调研报告--废弃油基钻井液循环利用研究

废弃油基钻井液循环利用研究

调研报告

摘要：文章主要阐述了各采油现场循环利用废弃油基钻井液不同的处理工艺。通过对采油现场进行实地参观学习，简述废弃油基钻井液在各采油现场的循环利用处理现状及其应用实例，分析各处理技术的优缺点、每一种处理技术都存在不足，必须结合油田实际生产，选择适宜有效的处理技术。

关键词：废弃油基钻井液 处理技术 利用现状

1 引言

随着我国对石油资源需求量的不断加大，油田废弃钻井液的产生量也在不断增加，大量废弃油基钻井液已成为油田的沉重负担。随着我国环境保护法规标准的不断完善以及执法力度的加大，人们的环保意识开始增强，钻井过程中产生的废物的无害化处理的研究和推广应用，是钻井行业环境保护工作的当务之急。因此，研究废弃油基钻井液处理技术，将废弃油基钻井液变废为宝，实现其无害化、资源化利用具有重要的意义。

目前，油田废弃油基钻井处理技术主要集中于资源回收净化利用和废物的无害化处理。资源回收率，废物无害化处理相关指标的达标情况都是油田废弃油基钻井液处理工艺需要考虑的问题，以及相关工艺运行的成本、安全性和可行性。国内外在废弃油基钻井液方面的研究取得很多突破性进展，部分处理工艺已经在油田上运行成熟。

2 废弃油基钻井液环境污染

油基钻井液作为一种优良的钻井液体系，具有防塌和强抑制作用，有利于稳定井壁，能有效抑制水敏性地层，最大限度地保护油气层；且抗污染、抗高温能力强，润滑性能好，具有良好的防卡性能，性能稳定，易于维护，已成为钻高温高压深井、大斜度定向井、水平井和地质复杂井的主要手段。为节约成本，油基钻井液常常在完钻后再转井处理，循环利用，多次反复使用后性能恶化，最终难以使用而成为废弃油基钻井液。

废弃油基钻井液中含有大量矿物油、酚类化合物、重金属和一些有毒物质，属危险废物，长期堆积会造成地表植被的严重破坏，导致对土壤、地表和地下水的污染，直接或间接对植物、动物及人类健康产生巨大的危害，极大地制约着油基钻井液技术的发展。

随着国家对环保要求的日益严格，在家先后进行几次大的“环保风暴”的大形势下，地方政府也加大了对油田所产生污染物的监管力度，国内对含油废弃物要求进行无害化处理，因此从环境保护和经济效益的角度出发，寻找一种经济高效的废弃油基钻井液处理技术显得尤为迫切和重要。

3 废弃油基钻井液处理技术研究现状

针对废弃钻井泥浆的治理问题，国内外已经开展了大量的研究，并且针对不同地区的环境特点和要求开发了具有针对性的相关技术。但是由于在钻井过程中，钻井泥浆的成分随地狱以及井深的不同有所差别，从而导致废弃钻井泥浆中的成分也有所差别，因此对于不同油田和不同性质的废弃钻井泥浆，其无害化处理工艺师不同的。

目前国内外处理废弃油基钻井液的技术主要有:热蒸馏、溶剂萃取、超临界流体抽提、汽提法、坑内密封掩埋、注入安全地层、生物修复、化学破乳等。 3.1热蒸馏法(热解吸Thermal desorption )

热蒸馏法是将废弃油基钻井液加入密闭减压系统中，外部提供热量，使油基钻井液和钻屑中的烃类成分挥发，挥发的烃类经冷凝得以回收，回收的油可用于配置油基钻井液、用作燃料或其他用途，固体残渣固化后可用于工程建设，如修路、建筑等。英国北海油田【2】用此法处理油基钻井液中的钻屑，分离钻屑中的油类物质，钻屑中剩余含油量小于1%，可以直接排放到海洋中，符合国际和国家的环保要求，解决了海上使用油基钻井液产生的油基钻屑处理难的问题。美国A.J.Murray等人【1】用热解吸方法处理哈萨克斯坦Koshken地区油田的废弃油基钻井液，研究表明在热解吸过程中，当温度达到260300℃时，油基钻井液中的油、水相挥发，经浓缩后得以回收;澳大利亚Ralph L. Stephenson【2】等人研究了热解吸法处理废弃油基钻井液，结果显示油的回收率高达92.4%，但处理成本相当高。英国的一家环保处理公司每年用此法能处理100015000吨含油钻屑。

热蒸馏法是最常规的规模化处理含油钻屑方法，适用于处理废弃油基钻井液，油回收率高。但存在的主要劣势是高能耗，对设备要求高，不安全，小型处理不经济。

3.2 溶剂萃取法

溶剂萃取法是采用己烷、乙酸乙酷或氯代烃等低沸点有机溶剂将废弃油基钻井液的油类溶解萃取出来，萃取液经闪蒸蒸出溶剂得到回收油，闪蒸出的有机溶剂可以继续循环使用。

挪威一钻井废弃物处理厂用该方法处理废弃油基泥浆【3】，油回收率高达94.56%，但出于成本、安全和人体健康考虑，被迫暂停使用此处理技术。溶剂萃取法易于实现，更适合含油钻屑回收油处理，面临的主要问题是有机溶剂挥发性大，安全要求严格，成本太高，并且挥发的有机溶剂毒性较大，对人体健康和周围空气质量产生巨大的危害。 3.3 超临界流体抽提法

超临界流体抽提是将废弃油基钻井液与超临界流体(如C02、丙烷等)混合，钻井液中的油被萃取到临界流体中，溶剂经减压后回用，萃取出的油回收再利用。

加拿大Alberta大学的S.E.GuiGard和C.G Street【3】研究了用CO2超临界萃取废油基钻井液中和合成油基钻井液中的油，萃取率高达98%.

超临界抽提法是在溶剂萃取的基础上发展而来的一种方法，存在着与之相似的优缺点。虽然C02和丙烷的临界条件容易达到，与溶剂萃取相比，处理效果更好，油回收率更高，但工艺流程长，处理费用高昂，对于被难于降解的剧毒有机污染的土壤较为适用。 3.4 汽提法

汽提法是将高温高压蒸汽充入废弃油基泥浆中，由于气相中油的蒸气压降低而使得油不断从油基泥浆中气化成油蒸气，油蒸气随水蒸气带出，然后混合蒸气经过冷凝后进行油水分离而回收其中的油类。

汽提法是相对较好的物理处理方法，石油类清除比较彻底，不会给周围环境造成二次污染，但该方法对处理设备要求高，处理成本较高，同样存在安全问题。 王占生等人在冀东油田柳一联合站设计了一套含油污泥处理装置，利用超热蒸气喷射法将油泥中的石油类气化，被带出的混合蒸气经冷凝后回收其中的油，处理

后残渣呈细粉末状，含油率可以达0.3%以下，处理效果非常好。 3.5 坑内密封掩埋

该方法是一种特殊的填埋方法。它是在坑的底部和四周铺一层有机土，然后在其上面铺一层塑料垫层，再盖一层有机上;也可以在底部和四周加固化层，以防渗漏。再将基本干燥的废弃油基钻井液填充在池内，上表面用土将其覆盖密封，然后恢复地貌。

坑内密封处理法的最大缺点就是没回收废弃油基泥浆中的油(油基泥浆中含油率40%左右)，浪费了大量的石油资源;且存在易漏失，污染土壤和水源的风险。 3.6 注入安全地层或环形空间

注入法是将废弃油基钻井液通过井眼注入地层中或保留在井眼环空中。为了防止地下水和油层被污染，关键是选择合适的安全地层。注入层通常是压力梯度较低，地层渗透性较差，而且上下盖层必须致密、强度高。一般选择适合注入条件的废弃井来处理，国外有钻专门的注入井来处理废弃钻井液。

2003年，阿联酋ADCO公司钻成两口深1500 m的专门注入处理井，成功地将700000桶废弃油基钻井液注入安全环形空间地层。注入安全地层与坑内密封掩埋相似，浪费了大量宝贵的矿物油资源，经济效益为零，且不安全，油基泥浆容易泄露，存在环境污染隐患。 3.7 生物修复

生物修复处理废弃油基钻井液的方法主要包括微生物降解法和生物絮凝法。微生物降解法是利用微生物将废油基钻井液中长链烃类物质或有机高分子降解成为环境可接受的低分子或气体(如C02)。使用该方法的困难是如何选择合适的微生物菌种和载体。

生物絮凝法是在废弃钻井液中加入特殊的微生物，利用微生物在代谢过程中产生的具有表面活性的高分子化合物，使废弃油基钻井液破乳，油类物质絮凝析出。该方法中所用微生物必须是通过自然筛选或诱变培育及基因工程、细胞工程技术获得的特种微生物，具有较大的难度。

法国Claude-henri Chaineau等人【4】研究了用生物修复法处理废弃油基钻井液，经处理后，废弃油基泥浆中的石油类、重金属和其他污染物都得到了有效的降解，取得了较好的处理成果，为今后研究提供了一种新思路。该方法主要缺