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钻井废弃物处理技术进展中国石油安全环保技术研究院HSE新技术推广中心2014年11月1•王占生博士•中国石油集团安全环保技术研究院HSE新技术推广中心北京中油爱索节能环保技术有限公司•Tel：010-8016996613581832771•Email：wangzs@cnpc.com.cn3主要内容一、钻井废液处理技术现状1.概述2.固化处理3.土壤改良技术及工程改良技术4.随钻不落地处理技术5.油基泥浆处理技术现状二、管理规定三、建议国家对石油行业的环境管理日益重视和严格2013年6月19日《最高人民法院、最高人民检察院关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》，环境污染规定了14项“严重污染环境行为”及5种“有毒物质”，环境污染行为范围扩展，废弃钻井液、含油污泥等已被列入管理范围，污染问责风险增加。2014年4月24日，全国人大常委会第八次会议审议通过了新《中华人民共和国环保法》，并将于2015年1月1日实施，被称为“史上最严环保法”环境污染入罪门槛降低。适应新要求，优化与集成新技术、新工艺及新装备，实现钻井废弃物减量化、资源化和无害化。1.概述4一、钻井废液处理技术现状一、钻井废液处理技术现状钻井废弃物是指钻井过程中产生的岩屑、废泥浆和废液等。钻井废弃物的定义有机物类、无机盐类、某些重金属离子如汞、砷、铬、镉、铅有可能渗入地表，对土壤、地下水造成污染，也可能随雨水流入农田、河流，对自然环境造成恶劣甚至致命的破坏。各类有害物质无法自然降解，对地下水源和土壤生态环境具有长期严重的危害和污染。被污染的土壤植被无法生长，生态环境长期难以恢复。钻井废弃物的危害1.概述集团公司所属油田企业每年钻井总数为13000-15000口/年，油气勘探开发所产生的钻井废弃物总量约550-600万m3/a。随着页岩气大规模的开发，西南地区2015年预计页岩气开发钻井163口，油基钻井废弃物的产生量也会进一步增加（约为常规钻井的2-3倍）。随着环境管理日益严格和污染减排形势的日趋严峻，提高钻井废弃物资源化率，减少环境风险，已成为油气田实现持续、绿色发展的重要问题。亟待开展钻井废弃物无害化处理及资源化利用示范工程研究。1.概述6一、钻井废液处理技术现状国内外钻井废弃物的处理现状国内外主要处理方法优点：形成抗水固体，减少有害成份扩散和迁移，操作相对简单。缺点：需专门研制相应固化剂；易二次污染；固化后难恢复土壤特性。固化法填埋法注入安全层优点：不需添加任何物质。缺点：设备要求高；成本高；受地层的限制；易污染地下水及油层。优点：操作相对简单，成本低。缺点：易污染地下水；有害物质长期保留。焚烧法优点：有害物质充分氧化、热解，无二次污染。缺点：能耗大，需专门砖窑。焚烧后固相需处理，处置繁琐。一、钻井废液处理技术现状固液分离法随钻不落地处理技术油田钻井废弃物的处理现状主要采用的处理方法是固化法和填埋法。优点：钻井废弃物集中处理，方便管理。单井泥浆池所用土地复耕时间短。处理场运行成本较低。单井钻井废弃物晒水池液相固废池固相自然蒸发回注地层覆土，恢复地貌缺点：拉运钻井废弃物需投入大量运输费用。建设集中处理场一次性投资大。处理场占地面积大。处理后固体废弃物不能完全无害化。一、钻井废液处理技术现状开挖泥浆池铺设防渗膜传统废弃泥浆无害化固化工艺2.固化处理一、钻井废液处理技术现状进行泥浆固化主要流程为：在废泥浆中加入固化剂，并充分搅拌，通过固化剂的胶结性能，对废弃泥浆中的有害成分进行粘连、包裹、固化，使有害成分封固其中，达到无害化处理要求。传统废弃泥浆无害化固化工艺一、钻井废液处理技术现状传统废弃泥浆无害化固化工艺一、钻井废液处理技术现状传统泥浆固化处理方式，存在环保风险。废泥浆池位置一、钻井废液处理技术现状针对废泥浆坑的处理技术一、钻井废液处理技术现状3.土壤改良技术及工程改良技术随着钻井环保形势发展和环保要求日益严格，水基钻井废弃物不落地处理已成为钻井环保发展的趋势，国内已在塔里木油田、南方勘探公司、冀东油田及鄂尔多斯大牛地气田等敏感地区示范应用多口井。国内水基钻井废弃物不落地处理技术主要应用情况序号技术名称所处阶段及应用区块1钻井废弃物随钻处理综合应用技术现场应用，南方勘探公司2钻井废弃泥浆“不落地”无害化处理技术现场应用，塔里木油田3废弃钻井液“不落地”处理及循环利用现场应用，中石化大牛地气田4废弃泥浆无害化集中处理技术现场应用，大港油田14一、钻井废液处理技术现状4.随钻处理（1）钻井废弃物随钻处理综合应用技术工艺流程收集—破胶脱稳—固液分离应用情况及优缺点截止2014年9月，在南方勘探的23口井的随钻处理，完井18口，处理钻井固体废弃物7633m3、钻井废水11772m3。处理后达到国家二级排放标准。15一、钻井废液处理技术现状（2）钻井废弃泥浆“不落地”无害化处理技术工艺流程收集--砂石分离--化学处理--除油--泥饼脱水--水处理造浆机泥浆暂存箱除油器泥饼处理罐低位收集箱污水处理罐带滤机2009年起，已在塔里木油田英买7-H12井、哈702井、新垦101井、哈10-1X、轮古15-1克深2-2-9等现场试验。应用情况及优缺点16一、钻井废液处理技术现状（3）废弃钻井液“不落地”处理及循环利用工艺流程收集分离—岩屑处理—钻井液再生应用情况及优缺点已在中石化大牛地气田D65-3井、DPH-74井及PG9井等20多口井试用。优点：用可拆卸储渣池替代泥浆池；电化学离心系统出水效果好缺点：缺少除油处理单元，不适用于含油废弃钻井液。17一、钻井废液处理技术现状（4）废弃泥浆无害化集中处理技术工艺流程破胶—氧化—多级过滤—两级反渗透应用情况及优缺点已在大港油田应用。18一、钻井废液处理技术现状钻井废弃物随钻处理设备和工艺，包括废弃物收集单元、破胶脱稳单元、固液分离单元三部分。一、钻井废液处理技术现状废弃物收集单元通过螺旋输送机组，随钻收集钻井废弃物,并输送至破胶处理单元。一、钻井废液处理技术现状破胶处理单元对破胶罐中的钻井废弃物进行加药、脱稳、破胶、絮凝、沉淀，达到固液分离要求后，泵入固液分离单元。一、钻井废液处理技术现状固液分离单元。主要设备有隔膜压滤机、泥饼输送机、滤液收集输送装置。压滤机对废弃泥浆进行固液强化分离，将滤饼含水率控制在20%以内。一、钻井废液处理技术现状钻井废弃物随钻处理技术于2013年12月20日通过了海南省国土环境资源厅组织的工艺技术论证。专家总体评价是：随钻技术设计思路清晰，具有一定的科学性和可操作性，选用的工艺技术和处理设备基本合理，可防止钻井废弃物污染扩散，符合国家和海南省对油田开发环境保护的管理要求，总体可行。一、钻井废液处理技术现状一、钻井废液处理技术现状一、钻井废液处理技术现状2014年6月6日取得了海南省国土环境资源厅对该项目的环评批复。一、钻井废液处理技术现状(1)环保风险最小化钻井过程中的废弃物随钻处理，实现了泥浆“不落地”，彻底消除了废弃泥浆就地掩埋潜在的污染风险。钻井废弃物随钻处理技术应用以来，已经实现了24口井的随钻处理，完井18口，处理钻井固体废弃物7633方、钻井废水11772方。归纳起来，具有以下四个优点：一、钻井废液处理技术现状(2)井场用地节约化井场不挖泥浆池后，平均每个井场节省占地2亩左右，同等大小的井场，可多钻2-3口井，最大限度降低了用地成本。一、钻井废液处理技术现状井场面积10.03亩井场条件限制一、钻井废液处理技术现状井场条件限制实际完井情况一、钻井废液处理技术现状(3)废物资源化泥浆固相压饼作为新型建材原料，利用西南油气田安全环保与技术监督研究院的废弃泥浆制免烧砖技术制砖，用于油田基础建设，实现固体废弃物资源再利用。一、钻井废液处理技术现状免烧砖应用一、钻井废液处理技术现状泥饼检测报告一、钻井废液处理技术现状污水处理一、钻井废液处理技术现状随钻处理技术节水效果明显，液体达到钻井浅层回用要求，平均每口井节约钻井用水500方。水样一、钻井废液处理技术现状(4)钻井施工便利化随钻处理全套设备采用撬装式设计，便于伴随井队一起搬迁，适应了油田勘探开发流动性大的特点，不用挖泥浆池，缩短了钻前准备时间。一、钻井废液处理技术现状5.油基钻井废弃物处理工艺技术现状主要处理技术及应用情况：LRET油基钻井液回用、热脱附、机械法+生物处理、电磁加热、超热蒸汽喷射等技术。以回用和热脱附处理为主。目前，国内在塔里木油田、川庆钻探等开展油基废弃泥浆LRET回用、含油钻屑热脱附处理等技术现场试验及应用。油基钻井废弃物资源化利用技术应用情况序号技术名称所处阶段及应用区块1油基钻井液LRET回用技术现场应用，塔里木油田2含油钻屑脱附处理技术现场试验，西南油气田3含油钻屑甩干-离心基地试验4含油钻屑甩干-离心-生物处理技术现场试验，苏里格气田5含油钻屑超热蒸汽喷射处理技术试验阶段375.1油基钻井液LRET回用技术工艺流程多效离心一泥浆回用-LRET反应-药剂回收应用情况及优缺点已在塔里木油田集中建站应用。优点：回收油基泥浆缺点：离心分离后含油钻屑深度溶剂脱附处理流程长，成本高，随钻处理应用难385.2含油钻屑脱附处理技术工艺流程燃料加热热解—馏分冷凝分离-污油净化应用情况及优缺点已在西南油气田长宁、威远页岩气开发现场试验。优点：回收油较充分，热解渣含油率较低。缺点：明火加热，安全风险高；易结焦，导致加热不均匀，出渣含油率不稳定。39工艺流程甩干—电磁加热热解—污油净化已在西南油气田威远页岩气开发现场试验。优点：实现泥浆、污油回收；无明火，相对安全；加热均匀，出渣含油率稳定。缺点：电磁加热炉由烘干设备改造，防爆考虑不周全；电磁加热炉蛇形布置，物料易堆积堵塞；未充分考虑不凝气处理及排放问题。5.3含油钻屑脱附处理技术应用情况及优缺点进料出渣馏分405.4含油钻屑甩干-离心处理技术工艺流程螺旋输送—甩干—离心应用情况及优缺点已在西南油气田长宁、威远页岩气开发现场试验。优点：回收油基泥浆缺点：处理后钻屑含油率高（5%-8%)，需要进一步处理；回收泥浆进一步净化时产生高含油油泥无法处理。41钻屑经甩干器甩干后向微生物处理区输送喷洒石油微生物嗜油菌种嗜油菌种外观嗜油菌正在处理含油钻屑5.5含油钻屑甩干-生物处理技术工艺流程已在苏里格气田苏10-32-45CH井、苏53-82-50H进行了现场试验现场应用。优点：回收泥浆，工艺流程短，后续处理成本相对较低缺点：甩干渣中油资源未回收；生物降解工艺菌剂筛选保存困难，处理周期长，对气候要求高，占地面积大。收集—甩干—离心—预处理—生物降解应用情况及优缺点4243项目LRET甩干+离心机械法+生物处理热脱附适宜条件全天候全天候湿热天气全天候二次污染溶剂挥发残渣含油高有固相油泥无二次污染无二次污染配套设施成熟较少试验阶段基本成熟应用范围岩屑岩屑岩屑或其他油污固废岩屑或其他油污固废渣土含油1%6-8%2%1%占地面积流程长占地大占地小占地大占地小发展前景较好与其他工艺配套使用一般广阔目前各方案均处于试验或工程示范阶段，需进一步通过工艺技术环节对比分析，提出油基钻井废弃物无害化及资源化处理集成工艺。按照现场“随钻处理固相最小化液相全部回用，集中建站处理达到全部固体资源化利用”的要求，油基钻井废弃物处理应包括减量化技术、回收油技术和最终资源化技术3个技术环节44主要内容一、钻井废液处理技术现状1.概述2.固化处理3.随钻不落地处理技术4.土壤改良技术及工程改良技术5.油基泥浆处理技术现状二、管理规定三、建议45二、管理规定2014年9月30日，勘探与生产分公司下发了关于印发《钻井废液与钻屑处理管理规定（暂行）》的通知。46二、管理规定《钻井废液与钻屑处理管理规定（暂行）》共4章28条总则5条处理要求14条管理与监测6条附则3条47二、管理规定第二章处理要求48二、管理规定第二章处理要求49二、管理规定第二章处理要求50二、管理规定51二、管理规定第二章处理要求52二、管理规定第二章处理要求53第二章处理要求二、管理规定54第二章处理要求二、