钻井工程废弃钻井液处理技术

钻井工程废弃钻井液处理技术

孙朋虎

370502198607183211，山东 东营 257000

摘要：随着我国石油天然气勘探开发的不断深入，钻井工程废弃钻井液的处理问题日益突出。本文针对废弃钻井液的组成、来源、危害以及处理方法进行了综述，并对废弃钻井液处理技术的发展趋势进行了探讨。本文指出，在未来的发展中，新型处理技术、环保要求提升对处理技术的影响以及智能化发展趋势将是废弃钻井液处理技术发展的重要方向。

关键词：钻井工程；废弃钻井液；处理技术

前言

在全球能源需求不断增长的背景下，石油和天然气作为主要的能源来源，其开发与利用对于国家经济发展具有重要意义。钻井工程作为油气勘探开发的关键环节，在整个勘探开发过程中起着至关重要的作用。然而，在钻井工程过程中产生的大量废弃钻井液（wellfluid，WF）不仅对环境产生严重污染，同时也是一种宝贵的资源。本文将对钻井工程废弃钻井液的处理技术进行探讨。通过本研究，旨在为废弃钻井液处理技术的研究与应用提供理论依据和实践指导。

1 钻井废弃钻井液概述

1.1 钻井废弃钻井液的组成

钻井废弃钻井液（Well Fluid，WF）是在钻井过程中使用的一类特殊液体，主要由钻井液基础液、添加剂、稠化剂、封堵剂等组成。钻井废弃钻井液具有较高的化学活性和环境敏感性，对于环境和生态系统可能产生严重影响。

1.2 钻井废弃钻井液的来源

钻井废弃钻井液主要来源于钻井过程中产生的岩屑和地层水。钻井过程中，钻头在破碎岩石时会产生大量的岩屑，这些岩屑会随着钻井废弃钻井液进入井筒。此外，地层水也会逐渐进入井筒，与钻井废弃钻井液混合，形成混合液。钻井废弃钻井液的具体来源如下：钻头破碎产生的岩屑、地层水与钻井废弃钻井液混合、地层中的油气进入钻井废弃钻井液。

1.3 钻井废弃钻井液的危害

钻井废弃钻井液中含有大量的有害物质，如重金属、有机污染物和非有机污染物等。这些有害物质在钻井废弃钻井液中不断积累，对环境和生态系统可能产生以下危害：

1.3.1 对土壤的污染

钻井废弃钻井液中的有害物质可能渗透到土壤中，导致土壤污染，影响植物生长和农业生产。

1.3.2 对水资源的污染

钻井废弃钻井液中的有害物质可能通过地下水进入河流、湖泊等水体，导致水资源污染，影响人类饮用水安全。

1.3.3 对生态系统的破坏

钻井废弃钻井液中的有害物质可能破坏生态系统的平衡，导致生态系统功能减弱，甚至消失。

1.4 对人类健康的危害

钻井废弃钻井液中的有害物质可能通过食物链进入人体，对人类健康产生潜在危害。

2 钻井废弃钻井液的处理方法

2.1 物理处理方法

2.1.1 浓缩与分离

浓缩与分离是处理钻井废弃钻井液的一种常用方法，主要包括压滤法、真空抽滤法、离心分离法等。这些方法可以有效地减少钻井废弃钻井液中的固相含量，降低处理难度和成本。

2.1.2 沉降

沉降是将钻井废弃钻井液中的悬浮固体沉降到容器底部，从而实现固液分离的方法。常用的沉降设备有沉降池、沉降罐等。

2.1.3 离心分离

离心分离是利用钻井废弃钻井液中固相颗粒的密度差异，通过离心力场实现固离的方法。离心分离设备有高速离心机、普通离心机等。

2.2 化学处理方法

2.2.1 化学絮凝

化学絮凝是通过添加絮凝剂，使钻井废弃钻井液中的颗粒物质凝聚成较大的絮凝体，从而实现固液分离的方法。常用的絮凝剂有聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。

2.2.2 生物处理

生物处理是利用微生物降解钻井废弃钻井液中的有机物、氮、磷等污染物的方法。生物处理技术包括活性污泥法、生物膜法和生物反应器技术等。这些方法具有处理效果好、运行成本低等优点，但受温度、pH等环境因素影响较大。

2.2.3 高级氧化技术

高级氧化技术是利用强氧化剂（如臭氧、过氧化氢等）对钻井废弃钻井液中的有机污染物进行氧化降解的方法。高级氧化技术可以有效地去除钻井废弃钻井液中的有机污染物，降低其毒性。

3 物理化学处理方法

3.1 气浮法

气浮法是通过向钻井废弃钻井液中通入微气泡，使其与钻井废弃钻井液中的颗粒物质形成气泡-颗粒絮凝体，从而实现固液分离的方法。常用的气浮设备有气浮池、气浮罐等[2]。

3.2 电渗析法

电渗析法是利用电场作用，使钻井废弃钻井液中的离子在电场力的作用下，通过阴阳膜之间的电渗析作用，实现离子分离的方法。电渗析法具有能耗低、操作简单等优点，但处理效果受膜材料和温度等因素影响。

3.3 膜分离技术

膜分离技术是利用具有选择透过性的膜，将钻井废弃钻井液中的有机污染物与水相分离的方法。常用的膜分离技术有纳滤、超滤、反渗透等。膜分离技术具有处理效果好、能耗低等优点，但膜材料成本较高。

3.4 生物处理技术

3.4.1 活性污泥法

活性污泥法是一种利用活性污泥中微生物降解有机污染物的生物处理方法。活性污泥法通常包括吸附阶段、絮凝阶段、沉淀阶段和稳定阶段。在吸附阶段，微生物利用其表面的吸附能力吸附钻井废弃钻井液中的有机污染物；在絮凝阶段，微生物分泌絮凝剂，使有机污染物凝聚成较大的絮凝体；在沉淀阶段，絮凝体在重力作用下沉淀到反应器底部；在稳定阶段，沉降的絮凝体通过微生物的作用进一步降解。

3.4.2 生物膜法

生物膜法是一种利用生物膜中微生物降解有机污染物的生物处理方法。生物膜法通常包括生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。在生物滤池中，微生物附着在填充料表面形成生物膜；在生物转盘中，微生物附着在具有微孔的转盘表面形成生物膜；在生物接触氧化中，微生物附着在具有微孔的填料表面形成生物膜。生物膜法具有处理效果稳定、设备简单等优点，但占地面积较大。

3.4.3 生物反应器技术

生物反应器技术是一种将生物膜法与活性污泥法相结合的生物处理方法。生物反应器技术通常包括生物接触氧化池、循环流化床、滴滤池等。在生物接触氧化池中，微生物附着在填料表面形成生物膜，同时在填料之间流动的水体中形成活性污泥；在循环流化床中，颗粒状填料为微生物提供附着点，同时在水流的作用下形成活性污泥；在滴滤池中，生物膜附着在填料表面，同时在水流的作用下形成活性污泥。生物反应器技术具有处理效果好、占地面积小等优点，但设备投资较高。

4 废弃钻井液处理技术的发展趋势

4.1 环保要求提升对处理技术的影响

随着全球环保意识的不断提高，废弃钻井液处理技术在处理效果、资源回收利用和环境友好性方面将面临更高的要求。未来废弃钻井液处理技术将更加注重降低污染物排放，提高资源回收利用率，以及实现生态环境保护。

4.2 智能化发展趋势

随着物联网、大数据、人工智能等技术的快速发展，废弃钻井液处理技术将逐渐向智能化方向发展。通过智能传感器、智能控制系统等设备，实现废弃钻井液处理过程的自动监测、控制和优化，提高处理效率和可靠性。

4.3 新型处理技术的研究与应用
未来废弃钻井液处理技术将持续研究和开发新型处理技术，如光催化降解、生物降解、纳米技术等。这些新型处理技术有望在废弃钻井液处理过程中发挥更大作用，提高处理效果和资源回收利用率。

5 结语

综上所述，废弃钻井液是石油和天然气勘探与开发过程中产生的一种特殊废物，其处理和处置是环保领域的重要问题。未来，废弃钻井液处理技术将朝着环保、智能、新型、多学科交叉与融合以及资源化利用等方向发展。通过不断改进和创新，废弃钻井液处理技术将为降低环境污染、提高资源利用率和实现可持续发展做出更大贡献。

参考文献：

[1]张新.浅析钻井工程废弃钻井液处理技术[J].中国化工贸易,2019,11(29):108.

[2]刘利明.钻井工程废弃钻井液处理技术分析[J].西部探矿工程,2019,31(5):91-92.