钻井液污染（精选4篇）
钻井液污染 篇1
钻井施工包含了较多流程和环节, 要获得优良的钻井实效, 那么不能缺少钻井液作为辅助。对于各种类型的地质区块, 钻井液表现出来的特性也并不相同。这是因为, 地层中通常含有盐膏和酸性流体, 这类物质将会导致钻井液的缓慢腐蚀, 进而改变液体性能。这种状况下, 混有污染物质的钻井液将很难发挥性能, 情况严重时还可能威胁井下钻探的基本安全。为此, 在明确了常见的钻井液污染类型基础上, 就可以依照因地制宜的基本思路来处理钻井液, 确保获得优良的钻井工作效能。
1 常见污染类型
首先是石膏污染。在钻井的进程中, 钻井液具有较大可能受到石膏污染, 这种现象尤其体现在聚合物的钻井液。相比于其他类型钻井液, 聚合物钻井液通常具备较弱的抗污染性, 因此石膏容易与钻井液发生混合。在混合的情况下, 还可能导致酸碱值的降低, 大量絮凝的钙离子增加了钻井液的滤失量与黏度切力, 钻井液因此就会丧失部分性能。
其次是硫化氢污染。通常情况下, 地层侵入的硫化氢如果遇到高温, 那么将会与钻井液产生某种还原反应, 经过氧化后的钻井液受到了污染。硫化氢具备易溶解的特性, 水溶液表现为较弱的酸性, 因此钻井液本身的酸碱值也会相应降低。钻井液本身的成分被分解后, 胶体性能也会减弱。此外, 硫化氢溶液还容易腐蚀钻具, 导致氢原子发生缓慢扩散。如果钻具不具备最低限度的断裂应力, 就会造成突然断裂的现象。
再次是盐水与二氧化碳污染。地层中含有钠盐和钙盐, 这两类物质都是相对常见的。如果盐水渗入钻井液, 将会降低酸碱度因而损害钻井液的性能。钻井液在失去胶体性质之后, 絮凝状态就会变得很明显。此外, 常见污染类型还包含了二氧化碳污染。这是因为, 在进行钻井处理或者配浆过程中, 高温状态下的有机物将会迅速分解, 从而生成较大量的二氧化碳。钻井过程中如果侵入了二氧化碳, 那么泥岩的膨胀与水化作用就会十分显著, 钻井液因此增大了黏度切力。二氧化碳易溶解, 溶液表现为弱酸性, 因此也容易腐蚀管线或者钻具。
2 处理方法研究
钻井工作通常处在井下较恶劣的环境, 这种现状不利于保持钻井液本身的性能。钻井液一旦受到污染, 工作人员有必要对其予以适当处理。在传统处理流程中, 通常选择胶液或者稀释剂的方式来处理钻井液。然而实质上, 这种措施很难获得优良的处理实效, 同时也可能耗费过高的资金。由此可见, 对于遭受污染后的钻井液应当运用新型的处理手段和措施, 依照基本的化学原理来提升钻井液的效能。具体而言, 处理钻井液的可行措施包含了如下几个方面:
2.1 石膏污染的处理
石膏污染的典型特征就是钻井液发生絮凝, 这种现象根源在于钙离子的侵入。在进行处理时, 通常可以选择氢氧化钠来处理钻井液。如果条件允许, 还可以增加适量的碳酸钠。这是由于氢氧化钠有助于确保酸碱度的提高, 同时也抑制了絮凝结构的产生, 确保钻井液具有适中的颗粒体积。在加入碳酸钠的情况下, 钙离子将会被清除, 因此钻井液就会恢复适当的酸碱度比例。这样做有助于消除石膏对于钻井液的严重破坏, 确保钻井液具备良好的抵抗力。
2.2 硫化氢污染处理
硫化氢主要来源于氧化还原或者高温分解。因此在处理时, 选用的处理剂应当具备优良的抗温性能。同时, 在处理硫化氢污染的过程中, 还需要避免还原型与氧化型物质的混合。如果钻井液已遭受较严重的硫化氢污染, 那么首要任务就在于恢复适当的酸碱值。因此, 对于钻井液需要加入适中的处理剂, 处理剂的总量不应当过少或过多。只有增加了适当的处理剂溶液, 钻井液才能维持良好的碱性浓度, 同时防止黏度切力的提高。
2.3 其他类型污染的处理
对于盐水污染, 通常可以选择氢氧化钠的处理方式。为了迅速恢复胶体性质, 还需要在钻井液中加入护胶剂。如果二氧化碳侵入了钻井液内部, 则应当运用氧化钙的添加物来降低黏度切力, 这样做对于水化膨胀也可以进行抑制。此外, 如果钻井液具有聚合物的特征, 那么有必要对其酸碱度进行经常性的测量;在增加护胶剂的前提下, 可以确保钻井液具备更强的污染抵抗力。
3 结束语
对于钻井施工的流程而言, 钻井液通常很容易受到二氧化碳、硫化氢以及石膏物质的污染, 这些污染在根本上影响了钻井液效能的发挥, 同时也不利于节省钻井成本。若能加以适当处理, 就可以在根源上消除钻井污染, 保障钻井液的良好性能。选择适当的处理剂, 有助于减少污染并且保障钻井安全。因此, 相关人员还需要不断摸索经验, 在此基础上服务于钻井工作综合质量的提升。
参考文献
[1]张坤, 黄平, 郑有成, 等.高密度水基钻井液CO2污染防治技术[J].天然气技术与经济, 2011, (02) .
[2]周光正, 王伟忠, 穆剑雷, 等.钻井液受碳酸根/碳酸氢根污染的探讨[J].钻井液与完井液, 2010, (06) .
钻井液污染 篇2
C O2污染源主要来源于配浆时加入了过量的Na2CO3、空气中的CO2、有机物降解产生的C O2和伴生气。当C O2进入钻井液后就发生化学反映, 从而破坏了钻井液的Ca2+、OH-离子, 并且产生大量的微泡, 这样就使得钻井液的黏切度增加, PH值降低。使得高密度水基钻井液失去流动性。
2 试验室分析
对于钻井液中的CO32-、HCO3-离子含量和对钻井液的影响对于找到防治方法有着重要的作用[1], 下面我们通过表的形式对C O32-、HCO3-离子对与钻井液的影响进行分析。
根据表1进行试验室试验分析建立C O2污染防治配方并做出抗C O2评价分析表, 配方如下:清水+SMP (3%) +RSTF (3%) +SHE-7 (2%) +D H D (5%) +K C I (5%) +R L C-101 (2%) +C a O (1.2%) +柴油 (5%) +O P-10 (0.2%) +H T X (2%) +N a O H (0.4%) +重晶石。评价分析表如表2:
P H值等于10的清水充入1.675g/L的C O2气体, 溶液中含有通过表2分析可得出该配方能够很好的防治C O2污染。C O32-约为4000mg/L, HCO3-约为1200mg/L。
3 固相容量限拓展技术
常规聚磺钻井液受到C O2污染导致钻井液流变性恶化, 滤失量增加, 如表3所示:
1号钻井液为原钻井液, 2号钻井液充入1.675g/L的CO2, 3号钻井液采用固相容量拓展 (2号钻井液+清水 (30%) +C a O (1%) +KCI (5%) +CaCl2 (0.5%) +HTX (6%) +RSTF (2%) SMP-2 (3%) , 2号钻井液+60%H2O+CaO (1%) +H T X (0.6%) +S R T F (2%) +S M P-2 (3%) 。
对比使用复合盐的钻井液和为使用复合盐的钻井液试验结果如表4:
2号钻井液是1号钻井液+Na2CO3 (5%) ;4号钻井液是3号钻井液+Na2CO3 (5%)
通过上表采用固相容量限拓展技术的钻井液具有非常强的抗污染能力。
4 CO2污染防治技术实际应用
(1) CO2污染状态, 钻井液密度增加从原来的1.50g/cm3到2.36g/cm3达到近平衡[2]。分析滤液CO32-离子含量3198mg/L, HCO3-含量19816m g/L。采用高钾钙基抗污染聚磺钻液配方加入H2O (50%) +CaO (1%) +KCI (7%) +HTX (0.5%) +RSTF (2%) +SMP-2 (2%) +柴油 (5%) +OP-10 (0.4%) +BaSO4, 这样当高密度到达2.36g/c m3时钻井液流变性变为正常, 从而及时控制了CO2污染的蔓延。
(2) 井深4780m处遇到C O2污染, 黏切非常高, 发生了卡钻现象, 所使用的是聚磺钻井液[3], 密度为2.02g/c m3, 这时通过往原井浆中添加抗污染配方清水 (20%) +H T X (0.5%) +N a O H (0.3%) +K C I (5%) +C a O (1%) +RSTF (2%) , 当遇到CO2污染层时钻井液性能恢复, 顺利完成井钻任务。
5 结论
通过使用高钾钙基抗污染聚磺钻井液能够控制M B T<15g/L, 这样就可以有效防止高密度水基钻井液C O2污染, 在使用高密度水基钻井液时采取钻遇C O2时, 及时的提高密度平衡底层流体压力, 从而截污染源, 再使用高碱比胶液, 来提高钻井液的P H值 (PH>11.4) , 这样钻井液中就只有CO32-再根据对滤液的分析, 适当的添加钙处理剂, 清除掉CO32-离子, 最后加入复合盐, 拓展体系固相容量限, 从而控制了钻井液的流变性, 达到有效的防治CO2污染。
参考文献
[1]刘震寰, 超高密度高温钻井液体系与流变性调控机理研究[J].中国石油大学 (华东) , 2008
[2]廖天彬等, 超高密度聚磺近饱和甲酸盐钻井液室内研究[J].钻井液与完井液, 2010, (27)
探析钻井泥浆污染预防和治理策略 篇3
改革开放后, 我国经济迅猛发展, 对能源的需求越来越大, 石油是最主要的能源, 但却是阻碍经济发展的重要因素。石油需求量大, 钻井工程量也随之变大, 钻井过程中泥浆对环境的污染也越来越严重。钻井所产生的泥浆不管是在地面排放还是倒入地层, 都会造成周围环境的严重污染[1]。目前, 随着科技的不断进步发展, 科学的管理、先进的设备、完善的措施可以对造成的环境污染进行最大程度的控制。
2 造成钻井泥浆污染的因素
2.1 不重视钻井泥浆的污染
泥浆的污染处理没有被钻井法凿井列入主要的议程, 不被及时重视, 忽视科学的治理, 最终导致泥浆对周边环境的污染越来越严重。我国在钻井泥浆的污染防治方面关注得比较晚, 投入研究的人力、物力、财力都相对较少, 治理钻井泥浆污染的技术手段单一而且不科学。随着钻井的深度越来越深、面积越来越大, 泥浆的排放量也同时增大, 加重了周边环境的负担, 环境污染的治理迫在眉睫。
2.2 不合理的泥浆池布局
大型石油钻井工程的泥浆池占地面积广, 建井期间对泥浆池布局欠缺统筹全局的考虑, 布局不合理, 不仅对环境影响大, 而且对工程的后续工作影响也十分大。如果为治理环境污染而搬迁转移泥浆池, 在转移中也会造成新的环境污染, 还耗费大量的人力、财力、物力。有些钻井工程施工产生的泥浆, 直接随意就地排放, 任由泥浆附近的河流、农田, 时间久了, 不仅降低了土地的质量, 危害农作物的生长, 减少农作物的产量, 还会污染水源, 危害附近人畜饮水健康[2]。
2.3 钻井泥浆净化效果差
净化钻井工程施工过程产生的泥浆设备少, 不先进, 净化的方式又很单一, 一般采用泥浆池与岩屑的结合沉淀方法, 但是疏于管理, 旋流器清除砂砾后的使用率很低, 挖掘机不及时清理残渣, 清洁方式不合理, 达不到净化的效果。
2.4 钻井泥浆助剂的污染
钻井过程中使用钻井液对地下水的污染影响非常大, 导致水质发生变化, 危害人体健康。钻井施工过程中产生的毒性元素大量的渗入地层, 造成地下水永久性的污染。同时, 钻井液的长期使用, 产生的毒性不仅给安全生产埋下隐患, 还危害钻井工人的身体健康。泥浆中的毒素的排放, 严重危害附近农作物的生长。液态的泥浆或被大量的排放到河流中, 或被大量的搁置, 占大面积的土地, 导致更复杂的环境问题的产生。
3 钻井泥浆的预防治理方法
3.1 重视钻井泥浆的处理
钻井泥浆污染问题越来越受到重视, 目前已经被国家列入科研项目。钻井施工前要把对泥浆的处理当成重要的议题来研究, 制定详细的泥浆治理方案, 在施工设计中编入泥浆污染的治理措施, 把治理污染当成单项的工序来实行。指定专门的负责人, 建立规范合理的制度, 确保治理效果, 把泥浆的治理纳入施工质量考核的内容。完善管理体制, 钻井排放泥浆的占地面积所需要的治理费用要合理的制定并且落实到施工单位, 由施工单位承包解决。
3.2 合理设计泥浆池
合理设计泥浆池以及泥浆的排放系统, 加强对泥浆池的管理力度。随着钻井技术的进步, 井的深度和宽度大幅度增加, 泥浆排放量也随之增大。泥浆池的设计避免对永久建筑造成影响, 要简化布置泥浆池, 减少占地面积, 运筹全局, 合理布置泥浆池, 在地层表面的泥浆池, 采用砖块垒起来, 然后在砖面上抹砂浆进行围堤建设泥浆池, 钻井结束后要填平泥浆池[3]。泥浆池合理的设计不仅可以减少占地面积, 同时也降低了对环境造成的污染。
3.3 改善提高钻井泥浆的净化效果
钻井泥浆主要是排放量太多, 地层土的自然造浆率过高以及净化效果不理想才对环境造成严重的污染。利用化学配合机械对泥浆池进行沉淀重力净化是一种效果很明显的方法。钻头及时进入砂层进行除砂作业, 把泥浆的含砂量降低, 钻屑的沉淀效果才明显, 再用除渣机进行除渣作业, 为钻屑不形成水化分散, 使用聚丙烯酰胺处理剂处理, 起到钻屑原样不被破坏的效果。也可以把已经分散的微粒钻屑聚集在一起, 使之变大体积, 在泥浆沉淀池中采用重力沉淀或者除渣设备除去钻屑微粒, 泥浆就可以达到重复利用的标准。
3.4 钻井液的毒性污染
钻井液分为:合成基钻井液;水基钻井液;油基钻井液三大种类。其中水基钻井液是目前最常用最受欢迎的钻井液, 当然, 在未来很长一段时间内还会最常使用水基钻井液, 所以增强水基钻井液的环保功能研究迫在眉睫。尽量减少水基钻井液的毒性污染对环境的影响, 是钻井液的研究方向以及发展的要求, 也是当今世界研究的重要课题之一。在未来的钻井液环保研究中, 改善各种类的环保处理剂, 重视天然高分子的材料, 完善有机盐与无机盐无毒无污染的使用技术。环保钻井液抗温性以及抑制性的问题要尽快解决, 研制出性能高成本低的无毒无污染的环保钻井液。现在世界上被认为最环保的钻井液技术有高抑制性低盐度聚合醇水基钻井液、合成基钻井液、硅酸盐钻井液[4]。
环保的钻井液添加剂要使用毒性较小以及降解性良好的。最早被使用的比较良好的泥浆材料有淀粉类、丹宁类、纤维素类, 现在这些品种进过改良后被各个大油田广泛的投入使用。淀粉类、丹宁类、纤维素类的产品材料成本低, 货源广泛, 而且还是可再生的资源。环保钻井液的再利用一直被鼓励, 钻井液的再利用需要先进的设施设备才能满足供应的要求, 有效回收钻井液、进行储存然后经过处理加工才能再利用。环保钻井液的再利用, 不仅很大程度上减少了对周边环境的污染, 还有效的节约了整个钻井施工工程的项目成本。
4 各类抑制手段
4.1 抑制地层自然造浆
地层自然造浆是钻入地层岩土的钻头旋转、破岩刀具等破碎形成的微粒, 进行泥浆固定, 形成的泥浆量就是自然造浆量。钻凿的体积和自然造浆量之间的比例被概括为自然造浆率, 钻凿的体积和被造浆所消耗掉的地层固体量之间的比例被称为造浆能力。地层岩土在外力的影响下遭到破碎, 并且和泥浆中的水分产生物理反应和化学反应, 吸附泥浆中的水之后发生水化现象。水化发生后, 钻屑的电荷、强度、密度都发生很大的变化, 导致地层重复的软化、膨胀以及分裂散解。自然造浆的形成与钻屑结构的孔隙大小、形状、亲水性、微粒大小、温度、时间、以及水质等因素相关[5]。地层水化破岩过程中, 破岩的轨迹裸露在地层就被流出的泥浆给覆盖住, 泥浆内部的水分在压力作用下就会在地层表面吸附, 然后沿着岩土的孔隙往深处下渗, 导致岩层的表面不断膨胀软化。对地层进行破岩切割产生的钻屑, 颗粒越大, 自然造浆率就越低, 反之, 颗粒越小, 造浆率就越大。
4.2 抑制水化发生
钻屑水化发生的机理有渗透水化和表面水化。水分向钻屑内部的孔隙渗透引起的水化, 孔隙起到半透膜的作用, 这样的水化被称为渗透水化。泥浆中的水分在钻屑表面吸附引起的水化现象被称为表面水化。钻屑吸收一定量的水分后, 地层的间距被不断扩大, 在水的作用下, 矿物层的胶结物体被溶解, 内聚力明显的下降, 导致发生比较大的反应变形, 造成地层体积膨胀, 最终导致出现剥离、裂纹以及分散的现象。所以, 要想抑制水化, 关键是对钻屑内的水分和外部的水源了解掌握, 应该考虑从水源方面进行控制, 抑制水分渗透发生水化。
5 结束语
本文通过对钻井过程中产生的泥浆造成环境污染的因素进行分析, 探讨对环境污染的防治治理的措施。其实泥浆对环境造成的污染是可以避免的, 只要完善的管理体制, 明确治理责任, 优化设计泥浆池, 提高造浆抑制技术, 使用适合的泥浆, 采用毒性小并且可降解的环保泥浆助剂, 利用科学的技术对泥浆进行分离净化。对泥浆进行再利用, 不仅减低成本, 还减少了对环境的污染, 而且更加有利于我国经济的发展。
摘要：地层进行破岩造浆以及用泥浆临时支护的钻井技术, 在施工过程中不仅大量排放废浆, 还占大面积的耕地造成严重的环境污染, 并且在矿井的建设中已经无法满足现代化的要求, 阻碍了矿井的建设与发展。本文主要对钻井液造成环境污染的原因以及预防污染的措施进行分析探讨, 提出降低钻井液在环境中预防污染和治理污染的可行性方案。
关键词：钻井泥浆,泥浆污染,预防,治理
参考文献
[1]陈立.陕北地区油气田钻井混合废弃物的微生物原位修复技术研究[D].西北大学2009:501-502
[2]董仕明, 王平全, 陈志勇, 张报.油气田钻井废弃泥浆处理技术[J].天然气工业.2008 (02) :264-265
[3]姜春梅.油田固体废物的毒性试验研究[J].油气田环境保护.2009 (01) :116-117
[4]蔡鑫, 孙建荣, 李文增, 吴玉华, 陈廷学.钻井法凿井废弃泥浆处理技术[J].建井技术.2011 (Z1) :168-169
钻井液污染 篇4
在石油勘探开发的过程当中, 大量的钻井泥浆和钻井废水被废弃于地表, 由于地表渗漏、地表溢流现象, 往往会引起地表水和地下水的污染, 严重危及周围环境, 影响生态平衡。这种由于钻井泥浆和钻井废水引起的长期污染逐渐引起人们的关注, 泥浆的处理已经成为石油开发过程中无法避免的难题。
钻井泥浆是钻井活动中必不可少的物质之一, 为了能够快速、安全的达到钻井的目的, 钻井泥浆的使用类型以及所添加的化学药品的类型和数量也越来越多, 因此, 其产生的钻井泥浆的性质和成分也越来越复杂多变, 危害当然也越来越大, 这不可避免的对油田附近的环境造成了长期的污染。长庆油田位于甘肃、宁夏、陕西等地的黄土地区, 黄土地倾向于垂直型的节理发育, 水湿之后陷性极强, 容易形成塌陷等无法挽回的地质灾害, 造成钻井的永久性报废。针对长庆油田黄土地区的这一特殊地貌, 在钻井时, 科研人员配备了专门适用于该黄土地区的钻井泥浆, 以求钻井工作能够顺利开展。
二、分析实验
1. 实验所用仪器
CS101-AB型电热鼓风干燥箱;DELTA320酸度计;COD-571-1消解装置;TGL20M台式高速冷冻离心机;UV-2450型紫外线-可见分光光度计;ICAP6500型ICP-AES。
2. 实验所用原料
实验中所用到的钻井泥浆是由长庆油田陕北油区的油井提供的。经过初步检测发现, 钻井泥浆中水的比例大约为85.3%, 密度为1.14g/cm3, 化学需氧量为2 417mg/L, 氢离子浓度指数为11.89, 色度为600, 通过判断可知此种泥浆为水基型泥浆。
3. 实验方法
对从实验区石油钻井中提取的泥浆应分别按照不同的方法进行预处理, 一部分是钻井泥浆, 另一部分是泥浆的池水液或者泥浆的离心液。应当先将钻井泥浆风干并研磨成粉, 筛过后保存, 再用理化性的测试方法检测泥浆池水液或泥浆离心液。对于氢离子浓度指数的测试、化学需氧量的测试、可溶性盐的测试和电导率的测试应当先将泥浆的土样与蒸馏水按照一比五的比例混合, 经过震荡后提取过滤, 再进行测试。而其他不需与蒸馏水混合的测试项目应当按照土样测试的方法进行实验。另外, 泥浆的评价标准为国家规定的《污水综合排放标准》和《土壤环境质量标准》。
三、实验结果
1. 泥浆离心液部分特征分析
从泥浆离心液的实验结果中可以得出:泥浆离心液的颜色为黑色、褐色或白色;氢离子的浓度指数在6.88到10.12之间, 呈现出弱碱性;而可溶性盐的比例在1.55g/L到48.20g/L之间, 数据结果的差异性较大;化学需氧量在850.00mg/L与5 445.00gm/L之间, 比重严重超标;铬离子、镉离子、铅离子、砷离子含量也较高, 有超标现象产生但不严重。个别油井中锌离子含量严重超标, 而其他实验指数除化学需氧量严重超标之外都超标不严重。
2. 泥浆部分特征分析
从实验数据中的水溶性指数可以得出下列结论:泥浆部分的可溶性盐、铵根离子、含水率等值都与泥浆离心液的数值相比而言较低, 但是氢离子浓度指数仍然呈现出弱碱性。通过对风干后样品的分析可以得知, 泥浆主要是由硅酸盐组成的, 这一点可以说明泥浆中的固体形态物质主要是通过钻井地层中的土壤融入泥浆当中的。通过无机分组的实验数据可以看出重金属离子如铬离子、砷离子的浓度都较高, 砷离子含量较低, 镉离子和汞离子的浓度则更低。通过有机分组的实验数据可以看出有机物的含量大约在0.56%到1.73%之间, 主要来源于泥浆和石油当中。
四、泥浆污染对环境的污染及治理建议
钻井泥浆对环境的污染体现在多个方面, 如:污染的面积较大, 这是由于钻井的分散性和流动性造成的;可溶性盐、石油及氢离子浓度指数较高致使得土壤呈现棕褐色, 植物难以生长;重金属离子以及不易被降解的高分子物质、有机物质容易进入食物链, 危害人类的身体健康甚至生命安全;倘若泥浆中的废水渗入底层或者流入河流当中, 将会使水中各项指标攀升, 影响水下生物的生长。
泥浆的胶状形态是其治理的难点, 因此, 必须先破坏泥浆的胶状结构, 使泥浆失去其稳定性, 进行固液分离, 在对其进行处理。
结语
通过实验分析得知, 陕北地区石油钻井泥浆中的污染物质主要是由于化学需氧量、氢离子浓度指数、色度与悬浮物超标所致。由于泥浆具有流动性和分散性, 若不进行有效地控制, 便极易造成污染的扩散。本文对泥浆中的污染做出了分析, 而对于污染的处理方法却仍需更深入的研究。
参考文献
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