CN101870527A - 一种防止钻井液污染环境的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种防止钻井液污染环境的方法，为了解决现有防止钻井液污染环境的方法还是会对周围环境产生污染的问题，本发明提供了一种防止钻井液污染环境的方法，该方法包括对在使用中的钻井液的防污染方法，所述对在使用中的钻井液的防污染方法包括：向钻井液添加化学分解物质以吸收分解钻井液中对环境造成污染的成分的步骤；所述化学分解物质为含多烃基醇的甘油，采用上述技术方案后，至少能够部分的解决上述技术问题。

Description

一种防止钻井液污染环境的处理方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种防止钻井液污染环境的处理方法，该方法包括对在使用中的钻井液的防污染处理方法以及对钻井液使用后形成的废钻井液的防污染处理方法，本发明所述钻井液是钻井井眼中的循环介质。

背景技术

钻井液是钻井井眼中的循环介质，主要作用在于携带钻屑、清洗井底、冷却清洗钻头、稳定井壁、平衡地层压力等作用，俗称钻井的血液，主要由液相、固相和化学处理剂组成，对环境污染严重。流入农田、河流、海洋，渗入地层，都会污染环境，影响动植物生长，危及人类生命安全。

钻井液是一种多相分散体系，组成极其复杂，在钻井液中存在的对环境危害最大的物质是高质量分数的盐溶液和可交换性钠离子；其次是油类、可溶性重金属离子(如Hg²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Al³⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Ba²⁺等)、有机污染物(如多环芳烃、酚类、卤代烃、有机硫化物、有机磷化物、醛类、胺类等)、高pH值的NaOH或Na₂CO₃溶液、高分子有机物，特别是降解后的小分子有机物。

钻井液中对土壤和植物造成有害影响的主要成分是过量的盐和可交换性钠离子。因为它们可造成土壤板结，使植物难以从土壤中吸收水分。不利于植物生长。现有钻井液一般直接与储存坑内壁土壤接触，渗透严重，虽然可以采用隔离材料将钻井液与储存坑内壁进行隔离，但还是会对周围环境产生污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有防止钻井液污染环境的处理方法还是会对周围环境产生污染的问题，而提供一种防止钻井液污染环境的方法。

为了解决上述技术问题，本发明第一个要考虑的问题在于如何防止使用中的钻井液对环境造成污染的问题。用传统的隔绝材料对钻井液中的有害成分进行隔绝往往只能被动的防止有害成分扩散，一旦隔绝材料老化或者破裂，同样无法避免有害成分的扩散，为此，本发明向钻井液中添加了化学分解物质，使钻井液中的有害成分与化学分解物质相互作用，同时将钻井液储存在一防渗透性能良好的储存坑内，具体说来，本发明是通过下述技术方案来实现对使用中的钻井液进行处理，以防止其污染环境。

一种防止钻井液污染环境的处理方法，包括对在使用中的钻井液的防污染处理步骤和废钻井液防污染处理步骤，其中对在使用中的钻井液的防污染处理步骤包括如下步骤：

a、向钻井液添加化学分解物质以吸收分解钻井液中对环境造成污染的成分的处理步骤；和

b、将经步骤a处理的钻井液倒入一钻井液存储坑进行存储的步骤，该步骤包括在钻井液存储坑内衬垫第一填料的步骤；所述第一填料分为三层，第一层由聚乙烯软膜组成，第二层由沥青组成，第三层由混凝土及经焙烧的土壤膨润土组成，所述第一层与经步骤a处理的钻井液接触；

所述化学分解物质为含多烃基醇的甘油。

本发明的化学分解物质为含多烃基醇的甘油(例如三羟基丙烷)。而钻井液一般呈酸性，并含有有机酸。当多烃基醇的甘油加入钻井液中时，会与钻井液中的有机酸反应而生成甘油酯复合膜材料，所制得的复合膜材料表面是微孔致密层，孔径一般为1～15nm，允许分子量小于1500的污染物跨膜进入膜内富集，同时又能防止膜内部的脂肪酸甘油酯泄露；搅拌后亲脂性较强的有机污染物与复合膜材料中的脂肪酸甘油酯之间相似相溶，产生化学势差，有机污染物顺化学势差扩散透过微孔致密层进入甘油酯相，从而钻井液中有机污染物富集到复合膜材料中。由此可见，在钻井液中加入含多烃基醇的甘油可以基本除去钻井液中的有害成分，一般的，去除钻井液中的有害成分的去除率一般能达到85％以上。

含多烃基醇的甘油在与钻井液中的有害成分反应的同时还能够提高钻井效率，其理由如下：含多烃基醇的甘油含有大量多烃基醇，因此，具有强吸水性，从而抑制了水化物的形成，降低了页岩中粘土的吸水趋势。有效地抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，而且润滑性好，能有效地防止卡钻、提高机械钻速、保护储层、提高采收率。

当然，含多烃基醇的甘油的添加量必须在一个合理的范围，过低的投入比不能实现对保护储层、提高采收率、能够吸收分解能对环境造成污染的有害成分的作用，而过高的添加量又会增加防止钻井液污染环境的处理成本，按照以上的分析，本发明发现含多烃基醇的甘油与钻井液的体积投入比为1∶90～120时是合理的。

本发明为了防止使用中的钻井液的渗漏，引起地表水和地下水的污染，并危及周围农田和水生生物的生长，还是对存储钻井液的储存坑采用第一填料进行了防止渗漏的处理，以最大限度的防止钻井液泄漏。采用的第一填料共分三层，各有各的作用，所述第一层填料(即聚乙烯软膜层，与钻井液直接接触)能够防止钻井液的渗漏；第二层填料(即沥青层)能够防止钻井液的渗漏，并加强聚乙烯软膜层的抗磨损程度；第三层填料(即混凝土及经焙烧的土壤膨润土层)能够凝结前两层填料防渗漏失败下渗漏出的钻井液。

对土壤膨润土进行焙烧可以先后使天然膨润土失去表面水、水化水和结构骨架中的结合水，这样处理后，可以减小天然膨润土水膜对有机物污染物质的吸附阻力，使膨润土的吸附性能发生变化，也即驱除了天然膨润土结构通道中的表面水，又不致破坏结构骨架和卷边构造，提高了吸附钻井液的性能。

从而经过本发明三层填料的防渗漏措施，一般的，防渗透率可以达到95％～100％。为了得到更好的防渗漏效果，本发明经多次现场试验发现，所述混凝土与经焙烧的土壤膨润土的质量投入比最好为1∶30～60。

本发明还进一步的解决了本发明提到的现有废钻井液污染环境的问题，使钻井液的防污染措施更加的全面，更具有实际使用价值。具体的说，本发明的废钻井液防污染处理步骤可以采用回填法处理步骤或化学固化法处理步骤中的一种，来处理废钻井液。

所述回填法处理步骤包括：

c、挖掘一废钻井液存储坑步骤；

d、在废钻井液存储坑内衬垫第二填料的步骤；

e、将废废钻井液倒入废钻井液存储坑内的步骤；

f、用挖废钻井液存储坑得到的回填土倒入废钻井液存储坑内对废钻井液进行填埋步骤；

所述第二填料分为三层，第一层由聚乙烯软膜组成，第二层由沥青组成，第三层由混凝土及经焙烧的土壤膨润土组成，所述第一层与废钻井液接触。

本发明采用回填法是最经济的处理方法，如上所述，将废钻进液直接倒入衬垫第二填料的废钻井液存储坑，然后用用挖废钻井液存储坑得到的回填土回填掩埋即可。

在用回填土进行回填掩埋之前，最好能够对废钻井液进行脱水处理，即在将废废钻井液倒入废钻井液存储坑内的步骤与用挖废钻井液存储坑得到的回填土倒入废钻井液存储坑内对废钻井液进行填埋步骤之间，增加一脱水步骤，以减少废钻井液的体积，从而减小了废钻井液所占用的处理空间，相应的，所投入的防渗漏材料也有所减少，节省了处理成本。

但是，不可否认的是，填埋法并没有将废钻井液中的有害成分消除，而是将有害成分限制在一个特定的空间(例如废钻井液存储坑)内，因此，还是存在着再次发生环境污染的隐患(例如若干年后发生渗透等)。

为了改良填埋法，参考本发明对在使用过程中的钻井液的防污染处理方法，本领域技术人员同样可以采用相类似的方法以消除废钻井液中的有害成分，出于这样的目的，本发明的化学固化法步骤包括：

g、向废钻井液中加入使废钻井液硬化的固化剂步骤。

上述步骤g所述的固化剂能够与废钻井液作用，将废钻井液中的有害成分

(如重金属离子、高聚物、油类等)固化，从而降低其渗透性及迁移作用，达到防止污染的目的。

当然，废钻井液的防污染处理方法不应当仅仅是防止废钻井液污染环境，更重要的是能够将废钻井液变废为宝，同时还应当考虑到废钻井液是钻井液循环工作的产物，组成上是在原有钻井液上又参杂了加重材料、粘土、岩屑等物质。因此，需要选择合适的固化剂及固化剂的投入量，以便实现将废钻井液变废为宝的目的。

为此，本发明为本领域技术人员提供了两种固化剂的进行选择，可以选者其中之一，也可以选择两种固化剂的混合。所述固化剂与废钻井液的体积比为1∶190～220。

这两种固化剂一种为无机固化剂，另一种为有机固化剂。

所述无机固化剂包括水泥、石灰、磷石膏、水玻璃、氯化钙、氯化镁、硫酸铅、无定型硅灰中的一种或两者以上的混合，

所述有机固化剂包括聚乙烯醇、甘油、脲醛树脂、胺基甲酸乙脂聚合物、热固性树脂或热塑性树脂中的一种或两者以上的混合。

所述热固性树脂为沥青、酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、硅醚树脂等，所述热塑性树脂为聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛等。

所有这些固化剂即经济又环保，而且经该方法处理得到的固化材料可以用于建筑、铺路等，既避免了污染环境又可以将废料利用起来。

具体实施方式

实施例

一种防止钻井液污染环境的方法，包括对在使用中的钻井液的防污染方法，所述对在使用中的钻井液的防污染方法包括以下步骤：

1、在钻井液存储坑结构上严密施工做到坚实且不渗透，存储坑内衬垫填料，该填料分为三层，第一层由聚乙烯软膜组成，第二层由沥青组成，第三层由混凝土及经焙烧的土壤膨润土组成，所述第一层与钻井液接触，以防止钻井液泄漏。其中混凝土及经焙烧的土壤膨润土质量投入比为1∶50。

2.向钻井液中加入由西安维森化工有限公司生产的三羟基丙烷(化学式：C₃H₈O₃)，其中钻井液与三羟基丙烷的体积投入比为1∶100。

本实施例所述一种防止钻井液污染环境的方法，还包括对钻井液使用后形成的废钻井液的防污染方法，所述对钻井液使用后形成的废钻井液的防污染方法可以是回填法，所述回填法包括：

①.在废钻井液存储坑结构上严密施工做到坚实且不渗透，然后在废钻井液存储坑内衬垫填料，所述填料分为三层，第一层由聚乙烯软膜组成，第二层由沥青组成，第三层由混凝土及经焙烧的土壤膨润土组成，所述第一层与钻井液接触，所述混凝土与经焙烧的土壤膨润土的质量投入比为1∶50。

②.将待处理的废钻井液自然蒸发；

③.用挖废钻井液存储坑得到的土对废钻井液进行填埋。

所述对钻井液使用后形成的废钻井液的防污染方法也可以是化学固化法：

(1)、向废钻井液中加入使废钻井液硬化的固化剂，所述固化剂与废钻井液的体积比为1∶200。

所述固化剂可以是无机固化剂，技术人员可以选择水泥、石灰、磷石膏、水玻璃、氯化钙、氯化镁、硫酸铅、无定型硅灰中的一种作为无机固化剂，并按照(1)步骤的体积比将无机固化剂投入到废钻井液中，然后搅拌，让其充分混合，放置几天甚至几十天即可硬化。

所述固化剂也可以是有机固化剂，技术人员可以选择聚乙烯醇、甘油、脲醛树脂、胺基甲酸乙脂聚合物、热固性树脂或热塑性树脂中的一种作为有机固化剂，并按照(1)步骤的体积比将无机固化剂投入到废钻井液中，然后搅拌，让其充分混合，放置几天甚至几十天即可硬化。

硬化处理后不仅能防止废钻井液污染环境，而且均可以生产出固化材料，用于建筑、铺路、填埋等。

本实施例所述一种防止钻井液污染环境的方法所使用的材料(例如聚乙烯软膜等)均是低成本材料，而且各类添加剂(如固化剂、含多烃基醇的甘油等)可直接配比加入，使用便捷。

Claims (14)

1.一种防止钻井液污染环境的处理方法，包括对在使用中的钻井液的防污染处理步骤和废钻井液防污染处理步骤，其中对在使用中的钻井液的防污染处理步骤包括如下步骤：

a、向钻井液添加化学分解物质以吸收分解钻井液中对环境造成污染的成分的处理步骤；和

b、将经步骤a处理的钻井液倒入一钻井液存储坑进行存储的步骤，该步骤包括在钻井液存储坑内衬垫第一填料的步骤；所述第一填料分为三层，第一层由聚乙烯软膜组成，第二层由沥青组成，第三层由混凝土及经焙烧的土壤膨润土组成，所述第一层与经步骤a处理的钻井液接触；

所述化学分解物质为含多烃基醇的甘油。

2.根据权利要求1所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于所述步骤a中含多烃基醇的甘油与钻井液的投入体积比为1∶90～120。

3.根据权利要求1所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于所述混凝土与经焙烧的土壤膨润土的质量投入比为1∶30～60。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述废钻井液防污染处理步骤为回填法处理步骤或化学固化法处理步骤中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述回填法处理步骤包括：

c、挖掘一废钻井液存储坑步骤；

d、在废钻井液存储坑内衬垫第二填料的步骤；

e、将废废钻井液倒入废钻井液存储坑内的步骤；

f、用挖废钻井液存储坑得到的回填土倒入废钻井液存储坑内对废钻井液进行填埋步骤；

所述第二填料分为三层，第一层由聚乙烯软膜组成，第二层由沥青组成，第三层由混凝土及经焙烧的土壤膨润土组成，所述第一层与废钻井液接触。

6.根据权利要求5所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于所述步骤d中混凝土与经焙烧的土壤膨润土的质量投入比为1∶30～60。

7.根据权利要求5所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，在所述步骤c和步骤d之间增加一对废钻井液进行脱水处理的脱水步骤。

8.根据权利要求4所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述化学固化法处理步骤包括：

向废钻井液中加入使废钻井液硬化的固化剂步骤。

9.根据权利要求8所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述固化剂与废钻井液的体积比为1∶190～220。

10.根据权利要求8所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述固化剂为无机固化剂、有机固化剂中的一种或两者的混合。

11.根据权利要求10所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述无机固化剂包括水泥、石灰、磷石膏、水玻璃、氯化钙、氯化镁、硫酸铅、无定型硅灰中的一种或两种以上的混合。

12.根据权利要求10所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述有机固化剂包括聚乙烯醇、甘油、脲醛树脂、胺基甲酸乙脂聚合物、热固性树脂或热塑性树脂中的一种或两种以上的混合。

13.根据权利要求12所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述热固性树脂为沥青、酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯或硅醚树脂。

14.根据权利要求12所述的一种防止钻井液污染环境的处理方法，其特征在于，所述热塑性树脂为聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺或聚甲醛。