钻井泥浆污染的控制与处理研究

钻井泥浆污染的控制与处理研究

曾坤

中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院

摘要：钻井作业过程中，泥浆扮演着至关重要的角色，其功能包括提供润滑以减少摩擦，传递钻孔产生的碎石并保护墙体。然而，此类泥浆并非始终是无害的，废弃泥浆主要有两个来源：一是从钻探过程中的小部分泥浆，二是来自完成钻探任务后的大量泥浆。此类泥浆含有各种化学物质，对生态环境有着极大的危害。此外，由于泥浆性质多样且难以预测，加上不断扩展的钻探区域，使得周边土地及地下水的质量受到了严重影响。基于此，本文分析了钻井泥浆污染相关现状，随后对具体控制处理策略提供几点建议，以供有关人员参考。

关键词：钻井泥浆；泥浆污染控制；泥浆污染处理

引言：对于钻井产生的废弃泥浆，有关人员必须采取一系列无害化的处理手段，如利用固化剂、阳离子沉淀物、阴离子沉淀物及吸附物质来实现其安全处置。此外，还需通过环境监测点的评估，确保上述处理方式满足了环保标准，以防止任何潜在的环境破坏。值得一提的是，如果在钻井废气泥浆中实施脱水处理，则将有效减少相关污染问题。同时，剩下的泥浆也有潜力被转化为建筑材料，例如砖块，此举不但可解决大量固化物掩埋的问题，还可获得较高的经济收益。为此，及时针对钻井泥浆污染的控制与处理策略进行研究是十分有必要的。

一、钻井泥浆污染的控制与处理现状

钻井泥浆是在钻井过程中向井内循环的一种工作液体，主要由水和膨润土以及其他可能包含的处理剂组成，可将粘土颗粒变得更加分散及稳定，于钻井工作中不可或缺。

近些年来，政府部门致力于采用各种创新性的固体控制策略以降低钻探过程中的废弃物泥浆排放。然而，此种做法面临着诸多挑战，如地形特征、地下水流动模式以及其他自然因素的影响。来自各类化学物质、加固元素以及黏土微粒与钻削残渣等组成的废弃钻井液中的重金属成分具有极高的危险性。此类重金属无法通过生物降解的方式消除，因此当其渗入土壤时，不仅土壤及其上的植被将面临严重威胁，从而加大了生态环境受到破坏的可能性，还会导致泥浆分布更加广泛。同时，药剂单一也是泥浆污染处理的主要问题，各种类型的钻井液具有各自独特的化学成分和处理特性，这使得它们的保护机制以及抗冲击能力各异。因此，有关人员需要根据具体情况来制定相应的处理策略，以应对各类废弃钻井液的问题。然而，当前市场上的固液分离药物主要为一种类型，此种药物效果应用于不同类型的废弃泥浆系统时存在显著不同的处理结果[1]。

随着钻井开采活动的持续扩张，有关人员正面临着一个严峻的问题——大量的废弃钻井泥浆正在迅速增加。尽管政府对于此类泥浆污染物排放的规定并没有放松，反而是日益严苛，鼓励尽量实现无害化处置或是完全消除其影响。然而，问题在于，各种类型的钻井液以及泥浆自身的特性使得此类污染物质呈现出多样化的特质，这无疑增加了对其进行有效处理的挑战。当前，世界各地的开发者们正采用一种灵活的方式来应对该项问题，即根据具体情况制定相应的解决方案。此过程中需考虑诸多因素，例如所在的国家、地理位置和公司背景。一些常用的处理技术包括自然干燥或风干法、化学固化或化学固液分离法、微生物修复法、钻井泥浆再利用技术、海外深层作业环境下的污染控制技术以及回注或地下灌注技术等。

二、钻井泥浆污染的处理策略

（一）应用钻井废弃泥浆固化无害化处理技术

对于钻井过程中产生的大量废弃泥浆，相关人员需要对其进行深入研究和分析，以确保此类物质能够安全地转化为无害的形式。为此，相关机构应提出一种全面且有效的无害化处理策略，然后将其提交至环保局进行审查和评估。只有当此种处理方式满足了环保标准，才能被视为合格。值得注意的是，进行无害化固化处理后，污染泥浆原先存在的特性会发生显著变化（如迁移性的下降），有助于减轻周围环境和土地受到的影响。同时，经此处理过的泥浆还可以用于农业用途（如植物栽培），具有良好的应用前景。从经济角度来看，通过重复利用已经过固化处理的泥浆，不仅能为企业创造价值，还能保护生态环境免受破坏。事实上，重新使用固化物制成的砖块的市场价与普通砖块相当，采用此种处理手段，既可以有效地解决钻井活动中产生的泥浆污染问题，实现资源的高效利用，同时也保障了环境的安全。总之，采用固化处理技术的无害化管理方式控制与处理钻井泥浆污染是一种实用的且有广泛适用性的策略：一方面，通过实施固化处理，能够有效地应对钻井过程中的废弃泥浆给生态环境、土地及地下水带来的负面影响，从而重塑自然景观的原貌。另一方面，经过固化的废弃泥浆可以在后续环节被再次利用，有助于实现资源的高效循环并带来经济上的收益[2]。

例如，2016年，受县环保部门的支持，某环保节能公司与其业务伙伴进行了紧密协作，共同开发一项创新技术，旨在将钻探过程中产生的污染泥浆以及岩石碎片转化为一种安全且可回收的产品。该技术的实施得到了城市环境监测机构和环保部门的高度认可，并通过了严格审查，其不仅有效地降低了对土地及其周围生态系统的潜在危害，而且还为后续的环境恢复工作提供了有力的支持。具体而言，被处理过的固化物质可以在覆盖上植被之后重新播撒到新的区域，从而实现绿色景观的种植。此外，此类固化材料还可以进一步循环利用，创造出显著的经济价值。从2016年开始，该项目团队积极推动钻探废弃泥浆的全面清理和资源化利用，截至2017年6月底，该项目已经投资超过302万人民币来解决这个问题。据统计，此过程中，其总共成功处理了约15460立方的废弃泥浆和岩屑。其中一部分固化产品已经被用来制造大约8000个空心砖作为建筑材料，剩余的部分则被应用于铺设矿区内的道路，有效实现了环境治理和污染物利用的双赢。

（二）应用钻井废弃泥浆微生物处理技术

作为一种环保且高效的技术手段，微生物处理技术因其能有效地分解并转换有害物质，从而将污染物的浓度控制在一个可以接受的范围内，已经成为全球石油与天然气开采过程中产生的废弃泥浆处理方式的研究焦点。微生物处理策略的核心在于运用特定的微生物来分解复杂的大型有机物或高级有机物质，将其转化为易于生物降解的小分子或气态产物。此部分微生物通常是在经过自然选择或人工诱导变异等方式下被选育出的特殊菌株。对于选定适当的微生物种类及其承载体至关重要。早期的实践主要依赖于从废弃钻井泥浆中提取出的微生物，然后对其进行了适应性和转化以提高它们在类似废弃物的分解效率。然而，随着科学的发展，相关人员已经看到了更多的关于如何针对性地改造和操控微生物的研究[3]。例如，利用He-Ne激光来影响本地细菌，能够有效分解石油烃以及高级氧化态重金属离子的新生物制品。该种新产品可以显著改善经过处理的泥浆废料的环境质量，为植物提供良好的生存条件。此外，通过把麦草纤维转化为一种新型的微生物载体的形式，也可解决钻井泥浆的问题。经实验结果表明，优化了微生物载体的性质（包括最佳的转换时间和适度的浓缩）能极大地提升钻井泥浆的处理效果，其中碳排放量、可溶性盐分以及石油烃类的清除率都超过了70%。

结论：总而言之，固化处理技术和微生物处理技术在实际工程应用中各有其优势。相关企业施工时应基于实际情况进行考虑，选择更适合的控制与处理方式，降低钻井泥浆污染所带来的危害。

参考文献：

[1]尹利杰,耿智雨,宋直等.废弃钻井泥浆无害减量化技术实验研究[J].化工安全与环境,2023,36(07):48-54.

[2]杨金莹.废弃钻井泥浆固化处理技术研究[J].石化技术,2021,28(10):160-161+157.

[3]王丹丹,董晨曦,杨添麒.废弃钻井泥浆无害化处理技术发展方向探讨[J].石化技术,2023,30(02):118-120.