在油气井的钻探过程中需要使用大量的钻井液来携带岩屑、平衡地层压力、润滑冷却钻头,而当钻井结束后,完成使命的钻井液就成了钻井废弃物。这些废弃钻井液含有大量有机处理剂、黏土、无机盐等,成分十分复杂,具有一定的毒性且难以降解。如果不进行有效的处理,排放后对生态环境会造成严重的污染,并随食物链危害到动植物和人类的健康安全。现有的废弃物处理方法均属于末端处理方式,处理不彻底,还容易形成二次污染,同时处理费用高昂,再加上不断完善的环保法律法规,钻井液的污染问题已成为制约我国油气勘探开发事业发展的瓶颈之一。解决钻井液环境污染最根本的方法就是从源头进行控制,使用环保钻井液体系,降低钻井液对环境的影响;同时将钻井液在现场进行重复利用,减少废弃钻井液的排放,做到“零污染、零排放”,实现钻井过程的清洁化、集成化生产。为此在实验室内对目前现场常用的水基钻井液体系及其有机处理剂的环境影响机理进行了研究。通过国内外各领域污染评价方法的详细比较,筛选并形成了一套针对水基钻井液体系和处理剂环保性能的评价方法和指标,对现场水基钻井液的环保性能(石油类含量、生物毒性、生物降解性和重金属含量等)进行评价和分析,研究其环境影响机理;通过红外光谱分析(FT-IR)等方法详细分析并研究了常用水基钻井液有机处理剂的分子结构,揭示分子结构对处理剂环保性能的影响规律,为环保型钻井液处理剂的开发和筛选提供理论依据。为了实现废弃水基钻井液现场性能恢复和重复利用,研究了水基钻井液无用固相尤其是亚微米颗粒的清除技术。首先对现场水基钻井液的组成成分进行了分析,找出了现场水基钻井液性能变差的根本原因是无用固相尤其是亚微米颗粒的大量积累且通过现场固控设备无法有效清除。于是采用化学絮凝加固控设备的方法来清除水基钻井液中的无用固相使其性能得以恢复,达到重复利用的目的。为此,研发了用于水基钻井液无用固相清除的微固相絮凝剂CMS-g-PDMDAAC,并通过氢谱核磁共振(~1H NMR)、FT-IR对其分子结构进行了分析;通过在黏土悬浮液中的浊度、粒径和zeta电位的变化对其絮凝效果和作用机理进行了研究。以微固相絮凝剂为核心配合现场固控设备,设计了水基钻井液微固相清除技术,并在现场废弃水基钻井液中对该技术的处理效果进行了试验和效果评价。