废弃泥浆无害化处置技术研究进展

韩增

中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司 天津市 300456

[摘要]：在钻井过程中会产生大量废弃泥浆，而经不合理处置后会对周围环境造成不可逆伤害，因此对废弃泥浆进行无害化、资源化处置显得尤为重要。本文主要介绍了几种无害化处置技术和资源化处置技术的工艺现状，对目前技术原理、优缺点以及适用范围等进行对比分析，总结出微生物处理技术、MTC转化技术、免烧砖技术是未来发展的重点方向。

[关键词]：废弃泥浆；无害化；资源化；处置技术

^{Research Progress on Harmless Disposal Technology of Waste Mud}

Han Zeng

（Safety and Environmental Protection Branch of CNOOC Energy Development Co., Ltd，Tianjin 300456）

[Abstract]: A large amount of waste mud will be produced in the process of drilling, and it will cause irreversible damage to the surrounding environment after unreasonable disposal, so it is particularly important to treat the waste mud harmlessly and resourcefully. This paper mainly introduces the process status of several harmless disposal technologies and resource disposal technologies, compares and analyzes the current technical principles, advantages and disadvantages and application scope, and concludes that microbial treatment technology, MTC conversion technology and unburned brick technology are the key directions of future development.

[Key words]: waste mud; Harmlessness; Resource utilization; Disposal technology

随着国内石油开采量逐年增加，在油田钻井开采过程中会产生大量的废弃泥浆和岩屑。由于在钻井过程会添加各类化学辅助剂，这就导致废弃泥浆性质极其复杂，具有高pH，高COD含量、高悬浮物含量、固液比例多变、破胶难度大等特点，这些复杂特点造成废液泥浆成为油田难处理的主要污染源之一^[1]。如果废弃泥浆不进行合理的无害化处置，肆意排放、堆积，会对周围的土壤、植被、地下水、地表水等造成严重的污染，破坏生态环境。同时，废弃泥浆中所含的难降解的有机污染物和重金属会一直积累在生物体内和水源中，终将给人类带来更多的危害^[2]。因此，寻找废弃泥浆无害化处置技术尤为重要。

1.废弃泥浆来源及组分

钻井液是钻井过程中最不可或缺的，它具有平衡压力，保护钻头和井壁，传递动力等作用。而废弃泥浆正是钻井过程中被替换的不符合性能的废弃钻井液以及在完井后被清水替换的废弃钻井液。废弃泥浆主要组分包括：各类固体物质（膨润土、粘土、岩屑等）、重金属（铬、汞、铅、镉等）、有毒的有机污染物（丙烯腈、聚丙烯酰胺单体等）以及各类化学辅助剂（增稠剂、降失水剂、降滤失剂等）等，这就导致废弃泥浆成分复杂，难以处置^[3]。

2.国内外废弃泥浆处置技术

2.1无害化处置技术

2.1.1固化处置技术

固化处理技术是向废弃泥浆中加入适量比例的固化剂，并在一定条件下进行充分搅拌，使废弃泥浆中有毒有害成分被包裹、转化、封闭，形成一种稳定、无污染、可填埋、可用于基建材料的固体^[4]。该方法的核心是根据废弃泥浆性质选用合适的固化剂，目前，固化剂的种类较多，包括粉煤灰、无机固化剂、水泥以及一些复合型固化剂。该技术的优点一次性处理量较大，操作简单，成本较低；缺点是存在二次污染的风险^[5]。

2.1.2固液分离技术

固液分离技术是先向废弃泥浆中加入破胶剂，破坏其稳定的胶体状态，再加入絮凝剂使固相颗粒凝结成更大的絮团，利用离心机实现废弃泥浆的固液分离^[6]。废弃泥浆经固液分离后得到大幅度减容，产生的液相进入水处理系统进行处理后达标排放，固相再进一步固化或掩埋处理。影响固液分离技术的因素有破胶剂的破胶效果、絮凝剂的絮凝作用以及离心机的分离效果等。该技术的优点是可以将废弃泥浆进行减容，降低后续处理的成本和难度，工艺相对简单，处理效果较好；缺点是对于固相较高的废弃泥浆处理效果较差。

2.1.3土地耕作技术

土地耕作技术是将废弃泥浆静止后下层的固相与土壤均匀搅拌进行植物种植，利用土壤自我净化作用和植物的吸附、降解作用实现对废弃泥浆的无害化处置^[7]。该技术的优点是处理量大，成本低；缺点是处置周期较长，对于一些难以降解的污染物难以处置，存在污染周围环境的风险，容易受环境的影响，对于北方寒冷的土地无法使用该技术，同时污染物浓度较高的废弃泥浆也无法使用该技术。

2.1.4坑内密封填埋技术

坑内密封填埋技术是对普通填埋技术的改进，主要对填埋坑底部和四周增加了防渗层，防渗层主要分为三层，第一、三层为有机土，第二层为塑料膜，有机土主要为了保护塑料膜，而塑料膜才是真正起到防渗作用。将废弃泥浆打进填埋坑内进行暴晒，待水分蒸干后，再铺上一层有机土^[8]。该技术解决了普通填埋技术容易渗漏造成周围土壤污染的问题，处理量大，成本低，操作简单，不需要添加任何药剂，比较适合油基废弃泥浆的处置；但是，该技术也存在一定的局限性，需要占用大量土地，而且对废弃泥浆的性质要求较高，不易大规模推广。

2.2资源化处置技术

2.2.1 MTC转化技术

MTC转化技术即将废弃泥浆转化为固井水泥浆，该技术是向废弃泥浆中加入激活剂、分散剂以及高炉矿渣等物质，对废弃泥浆进行改性使其能够达到固井的性能标准。该技术的优点是实现废弃泥浆的资源化利用，降低废弃泥浆的处置成本以及固井成本；其缺点是废弃泥浆转化后的水泥浆遇到高温会出现裂开的问题，同时固井后界面封隔性能存在争议^[9]。

2.2.2微生物处理技术

微生物处理技术是从废弃泥浆中筛选菌株，并进行富集、驯化从而获得既可在废弃泥浆中大量繁殖又可利用废弃泥浆中有毒有害难以降解的有机物作为营养源的菌株。将菌株投入到废弃泥浆中，定期翻转通风提供氧气和添加微量元素，保证菌株正常繁殖条件。该技术主要利用微生物的新陈代谢对废弃泥浆中大分子有机物进行降解，实现废弃泥浆的无害化处置和资源化利用^[10]。微生物处理技术的优点是成本较低、处理效果好、无二次污染，有些微生物体内含有氮、磷、钾等营养元素，在凋亡后残留在废弃泥浆中，有助于将废弃泥浆转化为营养土；其缺点是易受到环境因素的影响、处理周期较长、只适用于污染程度较低的废弃泥浆。

2.2.3免烧砖技术

免烧砖技术是向废弃泥浆中加入碎石、沙子、胶黏剂等辅助材料，使废弃泥浆的性质具有水泥的特性，再经过高压的作用形成强度高、耐腐蚀、抗风化、防高温的免烧砖，实现废弃泥浆的资源化利用^[11]。该技术的优点是降低了处理废弃泥浆的成本，减少了废弃泥浆对环境的影响；缺点是因不同废弃泥浆性质差异较大，辅助材料掺混比不固定，造成实际操作工况复杂，其次是免烧砖用于基建材料对施工天气要求较高，养护周期较长。

3.废弃泥浆各种处理技术的比较

本文介绍了几种处理含油污泥的技术。每种处理技术都有自己的优势与不足，如固化法、坑内密封填埋法、土地耕作法、固液分离法等，这些方法属于无害化处置，但可能存在二次污染的隐患（表1）。微生物处理法、免烧砖法、MTC转化法实现了废弃泥浆的资源化利用，但也存在一些制约因素，如微生物处理法受环境影响大，处置周期长，免烧砖法受天气影响，MTC转化法受井口种类限制（表1）。

表1 废弃泥浆各种处理技术比较

Table 1 Comparison of various treatment technologies for waste mud

4.总结

废弃泥浆目前比较成熟的处理技术是固化处理法、固液分离法、坑内密封填埋法等，但这些技术只做到了无害化处置，没有做到资源化利用。微生物处理法、免烧砖法以及MTC转化法由于可以实现废弃泥浆的资源化利用，有非常好的发展前景，但目前技术尚未成熟，没有实现大面积推广。因此，对现有工艺进行升级改造，打破局限性，摒弃单一处理工艺，发展集成工艺是下一步发展的目标。

参考文献

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2. 邢树伟.钻井废弃泥浆无害化处理工艺与技术[J].中国设备工程,2020(18):111-113.

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5. 杜江. 钻井废弃泥浆固化处理技术研究[D].西安石油大学,2016.

6. 马娟,屈撑囤,李珊,等.废弃泥浆无害化处理的研究与展望[J].辽宁化工,2014,43(09):1190-1191+1212.

7. 丁明,王海波,郭学峰,等.钻井废弃泥浆无害化、资源化处理技术[J].建井技术,2012,33(03):32-34.

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