油基泥漿鉆井廢棄物處理技術(shù)研究進展

　　摘要：油基泥漿鉆井廢棄物是石油天然氣開發(fā)過程中的重要污染源。針對油基泥漿鉆井廢物的污染特征和環(huán)保要求，本文分析了脫干-生物降解、熱蒸餾、熱裂解、化學(xué)清洗、LRET、超臨界萃取等不同處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并探討了不同處理技術(shù)的應(yīng)用前景和技術(shù)局限，提出應(yīng)從資源化利用角度開展油基泥漿鉆井廢棄物處理技術(shù)研究。
　　關(guān)鍵詞：油基泥漿；鉆井廢棄物；處理技術(shù)
　　中圖分類號：X705文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-672X（2018）03-0091-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.051
　　Abstract： Oil-based mud drilling waste is an important pollution in oil and natural gas development process. According to the pollution characteristics and environmental protection requirements， the effects of desorption-biodegradation， thermal-distillation， thermal-cracking， chemical cleaning， LRET and supercritical fluid extraction were analyzed， and then the application and technical limitations of different treatment technologies were described. It is proposed that oil-based mud drilling waste treatment technologies should be developed considering the perspective of resource utilization.
　　Key words：Oil-based mud；Drilling waste；Treatment technology
　　在海上或陸地石油、天然氣鉆探開發(fā)過程中，常規(guī)水基泥漿常常不能很好地滿足大斜度井、水敏感性地層、復(fù)雜地層、水平井等高難度鉆井作業(yè)的要求，以油類為連續(xù)相的油基泥漿具有明顯的優(yōu)勢。目前在我國新疆深井、超深井鉆井工程，川、渝地區(qū)頁巖氣開發(fā)鉆井工程中，油基鉆井泥漿被廣泛使用[1]。油基泥漿中含有大量的礦物油類基油，含量約為80%～90%。目前廣泛使用的基油包括柴油、合成礦物油，鉆井過程中隨著泥漿循環(huán)，產(chǎn)生大量的廢棄油基泥漿及含油巖屑等油基泥漿鉆井廢棄物，單井產(chǎn)生量約400 m3～800m3，成為困擾油氣田開發(fā)過程生態(tài)環(huán)境保護的主要污染問題[2]。
　　1 油基鉆井廢物污染控制要求
　　世界各國對油基泥漿鉆井廢棄物的排放執(zhí)行了嚴格的控制標(biāo)準(zhǔn)。美國聯(lián)邦政府規(guī)定禁止排放油基鉆井液，含柴油的鉆屑和游離油均不允許排放。加拿大政府規(guī)定，禁止使用柴油配置油基泥漿，禁止排放整體廢棄油基泥漿，并且規(guī)定處理后的廢棄物中油含量不得大于2%。
　　2016年，我國頒布了新的《危險廢物名錄》，其中在“HW08廢礦物油與含礦物油廢物”中，明確規(guī)定“以礦物油為連續(xù)相配制鉆井泥漿用于石油開采所產(chǎn)生的廢棄鉆井泥漿”（071-002-08），“以礦物油為連續(xù)相配制鉆井泥漿用于天然氣開采所產(chǎn)生的廢棄鉆井泥漿”（072-001-08）為危險廢物，須按照危險廢物管理辦法，進行收集、儲存、包裝、運輸、處置。
　　2 油基鉆井廢物處理技術(shù)進展
　　油基泥漿鉆井廢棄物組成非常復(fù)雜，性質(zhì)穩(wěn)定，資源化利用和無害化處理難度很大。目前國內(nèi)外針對油基泥漿鉆井廢棄物處理技術(shù)主要有以下幾種。
　　2.1 脫干-微生物代謝降解技術(shù)
　　將油基含油鉆屑通過專用脫干設(shè)備分離為濾液和低含油固相。濾液返回鉆井液體系，循環(huán)用于鉆井工程；低含油固相通過微生物代謝降解實現(xiàn)無害化。
　　常用脫干技術(shù)以離心干化為主，通過離心機實現(xiàn)油基泥漿鉆井廢棄物中油的初步回收，處理工藝較為簡單，但其脫油率較低，設(shè)備成本高、維護費用高。
　　針對初步脫干后的低含油固相物，可采用生物降解的方式，利用微生物將石油烴類降解，使其最終轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2O。單海霞等[3]優(yōu)選了不同的微生物，考察其對于油基泥漿鉆井廢棄物的處理效果，結(jié)果表明，處理后固相中石油類油含量從134.7g/kg降至34.6 g/kg，生物降解率達74%以上。但從工程實際應(yīng)用來看，目前微生物降解技術(shù)處理油基泥漿鉆井廢棄物還具有一定的局限。首先，相當(dāng)一部分油基泥漿的基礎(chǔ)油為商品柴油，柴油中含有多環(huán)芳烴，能夠降解四環(huán)及以上多環(huán)芳烴的高效降解菌的工程應(yīng)用效果較差，存在一定的技術(shù)難題[4]；其次，微生物代謝過程需要適宜的生長條件和營養(yǎng)介質(zhì)，并且微生物的新陳代謝周期通常較長，在工程實施過程中，存在生物降解場地的建設(shè)、工藝條件控制難度較大的難題；此外，利用生物法處理油基泥漿鉆井廢棄物具有一定的環(huán)境風(fēng)險和政策法規(guī)限制，利用外加微生物菌劑實現(xiàn)油基廢棄泥漿的高效生物降解，有可能對使用地土著生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，具有一定的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險，同時，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局明確規(guī)定進口環(huán)保用微生物菌劑，應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定申請獲得《微生物菌劑樣品環(huán)境安全證明》。
　　2.2 熱分餾技術(shù)
　　熱分餾技術(shù)利用蒸餾原理，將油基泥漿鉆井廢棄物加入密閉減壓系統(tǒng)中，外部提供熱量，加熱到油的沸點溫度使其氣化，實現(xiàn)油和巖屑的分離，然后將產(chǎn)生的氣體冷凝，回收礦物油。
　　熱分餾技術(shù)工藝流程較為簡單，能回收廢棄油基鉆井廢物中的部分輕質(zhì)礦物油組分，回收的油可用于配置油基鉆井液、用作燃料或其他用途，具有一定的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益[5]。但是，油基泥漿鉆井廢棄物中，基油的餾程一般較高，如柴油的餾程一般在200-400℃，使其氣化需要達到200℃以上的高溫，需要專用的加熱和蒸餾設(shè)備，能耗較高，同時石油烴中部分分子量較大的組分無法回收，導(dǎo)致殘余固相中石油類含量較高。

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