1.1 廢棄鉆井泥漿的來源
鉆井廢泥漿的產生途徑主要來自石油天然氣挖掘、開采、修井等過程當中,這些過程中會隨著作業的進行產生大量廢棄泥漿。石油天然氣鉆井過程中,會伴有大量的廢棄鉆井液留在操作現場,但是由于石油天然氣開采的地點主要是荒郊野嶺,造成此過程產生的所有廢棄物幾乎全部殘留在廢棄泥漿儲存坑當中,造成各種不同的廢棄污染成分混合在廢棄泥漿當中,最終形成由重金屬、黏土、油污、化學處理劑等物質組成的鉆井泥漿。
1.2 廢棄鉆井泥漿對環境的影響
石油與天然氣的開采過程涉及到眾多大型設備與機械,特別是重要的鉆井過程需要各種化學成分與化學試劑的參與,這些化學物質的成分較為復雜,對環境以及人類身體有害,一旦處理不慎就會造成環境的負擔,對人類產生嚴重危害。
廢棄鉆井泥漿中存在的有害物質主要有各種類型的廢棄油料、各種有機與無機鹽、重金屬元素等,這些物質與成分都不能夠被降解,會對環境造成一定危害。一些對環境有害的污染物可能是在開采過程中的鉆井操作時,隨著鉆井底層進入鉆井液中,有機污染化學成分可能是鉆井液處理劑被分解融入鉆井液中,無機污染化學成分最有可能是通過鉆井泥漿處理劑的化學分解滲入泥漿液中。就鉆井廢棄液污染物的具體化學成分而言,其中包含氫氧化鈉、三價鐵離子、三價鉻、硫酸根離子、亞硫酸根離子等,這些化學元素一旦回流到地表水或者滲人地下水中,不僅僅會影響水質的pH,其中一些物質會使得土壤化學結構發生變化,造成土壤不可逆的板結、土壤鈣化。
鉆井廢泥漿組成較為復雜主要包括以下幾方面:
第一,顆粒、懸浮物、黏土等。
第二,開采過程中的石油等有機物,主要的來源途徑是各種大型設備使用潤滑劑以及石油開采過程中部分石油物質的輕微泄漏。這些石油等有機物質不能溶于水,與水接觸后會自發形成一層懸浮的油膜,在油膜懸浮與流動過程中會有約20%到30%的低沸點成分揮發進入大氣層,使得大氣層受到一定程度的污染。
第三,有機質等,部分有機質在自然環境中會被降解為其他成分。
第四,酸堿類物質,井廢泥漿的pH值是受到這些物質等的影響,滲入地下會影響周圍環境pH。
第五,氯離子,在開采過程中會遇到鹽井或者礦物質較多的地層,在鉆井中會使得周圍環境的氯離子濃度升高,這些氯離子進入地表土壤中會使得受到污染的土壤變得鹽堿化,并且一旦鹽堿化就無法恢復,這種不可逆的影響會使得土質肥力嚴重下降,抑制多數植物生長。
2 國內鉆井廢泥漿處理的現狀
國內對于鉆井廢泥漿的處理方式主要分以下幾種。
第一,直接排放,鉆井的淡水開采過程中,造成的污染物質較少,并且這些污染也更加容易在自然條件下被周圍環境凈化,對于此類的廢棄泥漿可以采取直接沉降等措施,一旦操作后廢棄物達到國家規定標準就可以直接被排放到附近廢棄田地或者林地中。
第二,注入安全地層,是將鉆井泥漿直接注入地層,但是這一過程要防止廢棄油等有機物質對地層的污染,一定在注入前選擇適合排放的安全層,安全層就是不易滲透且壓力梯度較低的地層。
第三,集中處理,用專用的抽吸設備及運送車將廢棄泥漿集中運送到專業處理地,但是這種處理方式僅僅適用于油、水基兩種,并且需要更高的處理費用,除特殊情況--般不會采用此種處理方式。
第四,回填,這是一種簡單省錢的處理方法,但是在回填操作之前必須要將廢棄泥漿坑中的廢物沉降處理,沉淀出的上清物加上混凝劑,這些處理達到規定標準后才能進行回填處理。沉淀的其他物質需要在干燥后填入坑內,這些處理都需要具有一定深度,并在回填完成后,回填地點的上面足以覆蓋較厚的正常土壤,以便恢復周圍的自然環境,這種處理方法主要針對的是淡水基產生的泥漿。
第五,坑內密封,它是一種較為特殊的處理方式。主要做法是在廢棄液儲存坑的坑底墊上一層有機土,在土上面再鋪上符合要求的塑料膜襯層,之后再覆蓋一層土。做好上述的處理后才能正常使用儲存坑來儲存運作中的廢棄泥漿,等到泥漿的水分揮發一定程度后附上一層有機土,最終恢復周圍環境就是整個回填過程。
第六,土地耕作,一些廢棄物可以經過植物的生長與分解達到稀釋作用。
第七,固化處理,固化處理技術主要是鉆井泥漿的沉淀物中加入特殊的固化劑,這些固化劑能夠使得廢棄泥漿轉化成類似于土壤材質的固體,可以簡稱為假性土壤,這些假性土壤可以用作坑底的填埋材料或者建筑材料。這種方法是相對環保的處理方法,能夠極大程度減少廢棄泥漿中的金屬物質與有機物對周圍環境的污染,降低廢棄泥漿為環境帶來的壓力與負擔,并且可以最大程度地利用廢棄泥漿,節約地球資源。
3 廢棄鉆井泥漿固化處理技術的難點與要點
鉆井泥漿的成分往往比較復雜,越是復雜的鉆井泥漿越造成固化處理的難度加大,也越需要考慮更多的影響因素,因此在進行固化處理之前進行相關固化操作的預實驗,通過不同固化材料的配比找到最適合當下的固化材料比例以及處理方式,并隨之將其應用到所有相似鉆井,用最小的成本達到最好的效果。
一些固化處理不能關注當下的處理效果,也要對固化后物質的穩定性與利用率進行考察,有些鉆井泥漿固化后維持時間較短,仍然對周圍環境造成潛在威脅。若在檢查之后廢棄泥漿仍然對周圍環境及人類造成一定程度的威脅,就需要對固化后的泥漿進行二次處理,處理后仍然需要進行檢測與觀察,處理結果最終達標后才是真正的結束。雖然經過處理后的廢棄泥漿無法對人類及環境造成一定程度危害,但是固化處理技術最終追求的目標不應該受到限制,固化處理要以處理后能夠恢復周圍環境,甚至能夠繼續耕種為最高追求,這種目標既符合環保理念,也符合現代產業的綠色發展方向,將開采不可再生資源的鉆井工作與可持續發展的固化技術相連接,提升工作本身的意義。
不同固化劑的固化效果有差異,相同固化劑的不同處理手段的差異也會造成固化結果的差異,再加上不同鉆井工作會產生不同成分的鉆井泥漿,因此在對廢棄鉆井泥漿進行處理時要做好固化劑的選擇工作。在選擇固化劑進行的過程中,需要了解相關參數并對這些參數進行嚴格的審查,盡可能保證處理工作符合相關要求。
一般情況下,固化劑主要分為兩種,一種為無機固化劑,另一種則為有機固化劑,這兩種固化劑不僅在化學成分的性質方面具有較大區別,在使用范圍上也有很大差異。有機固化劑使用成本比無機固化劑使用成本低,但是有機固化劑的固化器的穩定性效果較差,甚至會隨著環境變化及時間增長產生二次污染,但是因為其成本較低被大量使用。
關于泥漿固化劑產品特點
固化時間短,成型快
① 通過和泥漿中水分發生化合反應,可以使含水率80%左右的污泥在添加后稠化失去流動性,晾曬時加速水份蒸發,加快干化脫水速度。
② 加入后自然狀態下即可加速失水速度,不使用干化設備即可達到要求,如使用設備干化時加入少量干化劑則可加快處理速度,減少熱量消耗。
③ 添加后污泥膠體性質即刻被破壞,毛細管迅速建立并增加、擴散,使污泥內部水分向外擴散揮發通道打開,利于污泥的迅速干化。
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