油基巖屑是油氣資源勘探開發(fā)鉆井過程中產(chǎn)生的典型危險(xiǎn)廢物。 本文將現(xiàn)有的處置技術(shù)分為處置技術(shù)和處置技術(shù)，通過進(jìn)一步分類，系統(tǒng)總結(jié)了各項(xiàng)技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用潛力，總結(jié)了“環(huán)保達(dá)標(biāo)、經(jīng)濟(jì)可行”處置的基本原則，指出高價(jià)值資源利用是今后的研究方向之一。

　　油基鉆井碎屑是利用油基泥漿在鉆井作業(yè)中產(chǎn)生的含油污泥，已被列入2016年版《國家危險(xiǎn)廢物名錄》(廢物類別：HW08)。海上鉆井平臺和內(nèi)陸油氣田都遠(yuǎn)離人們居住的地方，石油基鉆石最初被直接丟棄，直到上世紀(jì)七八十年代，人們才逐漸意識到它對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成的破壞。此后，各國和地區(qū)開始制定相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，并日益嚴(yán)格。2008年，中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》，規(guī)定渤海海域不得排放含油鉆井廢棄物，其他一級、二級、三級海域排放標(biāo)準(zhǔn)分別不得超過1%、3%、8%，含汞和鎘的含量分別不得超過1mg/kg和3mg/kg。2015年，我國正式實(shí)施新的環(huán)境保護(hù)法，對石油基鉆石等危險(xiǎn)廢物的控制和安全處置提出了更高的要求。由于環(huán)境壓力，出現(xiàn)了各種新舊技術(shù)來研究油基鉆井碎片的處置。

　　在文獻(xiàn)中，一般處理和處置技術(shù)一起討論，但它們基本上是不同的：治療是指削弱或去除在油基鉆屑的污染物，和油基鉆屑的處理中搜索目的地。因此，本文詳細(xì)的分類，現(xiàn)有的各種處置技術(shù)和工藝技術(shù)，包括技術(shù)原理，優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展前景的系統(tǒng)回顧，并展望了未來的發(fā)展方向。

　　1、 油基鉆屑處置技術(shù)

　　最初的油基巖屑被簡單地丟棄，這種原油方法也可以被認(rèn)為是一種處理技術(shù)。 隨著人們認(rèn)識的加深，處理技術(shù)逐漸出現(xiàn)，所以對于油基鉆井巖屑，是“先處理技術(shù)，再處理技術(shù)” . 隨著環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的逐步加強(qiáng)，大多數(shù)處理技術(shù)不推薦直接處理，而只能作為油基鉆屑預(yù)處理后殘留物的最終處理方法。 由于海上鉆井平臺和內(nèi)陸油田的地理環(huán)境差異很大，下面將討論這兩種情況。

　　1.1海洋鉆井平臺油基鉆屑處理技術(shù)

　　1.1.1 棄海

　　如果油基鉆井碎片未經(jīng)任何預(yù)處理直接丟棄到海洋中，將對海洋生態(tài)環(huán)境造成極其困難的破壞，這種處置方法現(xiàn)在被禁止。然而，如果經(jīng)過預(yù)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，殘留的殘?jiān)梢员贿z棄在海里。這是最簡單、成本最低的海上處置技術(shù)。本文從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、安全和技術(shù)四個(gè)方面對ALMEIDA的四種處置技術(shù)進(jìn)行了綜合分析：棄海、返海、返回內(nèi)陸微波熱解和返回內(nèi)陸集中處置。該技術(shù)雖然會造成一定的環(huán)境污染，但在海域經(jīng)過預(yù)處理后，仍然是海上平臺油基鉆井碎屑處置技術(shù)的首選。

　　1.1.2 回注

　　回灌注入油基鉆屑或形成已經(jīng)完成安全海底井工礦廢棄地。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)油基鉆屑的大批量處理，關(guān)鍵是要選擇回注工藝和安全性的形成，既不需要確保泄漏不影響繼續(xù)生產(chǎn)平臺。在2001年與中海油康菲合作，在渤海蓬萊19-3油田實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)的油基鉆屑回注，有效處置的油基鉆屑4800立方米，720立方米污泥的。相比棄海，無需預(yù)處理回灌脫脂，拋光和調(diào)制，但增加了工序，需要高壓回注設(shè)備和泄漏的存儲層的風(fēng)險(xiǎn)，四種技術(shù)分析阿爾梅達(dá)像背后只有最后一個(gè)的適用性。

　　1.1.3 運(yùn)回內(nèi)陸

　　對于不具備棄海、返海條件的海上平臺，唯一的選擇就是將油基鉆井碎片運(yùn)回內(nèi)陸，這種處理方式最終與內(nèi)陸油基鉆井碎片的處置方式相同，但從海上運(yùn)回內(nèi)陸的工藝更多，比采用同樣處置技術(shù)的內(nèi)陸油基鉆井碎片成本更高。在Almeida分析的四種技術(shù)中，內(nèi)陸運(yùn)輸后微波熱解吸的適用性和內(nèi)陸運(yùn)輸后集中處置的適用性分別位于廢棄海和再注入之間的危險(xiǎn)廢物廠第二和第三位。

　　內(nèi)陸油田油基鉆井巖屑1.2處理技術(shù)

　　1.2.1 土地耕種

　　該方法對應(yīng)的是海上鉆井平臺的海上傾倒法，即直接或調(diào)制后在荒地和耕地上劃分油基鉆井碎屑，利用土壤中原有的微生物菌群自然分解其中的有機(jī)質(zhì)..一種類似的方法是利用濕地微生物降解油基鉆井碎屑..該方法的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較大，油基鉆井碎屑中的有機(jī)質(zhì)、重金屬和堿性鹽會分散到土壤中，進(jìn)一步造成水體和空氣污染。有機(jī)物中的瀝青質(zhì)，蠟質(zhì)等大分子物質(zhì)長時(shí)間后不能完全降解，分解周期可達(dá)數(shù)年..即使如此，這種方法也不需要刻意培養(yǎng)微生物，操作簡單，成本低，在國內(nèi)一些地方仍然使用。然而，我國的土地資源稀缺，濕地珍貴。

　　1.2.2 填埋

　　填埋與海上鉆井平臺的回注法對應(yīng)，是將油基鉆屑掩埋到地下的一種處置方法。最初的內(nèi)陸油田油基鉆屑不經(jīng)處理直接填埋，發(fā)展到后來經(jīng)固化后填埋，近年來則一般作為油基鉆屑預(yù)處理除油后殘?jiān)淖?終處置。油基鉆屑的填埋要求殘?jiān)吐什怀^ 3%，填埋深度應(yīng)介于地表 1.5 m 以下和地下水水平面 1.5 m以上。該方法操作簡單、成本低廉，處理量大，是目前內(nèi)陸油田應(yīng)用最廣的處置技術(shù)。

　　1.2.3 資源化利用

　　油基鉆屑是一種固體廢棄物，無論是技術(shù)就業(yè)過程中的固體顆粒不會消失，需要找他們的最終目的地。一個(gè)是回歸自然，如前文所述被遺棄的海，回注，農(nóng)用地和垃圾填埋場;和其他不當(dāng)行為的資源利用率，這是最尊重和處置技術(shù)，也是近年來研究的熱點(diǎn)。利用技術(shù)主要是在二氧化硅，硫酸鋇等無機(jī)成分的油基鉆屑作為建筑材料，包括攤鋪基板，水泥熟料，未燃燒的陶瓷，免燒磚，輕骨料和燒結(jié)陶瓷。他們又將增加資源的成本，而產(chǎn)品的價(jià)值增加。關(guān)鍵是使用的建筑材料，以因地制宜，根據(jù)地理環(huán)境和當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需要選擇使用，既保證了材料的性能，同時(shí)也滿足環(huán)保要求。近日，波蘭HEJNA等等將被制作成油基鉆屑生物復(fù)合材料ε-己內(nèi)酯富含硅的改進(jìn)，它提供了有效的利用了新的思路。

　　2 油基鉆屑處理技術(shù)

　　根據(jù)油基鉆屑處理后污染物(主要是有機(jī)污染物)的變化趨勢，將油基鉆屑處理技術(shù)分為限制技術(shù)(只控制污染物擴(kuò)散)、分離技術(shù)(只控制污染物擴(kuò)散)和降解技術(shù)(分解污染物)。

　　2.1 限制技術(shù)

　　上述注入和填埋可分配給這類技術(shù)，但注入和填埋是油基鉆井碎片的直接處置，而不僅僅是處理技術(shù)。此外，穩(wěn)定/固化方法也是一種有限的技術(shù)，只有在處理技術(shù)方面，固化產(chǎn)品需要通過填埋或資源利用來最終處理。穩(wěn)定化是有毒有害物質(zhì)在化學(xué)和物理上轉(zhuǎn)化為低溶解度，低遷移率和低毒性的物質(zhì)，而固化是在廢物中加入固化劑，使其變成不可流動的固體或緊密固體的過程..使用的固化劑主要有水泥，粉煤灰，高碳灰，生石灰等自制固化劑..穩(wěn)定/固化方法對于抑制有機(jī)物、重金屬和氯離子等污染物的遷移至關(guān)重要。如果油基芯片被直接固化，由于其高含油量，固化體中的水合晶體將被中斷，隨著時(shí)間的推移，二次污染的風(fēng)險(xiǎn)將增加。KOGBARA等人提出將生物強(qiáng)化技術(shù)與穩(wěn)定固化法相結(jié)合，可以降解有機(jī)物和固定重金屬，實(shí)現(xiàn)同步處理。穩(wěn)定/固化法雖然存在污染物泄漏的二次污染風(fēng)險(xiǎn)，但由于其成本低，操作簡單，仍然是內(nèi)陸油田常用的處理技術(shù)..

　　2.2 分離技術(shù)

　　2.2.1 化學(xué)清洗

　　化學(xué)清洗是使用破乳劑，表面活性劑降低界面張力，潤濕性變化，水的損害并提高乳液的界面膜的剛性，并然后合并離心分離，壓濾機(jī)和振動篩分機(jī)械分離技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)油的溶出基于鉆屑的有機(jī)物的方法。清潔劑可以是單一試劑，也可以是更復(fù)雜的。水的界面張力隨著溫度的升高而減小，所以溫水的效果洗干凈更好。利用超聲空化和隨之而來的效果可以增強(qiáng)傳質(zhì)過程，用化學(xué)清洗相結(jié)合，促進(jìn)脫落地溝油的清潔效果。近年來開關(guān)CO2溶劑清洗開發(fā)出一種新技術(shù)，通過使CO 2以改變?nèi)軇H水性和離子強(qiáng)度，提取和分離步驟，以實(shí)現(xiàn)基于油的鉆屑和有機(jī)油回收的極性，溶劑排出被回收。化學(xué)清洗條件溫和，成本低，但清洗會產(chǎn)生大量的廢水，增加后續(xù)處理的難度。

　　2.2.2 萃取法

　　提取是基于“相似相溶”的原則，分離和提取有機(jī)油基鉆屑的方法。如使用的單海霞咪唑鎓離子液體，在1：1，pH值>優(yōu)選的液固比7,20分鐘的條件下，油基鉆屑大于85%，小于的離子液體損失率大于除油的1%，可被重復(fù)六次。此外，超臨界CO 2萃取是CO2(PC> 7.38兆帕，TC> 31.06℃)使用超臨界狀態(tài)，在基于油的鉆屑的獨(dú)特的物理和化學(xué)特性，以實(shí)現(xiàn)有機(jī)物有效和快速抽取。過程顯著優(yōu)于化學(xué)清洗的提取效率，但是它的缺點(diǎn)是在18?25兆帕高壓，這限制了在大型工程中的應(yīng)用在一定程度上需要。

　　2.2.3 熱處理法

　　熱處理是通過加熱從油基鉆井碎屑中分離揮發(fā)性物質(zhì)(水和輕油)和半揮發(fā)性物質(zhì)(重油)的技術(shù)。研究表明，在350°C以下熱解后，油基鉆井碎屑的含油量可降低到1%以下，但進(jìn)一步提高溫度，處理效率難以明顯提高，但能耗顯著增加。真空萃取可以降低揮發(fā)性物質(zhì)的飽和蒸氣壓，從而進(jìn)一步降低加熱溫度。加熱方法也是熱處理的關(guān)鍵因素，因此必須保證加熱的均勻性，避免在死區(qū)和加熱表面結(jié)焦和結(jié)垢。自21世紀(jì)初以來，諾丁漢大學(xué)的尚一直在研究微波熱處理的油基鉆井碎片。

　　2.2.4亞臨界熱液萃取

　　此方法是利用亞臨界水(100?374℃，0.1?22.1兆帕)，其為溶劑萃取技術(shù)已在天然產(chǎn)品，分析樣品的方面治療和有機(jī)污染的土壤等的提取被廣泛使用。治療方法通常更好的化學(xué)清潔方法，熱和亞臨界水萃取技術(shù)的提取和處理效果是既這兩類的優(yōu)點(diǎn)。首先，亞臨界水和具有介電常數(shù)接近，它可以被用來作為一種綠色油基鉆屑常見的有機(jī)溶劑為溶劑的有機(jī)物質(zhì)，所述提取功能，如“溶解”的效果溶解;其次，亞臨界水熱提取的工作溫度通常在150?350的范圍內(nèi)℃，只是用之前的溫度范圍內(nèi)的低溫?zé)峤獾囊恢聲r(shí)，可以作為類似熱處理方法“熱解吸”效應(yīng)起作用。在此基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計(jì)獨(dú)立于任何兩種類型的頁巖油基鉆屑的被進(jìn)行渝亞臨界水萃取和動態(tài)靜態(tài)萃取研究熱亞臨界水提取處理的油基鉆屑，水熱提取裝置的方法，發(fā)現(xiàn)，提取溫度是最關(guān)鍵的參數(shù)是比治療單獨(dú)的二氯甲烷提取或低溫?zé)崦摳礁茫?.5兆帕，和動態(tài)條件到200℃的油含量可以降低到下面的1%下萃取。

　　2.3 降解技術(shù)

　　限制技術(shù)僅控制污染物的擴(kuò)散，分離技術(shù)僅降低含油率，而降解技術(shù)則是唯一以分解有機(jī)污染物為目的處理技術(shù)，其產(chǎn)物為對環(huán)境無害的小分子物質(zhì)，剩余殘?jiān)商盥瘛①Y源化利用或直接排放到環(huán)境中。

　　2.3.1 生物法

　　生物法是利用微生物的代謝活性，以油基鉆屑中的有機(jī)物為碳源，將其分解為水和二氧化碳等小分子物質(zhì)。 堆肥技術(shù)是一種油基鉆屑生物處理技術(shù)，通過添加稻草、鋸末和氮磷等無機(jī)營養(yǎng)元素來提高處理效果。 以烷烴和礦物油為原料，采用蚯蚓堆肥法對鉆屑進(jìn)行處理，處理效果明顯優(yōu)于常規(guī)堆肥法。 接種劑還可以提高處理效率，接種劑可以馴化菌種，也可以是特殊菌種。 然而，該方法存在著處理周期長、分解瀝青、膠質(zhì)等高分子物質(zhì)難度大等缺點(diǎn)，目前對重金屬和鹽類在處理過程中的遷移轉(zhuǎn)化研究較少。 盡管如此，該技術(shù)具有容量大、成本低、能有效降解石油鉆井巖屑中的烷烴和多環(huán)芳香烴的優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)降解處理后，該技術(shù)基本能滿足目前1% 含油量的排放要求，目前已得到廣泛的研究和應(yīng)用。

　　2.3.2 焚燒法

　　焚燒法是利用專業(yè)設(shè)備，在1200～1500°C的高溫下，將油基鉆井碎屑中的有機(jī)物完全氧化，實(shí)現(xiàn)還原無害化技術(shù)。與生物法相比，焚燒法高效徹底，但成本較高..王立芳研究了1000°C范圍內(nèi)某含油19.41%油基鉆井碎屑的燃燒特性，發(fā)現(xiàn)在100~300°C和500~750°C~800~1000°C條件下，有機(jī)物分解為小分子烴的階段是小分子烴的完全降解，無機(jī)CaCO3和CaSO4的分解階段。陳忠等在四川大安寨使用油基鉆井碎屑和廢水基泥漿作為添加劑，并與宜賓貧煤混合作為改性型煤。在它們之間的最佳質(zhì)量比為35：9：35的條件下，型煤的熱值和固硫率符合清潔型煤的標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于普通商品型煤。王梅對含油量在15%左右的兩種油基鉆井碎屑進(jìn)行改性，通過添加改性劑，制成含75%(w)油基鉆井碎屑的流體燃料，其熱值超過一級水煤漿標(biāo)準(zhǔn)，替代煤實(shí)現(xiàn)了化工廠燃煤鍋爐的現(xiàn)場示范，成本僅為800-1000元/噸，明顯低于傳統(tǒng)的直接焚燒處理。

　　2.3.3超臨界水氧化

　　超臨界水氧化法是以超臨界水(t>374 °C，p>22.1 MPa)為反應(yīng)介質(zhì)，在空氣、氧氣等氧化劑的參與下，將各類有機(jī)物氧化降解為 H2O 和 CO2 等無機(jī)小分子物質(zhì)的高級氧化技術(shù)，處理過程不會如焚燒那樣產(chǎn) 生二噁英等有害氣體。該技術(shù)特別適用于油基鉆屑這類高濃度難降解有機(jī)危險(xiǎn)廢棄物的末端處理。張欽明等采用連續(xù)式反應(yīng)器研究了陜西長慶油田鉆井廢液的超臨界水氧化降解，在 23~30 MPa、500~600°C、30~600 s 的條件下，COD 去除率普遍超過 90%，反應(yīng)過程符合一級動力學(xué)。本文作者采用間歇釜式反應(yīng)器， 系統(tǒng)研究了重慶某頁巖氣柴油基鉆屑的超臨界水氧化降解過程，發(fā)現(xiàn)溫度、過氧量和反應(yīng)時(shí)間均顯著影響 有機(jī)物的分解，其降解過程為均相和非均相反應(yīng)的耦合過程;在 500°C、10 min 和 2.5 倍過氧量的條件下， 總有機(jī)碳去除率可達(dá)到 89.2%，重金屬幾乎全部被穩(wěn)定在固體殘?jiān)小Ｔ诖嘶A(chǔ)上，根據(jù)油基鉆屑的 理化特性和超臨界水氧化降解過程，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套 2 L/h 的連續(xù)式超臨界水氧化裝置，分別對柴油基 鉆屑和白油基鉆屑開展了連續(xù)式超臨界水氧化處理，總有機(jī)碳去除率分別超過了 98%和 95%，殘?jiān)鼮榇u紅色無機(jī)固體顆粒，可直接排放到環(huán)境中。該技術(shù)的處理效果為三類降解技術(shù)之首，且其設(shè)備緊湊，可開發(fā) 出撬裝式裝置，運(yùn)輸至所需井場，實(shí)現(xiàn)就地處理，而就地?zé)o害化是目前最推崇的處理方式。但該技術(shù)的 運(yùn)行條件較為苛刻，成本偏高，且因高灰分、大比重的原因，給連續(xù)處理的進(jìn)、卸料帶來了困難。

　　3 、結(jié)語與展望

　　由于目前還沒有可以替代油基鉆井液的環(huán)保型鉆井液，油基鉆井巖屑已成為我國油氣生產(chǎn)過程中不可避免的產(chǎn)品，其安全處理已成為環(huán)境保護(hù)的難題。 在廢棄物處理技術(shù)方面，雖然建筑材料可以作為一種資源加以利用，但廢棄海洋和垃圾填埋場仍然是海上平臺和內(nèi)陸油田的首選。 在處理技術(shù)方面，出現(xiàn)了 co2轉(zhuǎn)換溶劑提取、超臨界 co2萃取、水熱萃取、微波熱解吸和超臨界水氧化萃取等新技術(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)的熱解、化學(xué)清洗和生物降解仍然是主要的方法。 因此，為了克服傳統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)有缺點(diǎn)和促進(jìn)新技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)考慮以下兩個(gè)因素:

　　(一)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。這是油基鉆井碎屑處理和處置的基本要求..目前海上鉆井平臺有<海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值>，但內(nèi)陸油田無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，僅參考其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)..含油量是最重要的處理指標(biāo)，根據(jù)后續(xù)殘?jiān)幹梅绞剑湎拗翟?.3%-8.0%之間，一般采用1.0%..但僅考察含油量是不夠的，處理過程中的重金屬含量，含鹽量，氯離子含量等輔助指標(biāo)，二次污染也應(yīng)引起重視，但現(xiàn)有研究中很少提及..因此，一方面，應(yīng)盡早出臺內(nèi)陸油田油基鉆井碎屑排放標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范現(xiàn)有的處理處置市場;另一方面，除了含油量外，還應(yīng)注意其他污染物的遷移轉(zhuǎn)化，避免二次污染。

　　(二)經(jīng)濟(jì)上可行的。 為了安全、徹底、環(huán)保地處理油基鉆屑，已經(jīng)開發(fā)出了一些技術(shù)，但由于成本高，目前難以應(yīng)用。 因此，為了取代傳統(tǒng)工藝，新工藝不僅要有更好的加工效果，還要降低成本，使其與傳統(tǒng)工藝接近甚至更低。 控制成本有三種途徑: 一是優(yōu)化和簡化新工藝，二是回收鉆井泥漿和基礎(chǔ)油，三是回收和處理殘?jiān)?目前，建筑材料的利用是資源利用的主要方式，但其投入產(chǎn)出比低，市場接受程度有限。 因此，挖掘油基鉆屑中的有效成分并將其加工成高附加值產(chǎn)品是今后的研究方向之一。