張媛媛

(中石化節(jié)能環(huán)保工程科技有限公司山東分公司)

0 引 言

油田企業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物主要包括鉆井過程產(chǎn)生的廢鉆井液和鉆井巖屑，采油集輸和污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的油泥砂，井下作業(yè)和管線泄漏產(chǎn)生的落地原油，采油污水改性處理產(chǎn)生的注水殘渣等。其中，廢鉆井液和鉆井巖屑(以下統(tǒng)稱鉆井固廢)占油田工業(yè)固體廢物總量的50%～70%。鉆井固廢產(chǎn)量大，處理費(fèi)用高。因此，本文從資源化利用的角度分析鉆井固廢處理面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1 鉆井固廢處理的發(fā)展歷程

1.1 就地掩埋

2009年之前，鉆井隊在油井旁邊開挖循環(huán)池，用于鉆井液的絮凝沉降和存放鉆屑、泥砂、廢漿和污水，當(dāng)鉆井完成時將循環(huán)池內(nèi)的廢物進(jìn)行簡單固化，并就地掩埋。

1.2 隨鉆治理

自2009年以來，鉆井液隨鉆治理(俗稱“鉆井液不落地”)開始在塔里木油田、西南油氣田、大港油田等地開展現(xiàn)場試驗和推廣[1-4]。鉆井液不落地技術(shù)應(yīng)用后，油田無需在油井旁邊開挖循環(huán)池，占地減少20%。該技術(shù)產(chǎn)生的廢水可以用于配制鉆井液，也可拉運(yùn)至污水處理廠經(jīng)處理后用于生產(chǎn)，比如用作注聚的使用水等。產(chǎn)生的固廢，即經(jīng)過板框壓濾后的泥餅、鉆屑，一般集中堆存，用于后續(xù)的資源化利用。

1.3 資源化

隨著國家對固廢、土壤及地下水污染防治的管控越加嚴(yán)格，油田鉆井固廢“資源化”是今后唯一的出路?！巴潦畻l”明確提出：“加強(qiáng)工業(yè)廢物處理處置；加強(qiáng)工業(yè)固體廢物綜合利用”。提高水基鉆井液回收利用率，減少堆存和就地固化填埋量，也是油田全面深化清潔生產(chǎn)的重點(diǎn)工作。

資源化的方式主要包括：路基用土、綠化地基用土、建筑場地基層、制磚等[5]，如涪陵頁巖氣田[6-7]，采用隨鉆不落地技術(shù)處理水基巖屑，處理后的干渣用做井場平臺和道路墊層實(shí)現(xiàn)其資源化利用，已累計使用干渣2 600 m3。主要是在涪陵工區(qū)的鉆前工程建設(shè)項目中，包括井臺的開挖回填時作為填方使用、標(biāo)準(zhǔn)化集氣站、人行道路、污水池四周及作為墊層使用，也可作細(xì)土墊層進(jìn)行使用，并取得了很好的效果。

2 鉆井固廢處理面臨的技術(shù)瓶頸

2.1 無害化處理的控制指標(biāo)需進(jìn)一步明晰

鉆井固廢無害化處理技術(shù)，最需要解決的問題不是選何種技術(shù)，而是究竟需要處理哪些污染物，控制哪些指標(biāo)。

廢水基鉆井固廢屬于一般工業(yè)固廢，無害化處理的目標(biāo)是將II類一般工業(yè)固廢處理至I類一般工業(yè)固廢。根據(jù)GB 1899—2001《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》對I類一般工業(yè)固體廢物的定義，按照GB 5086規(guī)定方法進(jìn)行浸出試驗而獲得的浸出液中，任何一種污染物的濃度均未超過GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》最高允許排放濃度，且pH值在6～9范圍內(nèi)的一般工業(yè)固體廢物。

參照HJ/T 298—2007《危險廢物鑒別技術(shù)規(guī)范》，鉆井固廢的檢測項目應(yīng)根據(jù)其產(chǎn)生源特性確定。如果鉆井固廢產(chǎn)生過程可以確定不存在的污染物，可不進(jìn)行檢測。鉆井固廢的污染物主要來自地層的巖屑、油氣層中的凝析油和石油、廢鉆井液、以及隨鉆治理工藝絮凝沉淀的固體組成。盡管鉆井液配方通常屬于保密內(nèi)容，不對外公開，但有些國家對鉆井液中污染物的含量有明確的規(guī)定。如澳大利亞，只允許含油量小于1%、氯化鉀含量小于17%的水基鉆井液排放；油基鉆井液中芳烴含量高于1%禁止排放[8]。美國環(huán)保局對鉆井液中有毒有害污染物的排放進(jìn)行控制，如對于有機(jī)污染物控制苯、二甲苯；對于重金屬，控制汞和鉻。對于頁巖氣水基鉆屑，美國阿肯色州要求公開披露水力壓裂液的化學(xué)成分。國內(nèi)對鉆井固廢中的污染物通常關(guān)注COD、pH值、石油類、重金屬。隨鉆治理工藝通常投加聚合鋁鹽、鐵鹽等。絮凝沉淀的污染物組成鮮有報道。

2.2 資源化產(chǎn)品的環(huán)境風(fēng)險評估缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

鉆井固廢最適宜制備何種產(chǎn)品，需要因地制宜。目前，已采用資源化處理技術(shù)的油田，多數(shù)采用固化劑形成固化產(chǎn)品，并用于油田的生產(chǎn)，如墊井場，但固化產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性鮮有報道，這是資源化處理技術(shù)最需要論證的問題。

2.3 鉆井固廢全生命周期的處理技術(shù)尚未規(guī)范化

鉆井固廢無論選擇無害化處理還是資源化利用，從全生命周期評價的角度分析，屬于末端治理。近兩年，長北氣田[9]、蘇里格氣田[10]、塔河油田[11]正在對完井余漿的回收利用開展實(shí)驗研究，但目前完井余漿的回收利用率較低，在50%左右。一旦該技術(shù)得到工業(yè)化推廣應(yīng)用，廢鉆井液的處理就應(yīng)該按照井深、鉆井液被污染程度的不同，配套相應(yīng)的處理技術(shù)、設(shè)備以及管理辦法，實(shí)現(xiàn)分段處理，從而取代目前的“混合處理模式”。 盡管這種全鏈條的統(tǒng)籌管理已開展研究，但還需對環(huán)保型技術(shù)、設(shè)備進(jìn)行深入研發(fā)，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理。

3 鉆井固廢處理的發(fā)展方向

3.1 鉆井固廢的源解析

對于鉆井固廢無害化處理后的殘渣，要評估其浸出液水質(zhì)是否滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，但污染物控制指標(biāo)的篩選應(yīng)基于鉆井固廢污染源的系統(tǒng)解析，這項基礎(chǔ)性工作非常重要。目前，各油田主要關(guān)注pH值、COD、石油類、重金屬[12-16]，但這些指標(biāo)是否足夠，需要鉆井固廢的源解析給予技術(shù)支撐。

有些地區(qū)還出臺了地方標(biāo)準(zhǔn)。新疆于2017年頒布了DB 65/T 3997—2017《油氣田鉆井固體廢物綜合利用污染控制要求》，鉆井固廢的污染物控制指標(biāo)中明確提出苯并[a]芘≤0.7 mg/kg。

此外，鹽水泥漿的治理有待加強(qiáng)，需要重點(diǎn)關(guān)注。四川、新疆等地區(qū)的鉆井固廢可能因鉆井液體系中含鹽量較高，鉆井固廢在固化處理后，固化體表面會有鹽析出。若經(jīng)雨水沖淋，會影響地表徑流雨水中的含鹽量，對土壤和地下水造成污染。

3.2 環(huán)保型技術(shù)的研發(fā)

隨著國家環(huán)保要求越加嚴(yán)格，以及油氣田對鉆井固廢管控理念由末端治理向全生命周期統(tǒng)籌規(guī)劃，體現(xiàn)生態(tài)設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變，對環(huán)保型技術(shù)研發(fā)、升級的需求越來越迫切。如提高鉆井液(尤其是完井余漿)回收利用率、研發(fā)廢鉆井液分級分離設(shè)備、建立鉆井固廢資源化產(chǎn)品的長效穩(wěn)定化評價方法、研制低成本的廢鉆井液處理劑等。

3.3 產(chǎn)品的規(guī)范化管理

首先，鉆井固廢資源化產(chǎn)品的出路問題。對于偏遠(yuǎn)山區(qū)的油氣開發(fā)，鉆井固廢用于鋪路或墊井場是很好的一種資源化方式，但對于平原地區(qū)，鉆井固廢制成的產(chǎn)品是否也能被油田自身消納還有待論證。此外，油地合作也為資源化產(chǎn)品提供一條出路。透水磚是助力“海綿城市”最重要的產(chǎn)品，多用于人行橫道、庭院、廣場等區(qū)域，如果鉆井固廢可以制成環(huán)保型透水磚，則資源化產(chǎn)品將不再局限于油田內(nèi)部，可以用于城市的道路建設(shè)，這將為油田與地方合作項目提供技術(shù)支撐。

其次，產(chǎn)品穩(wěn)定化的長效性。鉆井固廢的資源化產(chǎn)品多以固化技術(shù)為主，固化體是否隨著時間長期穩(wěn)定有待系統(tǒng)的研究。

最后，資源化產(chǎn)品的環(huán)境風(fēng)險有待論證。鉆井固廢制磚、用作路基土在參考借鑒相關(guān)規(guī)范的同時，還需要產(chǎn)品長期暴露在自然環(huán)境下，污染物的遷移轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)評估環(huán)境風(fēng)險，目前仍缺乏這類研究。

4 結(jié)束語

原國家環(huán)保部2012年發(fā)布了《石油天然氣開采業(yè)污染防治技術(shù)政策》(第18號公告)，以及即將出臺的《石油天然氣開采行業(yè)綠色工廠評價導(dǎo)則》，均要求：工業(yè)固廢資源化及無害化處理處置率達(dá)到100%。在國家倡導(dǎo)“清潔、高效、節(jié)能、低碳”的大背景下，油田鉆井固廢的資源化是未來發(fā)展的唯一出路。因此，建議油田、高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，重點(diǎn)在鉆井固廢資源化產(chǎn)品的多樣化、長期穩(wěn)定性、以及相關(guān)規(guī)范等方面開展研究，為加快資源化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。