能较大程度地减少废钻井泥浆中的金属离子和有机物对土壤的侵蚀,从而减少废钻井泥浆对环境的影响与危害,同时,又可保证废钻井泥浆池在钻井过程一结束即能还耕。
⑨强化固液分量处理
废钻井泥浆经化学脱稳后,进行离心分离,固相成型,就地掩埋,水相再进行化学混凝沉降过滤后,达标排放。
2,钻井岩屑
(1)在钻井过程中被钻头破坏,由泥浆带回到地面的地层岩屑,也就是在钻进过程中钻头切削地层岩石而产生的碎屑,通过泥浆循环到井口,进入泥浆循环系统,经振动筛分离后,排入井场岩屑池中。
(2)综合利用方法:加入适当添加剂后可制成建筑材料,如砖等;稍作处理后,钻屑可用来铺路;可用来填坑或围淤造田。