浅析石油钻井泥浆污染特性及其环境保护措施

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  摘要:在资源技术环境全面协调发展的时代,充分利用资源,并能够有效地保护人类的生存生产生活环境,这是迫切需要解决的问题。石油钻井过程产生的废弃泥浆具有特殊的污染方式,对施工区域地表及地下产生相异的环境影响。为有效保护环境,首先需要分明其类别、来源、污染成分、污染物、污染性质、污染途径,然后才能够采取合理的环境保护措施,并施以恰当的废弃泥浆处理污染防治技术,以利于系统控制。
  关键词:石油钻井;泥浆;废弃物;污染特性;环境保护
  1 序言
  在当今追求可持续发展的时代,需要技术、资源、环境协调配合、以最佳作业方式、最低环境影响,获得资源经济的充分利用,已成为社会必然趋势。随着国民经济的快速发展,节约土地和水源,保护农田耕地和相关生态环境,防止环境的污染和破坏,还给人们清洁安全生活生态环境,便于人们在良好环境中生产生活和休息工作。油田开发钻井过程中,从进场到完井后开采诸多环节对周边环境影响甚大。突出的问题就是随着钻进施工的进行,其对环境的污染总量也随之增大。如果钻井泥浆废水注入地层或排放到地面,对周围的环境都会造成污染。在科学技术不断发展的今天,需要通过科学的管理方式,同时采取各种可靠的环境保护技术措施是对其进行控制。首先需要明确钻井过程的环境影响方式,明晰钻井泥浆废弃物的类别、来源、污染成分、污染物、污染性质、污染途径,才可有效地控制污染,防止危害。
  2 主要环境影响方式
  石油、天然气开发工程属于资源开发性建设项目,油气资源作为一种矿产资源是难以再生的,其对环境的影响除对水体、环境空气、土壤环境造成污染外,还表现为对地层和地表景观的破坏以及对原始自然生态环境的改变。这种原始自然生态有些是不可恢复和难以恢复的。如在频临地表水和地下水资源区域开发,影响更为突出,直接造成地表土壤植被破坏、地表水源污染、影响地下含水层及饮用水安全。
  3 钻井废弃泥浆
  3.1分类:
  水基钻井泥浆、油基钻井泥浆和气基钻井泥浆。
  3.2来源:
  一是由于地质性质的变化,更换泥浆体系产生的废弃泥浆,钻井过程中,因部分性能不合格而被排放的钻井泥浆;二是钻完井后弃置于井场的泥浆,即完井时井筒内被清水替出的钻井泥浆;三是泥浆循环系统渗漏产生的废弃泥浆,即循环系统跑、冒、滴、漏而排出的钻井泥浆。万米进尺废弃泥浆产生量为634m3/104米,排放率40%左右。
  3.3主要成分:
  主要成分取决于钻井泥浆类型以及加入的部分泥浆添加剂。一般情况下,钻井泥浆的主要成分有水、油、黏土、加重材料、泥浆处理剂(有机处理剂、无机处理剂、表面活性剂)、堵漏材料等。
  3.4主要污染物:
  主要污染物包括烃类、盐类、各种有机聚合物、木质素磺酸盐、某些重金属(如汞、铬、铜、铅、砷)及重晶石中的杂质。
  3.5污染物性质:
  钻井废弃泥浆一般ph值较高,约为8.5-12;含有加重剂和化学处理剂;有些含有油类;有些含有毒性。
  3.6危害途径:
  过高ph值、高浓度可溶性盐及石油类影响土壤结构并危害植物生长;有害重金属离子,如六价铬、二价汞、二价镉、二价铅及不易被动植物降解有机物、分子聚合物易进入食物链,在环境或动植物体内蓄积,会危害人类身体健康和生命安全;废物中有机处理剂使水体cod、bod指标增高,影响水生生物的正常生长。
  4 环境保护措施:
  4.1合理选用泥浆体系及泥浆使用与回用
  4.1.1使用无毒低污染泥浆。
  4.1.1.1为保护浅层地下水不受污染,表层钻进时使用清水泥浆,尽可能不使用化学添加剂。
  4.1.1.2配制钻井液时,严格控制有毒、有害泥浆添加剂的使用。
  4.1.1.3钻井中遇到浅水层,下套管时应注水泥封固,防止地下水层被钻井泥浆污染。
  4.1.1.4开发新型无毒无害钻井泥浆体系。在钻井泥浆中加入钾离子、铵离子等农作物生长所需要的成分,形成对土壤环境有利的绿色钻井泥浆体系。
  4.1.2采用闭路泥浆循环系统。
  4.1.2.1对钻井液进行四级净化,避免钻井液的频繁稀释及反复加药,降低废钻井液处理量。
  4.1.2.2对废泥浆池进行防渗处理,防止污染地下水。
  4.1.3泥浆再循环利用。完井后对泥浆进行絮凝回收,重复使用。
  4.2改革生产工艺
  4.2.1搞好钻井设计,合理选择井身结构、井眼尺寸及优化钻井技术。
  4.2.1.1采用定向井、丛式井组节约井场占地,减轻地貌破坏程度。丛式井在一个井场打多口井,可提高泥浆和泥浆废水的重复利用率,减少钻井废水排放量。
  4.2.1.2分支井钻井是指在一口主井眼中钻两口或多口水平井,其与水平井作用相似。
  4.2.1.3采用小井眼技术会大幅度降低钻井废液产生量。
  4.2.2提高钻井泥浆抑制能力,控制地层造浆。
  具体措施是采用具有抑制泥页岩水化分散作用的钻井液,抑制由于地层水向井筒浸渗而形成的表面造浆速率,减少在表层钻进时泥浆量的迅速增加。
  4.2.3搞好固井,防止因固井工程事故增加鉆井废液的排放量。
  4.2.4提高钻井泥浆固相控制效率。随着钻井液的重复使用,泥浆中的固相含量一般会逐渐升高,升至一定限度后必须加药加水重新调制。因此,提高钻井液固控系统的处理效率,控制钻井液固含及密度升高,对减少钻井液的产生和排放量起着重要作用。
  5结语
  随着石油工业的发展,钻井工艺对泥浆的要求越来越高泥浆体系日益增多,配方也越来越复杂,泥浆配方中都含有重金属、油类、碱和其他化合物。如果长期堆积经雨水沥滤渗入地下对其周边的土壤、植被、地表水和地下水造成严重污染,给人类生活带来潜在的危害。所以钻井废泥浆治理的目的一是消除污染、保护环境,二是回收利用,化害为利。
  参考文献:
  [1]许强.高俊龙.赵志东.陕北地区石油钻井泥浆中污染物质分布特征分析.《中国新技术新产品》 2012年
  [2]王志远.浅谈石油钻井施工作业中的环境保护.科技创新导报.2012 年
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