石油钻井废弃泥浆处理技术探析

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石油钻井废弃泥浆处理技术探析　　【摘要】在我国各大油田生产活动中，钻井工作每时每刻都会剩下许多废弃的钻井泥浆，而研究表明，废弃的钻井泥浆，我国油田一般使用的钻井泥浆，油基泥浆使用较少，主要为水基泥浆，其化学组成使泥浆呈现强碱性，腐蚀性大，运输困难，而油田使用后忙于生产，往往堆积在井场周围，但废弃的钻井泥浆长期闲置于地表，会对植被、土壤和水源带来极大的污染和破坏，对油田后期的可持续发展带来严重影响。本文探讨废弃泥浆的一般处理技术和优缺点，为综合治理废弃泥浆危害提供了部分参考。【关键词】废弃泥浆钻井液处理油田污染钻井废泥浆是油田钻井时为了润滑冷却钻头、平衡井下压力所用，并添加多种有机物的泥状物质。在我国几大油田，常用的泥浆有水基和油基泥浆两类，其中主要使用水基泥浆，水基泥浆主要由盐水、海泡石、重晶石粉、粘土、膨润土等成分构成，含水较高一般呈现强碱性。自世界上有石油勘探以来，就存在钻井废弃泥浆了。以我国胜利和长庆油田为例，由于勘探开发的需要，每年必须钻探各类直井和水平井4000口左右，而钻每口井产生的废弃泥浆平均约80m3，5 因此全年约产生3.2×105m3的废弃泥浆。而真正能回收和清理的掉的废弃泥浆不到产生的废弃泥浆的1/50，而绝大部分废弃泥浆都扔在现场。这些年来，可持续发展观等的提出，人们开始意识到废弃泥浆对油田环境，包括生活环境都造成了严重的污染和破坏。因此，如何处理好钻井废弃泥浆的闲置问题已经迫在眉睫。一、油田废弃泥浆的特性在我国的大多数油田，钻井剩下的废弃泥浆，主要水基泥浆和油基泥浆两大类，胜利、长庆等油田废弃泥浆以水基泥浆为主，大多属于粘土-水分散体系-水基泥浆的范畴。我国油田使用的水基泥浆主要由盐水、海泡石、重晶石粉、粘土、膨润土等成分构成，含水较高一般呈现强碱性，固相颗粒粒度一般在0.01Lm2～0.1Lm2之间（表1），外观一般呈粘稠流体状态，是一种典型的粘稠状胶体。表1胜利油田废弃泥浆的物化性能胜利、长庆油田各个不同的区块钻井现场所用的钻井液废弃泥浆各不相同，性能差异较大，而且闲置、散置井场的时间长短不一，而研究发现废弃泥浆存放时间的长短对泥浆固化性能影响很大。随机在各个井场取样，分析化验后发现（表1），直接影响泥浆性能的主要参数有，颗粒细度及分布、矿物组成、液限、易溶盐含量、有机质含量等。二、废弃泥浆处理技术5 由上面分析可以了解，废弃泥浆呈现强烈的碱性，因此腐蚀性很强，运输移动等很困难，且国内对于废弃泥浆危害的态度和认识还不够彻底，因此对废弃泥浆的处理，甚至再利用的技术尚处于空白状态，少数学者处于试验阶段，没有大规模综合利用的技术和经济条件。笔者调研国内外的资料，发现国外对废弃泥浆往往先进行固结处置，然后再进行后期利用处理，其中，以美国、日本为主的国家，早在几十年以前就开始进行废弃泥浆的处理技术研究了，其中收效显著的是日本秩父小野田株式会社，在几十年的研究时间内，已经利用废弃泥浆研究开发出十几种工业、建筑固结材料。国外理论和实际证明，废弃泥浆在加入某些添加剂和骨料和，经过固结技术等处理后，会使泥浆性能趋近于水泥的建筑固结作用。但目前来看，国外目前针对废弃泥浆开发出的固结材料主要还是针对粘土、工业污泥的固结材料，且固结效果作为建筑材料等的效果并不理想。近年来，国外早已实验，将废弃泥浆固化后用来铺垫山区公路，井场平地等应用，而且开始针对废弃泥浆恢复土壤化等方面的尝试，但目前从实验的效果来看，还并未从根本上解决雨水侵蚀的问题，因此至今尚无实际应用于工程的情况，废泥浆工业化再利用技术仍是世界级的技术难题。三、废弃泥浆固化实验5 笔者挑选了油田不同地方的废弃泥浆，挑选含水量较大、富含有机质的废弃泥浆进行固结处理，在研究过程中，笔者利用油田容易获取的材料，结合废弃泥浆研制出了一种BK钻井废泥浆固结材料，这种材料可以用于一般要求的固化处理材料。BK型固结材料在催化剂和促凝剂材料的辅助作用下，可以在短时间内吸收大量的自由水分（可达自身体积2倍），从而加速两种材料与废弃泥浆之间的离子交换反应，形成主晶相带有32个分子结晶水的钙矾石结构，促使废泥浆在各种温度下都能快速凝结和硬化，从而作为固结材料使用。长庆油田某井场地基，因为长期冲刷和日晒风蚀等原因，地基损坏严重，且长庆地区空气干燥，冬季时间长，寒冷期长，在漫漫冬季，固结材的钙刺可以紧紧裹住泥浆颗粒，形成不怕浸水的钙钒石结构，并且越是碾压，这种结构越结实。四、结论文中井场道路实验所用废弃泥浆在油田井场随处可见，成本主要来自添加材料和加工技术，因此成本相比单纯使用混凝土材料要便宜不少，综合评价要比常规修路成本下降35%左右。且该项技术大量使用民用和工业用的粉煤灰，投入产出比率高的特点。因此笔者认为废弃泥浆综合治理利用技术，十分有效的解决了废弃泥浆的污染和破坏问题，且可以再利用于道路修筑，因此工业前景十分良好。参考文献：[1]冯士明.油田钻井废泥浆的固结利用研究[J].天津建材，1998，（3）.5 [2]袁润章，等.矿渣结构与硬活性及其激发机理[J].武汉工业大学学报，1987，（3）：297-302.[3]陆培毅主编.土力学[M].中国建材工业出版社，2001.5