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随着油气行业技术的发展和环保要求的提高,传统钻井岩屑处置方式存在费用昂贵和环境风险高等不合理因素,传统处置方式大多将钻井岩屑埋在地下,尤其是早期钻井行业由于环保意识薄弱处理经费紧张监管手段缺失在填埋钻井岩屑时对岩屑填埋池防渗处理基本未作要求,这些未经防渗处理的岩屑在地下由于理化作用,会对生态环境造成严重破坏。如果岩屑被地下水浸泡,岩屑中的重金属添加剂等有害物质就会对岩屑池周边的土壤、水质,生物和空气造成严重的环境危害。 钻井泥浆(又叫钻井液)是钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体总称,主要分为油基泥浆(OBM),水基泥浆(WBM)和合成基泥浆(SBM),三种泥浆材料在钻井工程中各有其优缺点,因地层情况,钻井井深,井筒结构,投资预算,环保要求共同决定。本研究中钻井项目采用不含油的水基泥浆来起到润滑、循环和降温等作用。与此同时,组分均可以水解或可溶于水,对环境的影响比油基泥浆小。本文通过实验和严谨的论述来验证水基泥浆岩屑是否是危险废弃物,或具备成为危险废弃物的可能性;通过一个中试装置的实际运行来建立符合中国当地情况的水基泥浆岩屑烧结标准化程序;研究在实际运行中可能发生的执行偏差和可能后果,并制定相应的应急预案;对水基泥浆岩屑进行烧结处理的合法性和水基泥浆岩屑烧结处理的可行性和可靠性进行研究。主要结论如下: 水基钻井泥浆岩屑基本上由地层物质及少量钻井添加剂组成。这些钻井添加物质基本上都是自然界本来就有的物质和少量环境无毒的物质;岩屑烧结前和烧结后的口服毒性半致死量都远远高于标准值,也就是说,从急性毒性的角度来看,岩屑烧结前和烧结后均达不到危险废物的判别标准;在50项被检指标中,仅检出了六价铬、氟、钡、及铬,且浓度值都远远小于GB5085.3-2007中规定的浓度限制。因此,从浸出毒性的角度来看,岩屑烧结前和烧结后均达不到危险废物的判别标准。影响烧制作业和烧结后质量的因素很多,如地层出现异常变化导致岩屑性质出现较大变化、混料过程中投料比例出现错误、炉温控制失效、烧结过程中出现异常停火等。 岩屑烧结是工艺过程中不可缺少的重要环节;未经烧结的岩屑不易运输,由于其含氯离子浓度较高,弃置不当易对农作物生长造成影响。经过烧结后的岩屑可以用于井场建设,变废为宝。烧结作业过程中最重要的控制因素包括: 1)料胚含水率; 2)料胚pH值; 3)烧结温度。 岩屑烧结采用半封闭天然气炉,可以稳定保持炉温在摄氏900度以上,烟气停留时间在2.0秒以上,燃烧效率大于99.9%;设置急冷系统对焚烧产生的高温烟气进行急冷处理,控制烟气在200~500℃温度区间的停留时间小于1秒;烧结废气排放口附加袋式除尘器,提高除尘效率,减少二嗯英和颗粒物排放。