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谈石油钻井废弃泥浆的处理技术

时间:2014-10-28 16:14来源:未知 作者:admin 点击:
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
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80 m3, 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. 01 Lm2~0. 1 Lm2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
  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
  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。
  
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