摘要：随着石油钻采工业化生产进程的迅速发展，油田废弃钻井液量逐年增加，油田废弃钻井液含有多种有毒有害化学物质，实现油田废弃钻井液的无害化处置对环境保护有重要的意义。文章分析了目前油田废弃钻井液处置技术存在的问题，如成本问题、环保问题等，介绍了目前常见地处置油田废弃钻井液的技术，主要包括：回注技术、循环使用技术、固化技术、生物降解技术、回填技术、钻井液转化固井液技术及固液分离技术等，指出了废弃钻井液各种处置技术的适用范围及存在的局限性，提出了油田废弃钻井液处置技术及今后的研究方向，应从源头上进行管控，加强处理剂和技术研发，加强发掘高效菌种，以实现废弃钻井液的无害化处置。

　　关键词：废弃钻井液；回注技术；固化技术；固液分离；石油化工

　　引言

　　随着石油钻采工业化生产的迅速发展，由废弃钻井液产生的环境问题日益受到关注。石油工业的勘探、钻井及开发过程中会产生废弃钻井液、钻屑及污油水等污染物，其中，钻井过程中产生的废弃钻井液数量巨大，每口油气井平均有300 m3左右废液产生。我国也从2019年1月1日正式实施了《中华人民共和国土壤污染防治法》，环保标准和管理日益严格。

　　1油田废弃钻井液危害

　　近年来，随着钻井难度的加大，钻井液种类越来越多，有害成分和添加剂不断增加，油田废弃钻井液普遍含有大量的石油烃类、重金属离子、盐类及大分子聚合物等污染物，这些污染物对生态系统造成了极大的压力。合规处置油田废弃钻井液和石油产业快速发展密不可分，如果未能合规环保处置油田废弃钻井液，不但污染环境，而且造成资源损失，因此，实现无害化处置油田废弃钻井液是研究的关键所在。

　　2油田废弃钻井液处置技术

　　目前油田废弃钻井液处置技术主要包括回注技术、循环使用技术、固化技术、生物降解技术、回填技术、钻井液转化固井液技术及固液分离技术等。

　　2.1回注技术

　　直接回注油田废弃钻井液会伤害地层，增加注入压力腐蚀井筒和设备，通常采用研磨和剪切等方法，将固相制作成为微粒，使其粒度达到回注标准，进而制作成为浆体，在高压环境下，注入目标地层。可以不同的回注位置分成地层回注技术与环空回注技术，其中地层回注技术是通过地面处理，可以将废弃水基钻井液或者废弃油基钻井液及钻屑回注至合适的地层的一种技术。环空回注技术采用将油田废物注入到表层套管或生产套管环空中，此技术因受套管和装备腐蚀影响，若管道受到腐蚀发生损坏，注入液会对水层造成污染，为了避免污染油层及地下水，筛选出安全地层是问题关键所在，国外曾经于环形空间地层注入废弃油基钻井液，废弃钻井液的注入量为1×104 t。但是国内对回注技术的研究尚未取得突破性进展。冻土层采用冷冻填埋技术处置效果理想，将油田废弃钻井液成功注入冻土区，由于温度低被冷冻，极大减少污染物转移扩散，应用效果极好，但是受地质环境和技术条件等影响，使此处理技术应用有较大的局限性。因回注技术不能完全消除污染源，且对于地层和设备的要求极高，成本也比较高，因此尚未被广泛应用于油田废弃钻井液的处置中。吴莎采用先分离产出气，然后合成水合物回注地层，因温度的增加分解不仅能洗油，而且可以减小压力，提升了采收效率。

　　2.2循环使用技术

　　目前国外对循环使用技术应用较为广泛，循环使用技术采用絮凝、沉降与固液分离技术，来分离固相与液相，其中液相能够循环再利用。由多次循环使用的冲洗液未能够达到钻孔的要求，需要重新配置冲洗液，置换孔内冲洗液，置换出的冲洗液需要进行沉淀，固液分离后的液相泵入备用的泥浆池中备用，再将固液分离后的固相捞出。因油田废弃钻井液由各种化学添加剂、加重材料、无机盐及膨润土等构成，其中膨润土具有极好的水化性，再有护胶剂作用，造成油田废弃钻井液极其稳定，仅靠采用固液分离技术不易破坏其胶体体系，应用破胶剂改变油田废弃钻井液性质，破坏油田废弃钻井液中的胶体体系，促进固相与液相分离，通过固液分离降低了处理油田废弃钻井液的成本，提高了经济效益。

　　循环使用技术虽然能够节约资源，但对运输与过滤技术要求较高，应依据实际进行选用。有的油田废弃钻井液能够通过简单处理循环利用，还有一些油田废弃钻井液能够直接循环再利用。大港油田将高盐浓水运到泥浆公司制备泥浆，清洁的水可以直接回注或者外输，能够回收原油。这不但显著降低废液排放，加强了油田环境保护，降低了成本，且对实现清洁生产具有重要意义。

　　2.3固化技术

　　固化技术是将固化剂与破胶剂投加到油田废弃钻井液中，按比例搅拌均匀，经过物理、化学变化，最后转化为固体，可显著降低油田废弃钻井液中污染物造成环境污染。固化技术通常分物理、化学两种处理技术。其中物理固化处理技术通过过滤油田废弃钻井液，风干废渣后进行回填，不足之处是会对环境造成污染；化学固化处理技术则是通过降解油气田废弃钻井液转化为固体。目前固化技术被研究者认为是一种较可靠的油田废弃钻井液处置技术。一般可由废物中有毒物选择相应固化剂，传统固化剂包括水泥、矿渣及石灰等，油基钻井液通常采用固化处理技术。王丽等采用固化技术处置了长庆油田的废弃钻井液，研究发现最优的固化条件，固化体的抗压能够达到0.73 MPa，COD能够达到35.5 mg/L。龙怀远等研究出主要成分为无机固化剂的配方，经过固化处置后，固化体的抗压为1.40 MPa，每立方米成本为58元左右。这两种浸出液都可以满足标准要求，同时稳定性良好，固化了污染物避免对环境造成污染，不足之处是固化体的抗压强度和土壤存在不同，有碍于资源化利用。夏海帮等采用固化技术处置水基岩屑制作成砖，其中水泥作主固化剂形成固化体污染物，石灰作促凝剂有利于水泥形成晶型结构、减小了固化周期，粉煤灰可以吸附和稳定污染物，同时可以增加固结体的强度。潘宝风等分析并研究了页岩、高铝水泥及硅酸盐水泥，研究了油田废弃钻井液的固化机制与烧结机制，发现固化剂能够将水化铝酸钙、水泥基碳凝胶组成新型网状结构。利用烧结机制，能够将油田废弃钻井液中的固化剂成分产生固相反应，形成高强度烧结砖，减少油田废弃钻井液的环境污染问题。固化技术工艺简单、经济成本低，可以实现资源化利用，广泛应用于油田废弃钻井液的处置中，不足之处是不能彻底去除污染物，且仍存在隐患问题。

　　2.4生物降解技术

　　生物降解技术通过筛选培养降解菌种，再将降解菌种引入到油田废弃钻井液中，通过微生物的新陈代谢，将油田废弃钻井液中有机污染物分解成无害的小分子物质，以实现无害化处置，具有除油率高、危害性较小、运行费用及能耗低且投资少等特点，但是此处理技术对操作及场地的要求比较高，企业不仅要有比较高的技术，而且要提供大量场地用于生物降解。生物降解技术的关键所在是培养选择出合适的菌种及载体，通常采用细胞工程、基因工程及自然筛选等技术获得合适菌种。胜利油田用氧化塘技术对废水进行了处置，满足当地的排放要求。堆肥技术适合应用在我国北方区域，通常向废弃钻井液中引入锯末、秸秆等物质，利用微生物降解作用处置油田废弃钻井液。此处理技术主要的影响因素包括降解菌新陈代谢所需的营养元素、温度、盐度、湿度、降解菌数量、氧气及pH值等。菌种的选择性较强，同类微生物菌种由于油田废弃钻井液的成分存在差异，生物的降解能力也会存在差异，因此需要提高生物降解技术的普适性。陈立荣等采用生物降解技术处置了油田水基钻井固废，将油田水基钻井固废中有机物转化为腐殖质组分，降解有机污染物可以超过90%，而且未发生重金属迁移问题。侯博等选择出菌种，联合应用微生物降解处理技术与固化技术处置油田废弃钻井液，加入0.6 mL/L菌体，经过处置石油类降至7.4 mg/L，CODCr也低于100 mg/L。申圆圆等采用分离筛选技术发现四株高效降解菌，处理2 000 mg/kg的石油烃，经过40天时间，石油烃降低为1 662 mg/kg，降解石油烃达到16.9%。万书宇等采用生物降解技术处置油田废弃钻井液，处置后重金属含量符合GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》，石油类及COD值符合GB 8978—1996《污水综合排放标准》。

　　2.5回填技术

　　该处理方法适合用于油田淡水基钻井液所产生废渣的处置，完成钻孔之后，产生的岩粉、砂和土量不多，同时有毒物含量要小于国家的污水排放要求。该处理技术包括简易及密封两种回填技术，其中简易回填技术是采用先挖坑填埋，再盖上表层泥土；而密封回填技术采用于坑四周及底部盖上有机土，再覆盖上塑料隔离层，铺上有机土，也可以于坑四周及底部加防渗膜或者固化层。回填技术具有成本低廉，操作简单的特点，不足之处是未消除有毒污染物，仍存在污染隐患。另外，该技术适用于陆地，不适用于海上。

　　2.6钻井液转化固井液技术

　　油田废弃钻井液转化固井液技术利用废弃钻井液的悬浮性及降滤失性，混合矿渣与废弃钻井液，激活矿渣固化成分，再加入固井液助剂，将油田废弃钻井液转化为固井液，不仅减少了油田废弃钻井液外排对环境造成污染，而且实现了油田废弃钻井液的再利用。此技术有易配制低密度固井液、易生成井壁滤饼、成本低、适用性强、水滤失量低、泵入性好等优点，目前国内外的研究者对该项技术进行了大量的研究，并广泛应用于石油企业。采用新型MTC单级固井代替双级固井，高效解决了易漏失和高温差等固井难题，同时解决了双级固井关闭不严、泵压高及循环孔等技术难题。

　　2.7固液分离技术

　　固液分离技术通过对油田废弃钻井液脱稳絮凝后，再进行固液两相分离，脱稳率与分离率影响分离的效率。此处理技术属于分类处置技术，由油田废弃钻井液中的各种物质特性分化处理，此项处置技术能够有效分化各类物质，但需要固化处置固体物质，还需净化废水，对技术要求较高。苏里格气田采用了固液分离技术，处理后COD显著下降。张洁等研究者采用水果果皮作絮凝剂，研究得到最佳实验条件，发现温度为40℃,两种絮凝剂加入量均为3%，同时碱性条件下处理效果理想，铝盐可以提升处理效果。程玉生等通过优化设备与配置参数，于北部湾应用效果较好，研究发现合理选择离心设备和参数、数量和布局均有利于分离效率的提升，极大提升了钻井液的性能。

　　3油田废弃钻井液无害化处置

　　3.1从源头上进行管控

　　需要管控源头，更多应用水基钻井液，同时降低采用油基钻井液。应用水基钻井液能够减少废弃钻井液中的有毒物质、重金属及油含量，进而减少废弃钻井液产生的污染。可以通过小井眼钻井技术减少油田废弃钻井液产生量，应用效率高且固控好的钻井设施，不使用落后固控设施，由源头降低产生废弃物，现场合理选择固控设备，做好设备的保养维护工作，避免发生“跑、冒、滴、漏”现象，以保证其处置油田废弃钻井液效果理想，能够提升钻井液的性能，提升生产效率，同时可以降低钻井液的消耗、废弃钻井液的产生及排放量。在实施过程中提升监管油田废弃物的能力，完善相关制度，降低油田废弃钻井液对环境造成的危害。相关部门应制定相关行业标准和法律制度，以规范企业生产及相关处置设备建设，提升企业之间技术交流。

　　3.2提升技术研发

　　在技术应用方面，因不同体系的油田废弃钻井液成分有差异，要投入相应的处理剂处置不同废弃钻井液，废弃钻井液成分因加入不同处理剂愈加复杂。研究开发出环保型钻井液体系与处理剂，以实现钻井液体系标准化，由源头上降低油田废弃钻井液产生量，能够减少处置难度，极大减少处置油田废弃钻井液经济成本，提高废弃钻井液处置效率。环保有机高分子絮凝剂能够显著提高废弃钻井液絮化能力，同时也降低了废弃钻井液后续处理难度。不同的油田废弃钻井液处置技术均有各自的适用范围及存在的局限性，有效科学地选择油田废弃钻井液处置技术，开发针对不同体系废弃钻井液的处置技术，研究多种处置技术联合应用的处置方式，可以有效提高废弃钻井液的处置效率。

　　3.3加强发掘高效菌种

　　深入发掘微生物的资源，提升筛选井场附近的微生物，提高发掘和培养极端微生物的能力，例如在北方冬季，微生物活力和繁殖受低温影响很大，影响了微生物降解，所以要加强筛选出适应低温、高pH值、高盐的微生物。因废弃钻井液的组成十分复杂，要加强发掘高效菌种，今后需充分研究混合微生物菌种之间的相互作用，利用优势微生物菌种促进作用，以提升废弃钻井液的处置效率。联合采用代谢学、分子生物学、动植物治理等技术和微生物降解技术，加强微生物适应性，以提升微生物新陈代谢能力。

　　4结语

　　目前，常用的油田废弃钻井液处置技术虽然有很多种，但是不同油田废弃钻井液处置技术都有各自的适用性及优缺点，因此合理地选择适用的废弃钻井液处置技术极为重要。采用废弃钻井液处置技术联用的方式，可以有效提升油田废弃钻井液的处置效率。因油田开采难度不断增加，钻井液中的化学成分越来越复杂，处置油田废弃钻井液需要考虑钻井液的种类及添加剂等更多影响因素。因此实现油田废弃钻井液的无害化处置是研究者未来的研究重点，可以从源头上进行管控、提升技术研发能力及加强发掘高效菌种等方面开展研究，从而减少废弃钻井液对环境产生的影响。

       参考文献：

　　[1]张冬林，胡继强，李刚，等.废弃钻井液处理技术的应用现状[J].油气开采，2023，49(1)：35-37.

　　[2]张羽臣，岳明，陈毅，等.渤海油田钻井废物处置技术适用性分析[J].油气田环境保护，2019，29(1)：26-28，36.

　　[3]陈刚，王鹏，赵毅，等.废弃钻井液处理技术研究与应用进展[J].钻井液与完井液，2020，37(1)：1-8.

　　[4]周洪奎.环保钻井液技术进展研究[J].西部探矿工程，2018，269(9)：93-94.

　　[5]吴莎.中原油田CO2驱产出气分离和回注新方法[J].石油化工应用，2017，36(1)：90-94.

　　[6]张羽臣，林家昱，霍宏博，等.海上钻井废物管理原则及处理技术探讨[J].油气田环境保护，2019，29(4)：1-3，7.

　　[7]王思佳，陈亮.废弃油基钻井液的无害化处理技术[J].化工设计通讯，2019，45(6)：252-253.

　　[8]王丽，董娅玮，王文科.废弃钻井液固化处理技术研究[J].应用化工，2015，12(44)：2186-2188，2192.

　　[9]龙怀远，王松，李行，等.长庆油田废弃钻井液固化处理研究[J].长江大学学报(自科版)，2017，14(7)：50-52，6.

　　[10]夏海帮，包凯，王玉海，等.涪陵页岩气田平桥南区块钻井岩屑综合利用技术[J].石油钻探技术，2019，47(2)：63-67.

　　[11]潘宝风，兰林，李尚贵，等.废弃钻井液的固化烧结与再利用研究[J].钻井液与完井液，2011，1(28)：66-68.

　　[12]周佰刚，马孟磊，杨暕暕，等.废弃水基钻井液不落地高效处理技术研究[J].钻采工艺，2021，44(3)：108-111，115.

　　[13]方圆.油田废弃钻井液无害化处理技术[J].化工管理，2021(6)：86-87.

　　[14]郑清华，邢希金，冯桓榰，等.国内外钻井废弃物处理技术[J].化工管理，2019(4)：48-49.

　　[15]陈立荣，乔川，包莉军，等.水基钻井固废生物资源化土壤利用技术效果分析[J].环境影响评价，2020(4)：53-57.

　　[16]侯博，杨勇平，孙欢.废弃钻井液微生物-固化复合处理技术研究[J].应用化工，2017(11)：2191-2194.

　　[17]申圆圆，王文科，李菁，等.土壤中石油烃微生物降解动力学[J].油气田环境保护，2017(4)：11-14.

　　[18]万书宇，余思源，何天鹏，等.微生物处理水基钻井固废技术应用[J].油气田环境保护，2019(2)：33-36.

　　[19]黄虎.浅析钻井废液固液分离技术应用[J].西部资源，2022(6)：188-190.

　　[20]刘海水.废弃钻井液分类处理及其效能探讨[J].科学管理，2023(7)：221-223.

　　[21]张洁，常晓峰，陈刚，等.柚子皮作为絮凝剂在钻井液中的应用研究[J].环保科技，2017，23(4)：13-16.

　　[22]程玉生，张立权，莫天明，等.北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术[J].钻井液与完井液，2016，33(2)：60-63.