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        油基泥漿鉆井廢棄物處理技術(shù)研究進展

        發(fā)布時間:2018-06-25 來源: 感恩親情 點擊:


          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)行了嚴格的控制標準。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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