一、引言

在鉆井工程中，固控系統(tǒng)猶如一位默默堅(jiān)守的 “幕后英雄”，雖不常被大眾所熟知，但其重要性卻不可忽視。它承擔(dān)著對(duì)鉆井液進(jìn)行凈化和性能調(diào)控的關(guān)鍵任務(wù)，直接關(guān)系到鉆井作業(yè)的效率、質(zhì)量以及成本控制。從簡(jiǎn)單的陸地油井鉆探到復(fù)雜的海洋深水鉆井，固控系統(tǒng)都發(fā)揮著不可或缺的作用，堪稱鉆井工程的 “穩(wěn)定器” 與 “守護(hù)者”，為整個(gè)作業(yè)流程的順利進(jìn)行保駕護(hù)航。接下來(lái)，就讓我們一同深入了解固控系統(tǒng)的奧秘。

二、固控系統(tǒng)的定義與重要性

固控系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是一套用于對(duì)鉆井液中的固相進(jìn)行有效控制的設(shè)備組合。其核心功能在于將鉆井液中的有害固相微粒，如鉆屑、砂粒等，從鉆井液中分離出來(lái)，同時(shí)確保鉆井液的性能始終處于最佳狀態(tài)，滿足鉆井工程的各項(xiàng)要求。

從鉆井效率的角度來(lái)看，固控系統(tǒng)的作用至關(guān)重要。在鉆井過(guò)程中，如果鉆井液中的固相含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致鉆井液的粘度增大，流動(dòng)性變差，使得鉆頭在旋轉(zhuǎn)時(shí)受到的阻力增大，從而降低了鉆井的速度。而固控系統(tǒng)通過(guò)不斷地對(duì)鉆井液進(jìn)行凈化處理，保持固相含量在合理范圍內(nèi)，能夠使鉆井液保持良好的流動(dòng)性和潤(rùn)滑性，讓鉆頭能夠更加高效地切削地層，大大提高了鉆井的效率，減少了鉆井周期，為石油開(kāi)采贏得了寶貴的時(shí)間。

在成本控制方面，固控系統(tǒng)也發(fā)揮著不可忽視的作用。如果沒(méi)有有效的固控系統(tǒng)，隨著鉆井的進(jìn)行，鉆井液中的固相不斷積累，為了維持鉆井液的性能，就需要不斷地添加新的鉆井液材料，這無(wú)疑增加了鉆井液的使用量和成本。而且，大量的廢棄鉆井液處理也是一筆不小的開(kāi)支。而通過(guò)固控系統(tǒng)對(duì)鉆井液進(jìn)行循環(huán)凈化和性能調(diào)控，能夠延長(zhǎng)鉆井液的使用壽命，減少鉆井液的消耗，同時(shí)降低廢棄鉆井液的產(chǎn)生量，從而有效地降低了鉆井工程的總成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

從安全角度而言，固控系統(tǒng)是鉆井安全的重要保障。例如，在鉆井過(guò)程中，如果鉆井液中的氣體含量過(guò)高，可能會(huì)引發(fā)井噴等嚴(yán)重事故。固控系統(tǒng)中的真空除氣器能夠及時(shí)將鉆井液中的氣體分離出來(lái)，保證鉆井液的相對(duì)密度穩(wěn)定，從而確保了鉆井過(guò)程的安全。此外，良好的固控系統(tǒng)還能夠減少鉆頭的磨損，降低因鉆頭故障引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

在環(huán)保方面，固控系統(tǒng)也有著積極的貢獻(xiàn)。鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄鉆井液如果未經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)周圍的土壤、水體等環(huán)境造成嚴(yán)重污染。固控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)鉆井液的凈化處理，減少了廢棄鉆井液中的有害物質(zhì)含量，使其能夠達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，或者經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理后進(jìn)行安全排放，有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

三、五級(jí)固控系統(tǒng)詳解 （一）一級(jí)固控

從井口循環(huán)返回的鉆井液經(jīng)高架溢流管流入 1 號(hào)罐（錐形罐）上的泥漿分配器，分別送入兩臺(tái)（或三臺(tái)）振動(dòng)篩。振動(dòng)篩猶如一位忠誠(chéng)的 “守門員”，通過(guò)其獨(dú)特的振動(dòng)作用，使鉆井液中的巖屑雜質(zhì)進(jìn)行第一次分離，把較大的粗巖屑、雜質(zhì)篩分排出循環(huán)系統(tǒng)外，為后續(xù)的固控環(huán)節(jié)減輕了負(fù)擔(dān)，確保進(jìn)入下一級(jí)處理的鉆井液相對(duì) “干凈” 一些，為整個(gè)固控流程奠定了良好的開(kāi)端。

（二）二級(jí)固控

在有氣浸的鉆井過(guò)程中，安裝在 1 號(hào)罐上的真空除氣器就會(huì)啟動(dòng)。它利用真空抽吸的原理，將一級(jí)固控后的鉆井液進(jìn)行氣體和液體分離。當(dāng)鉆井液進(jìn)入真空除氣器的內(nèi)部腔室后，由于腔室內(nèi)的壓力低于外界大氣壓，鉆井液中的氣體就會(huì)從液相中逸出，并被抽離排出。這一過(guò)程既保證了鉆井液的相對(duì)密度穩(wěn)定，從而確保了鉆井安全，也排出了鉆井液中的有害氣體，如甲烷等，防止氣體在鉆井液中積聚引發(fā)潛在的安全隱患，像是為鉆井液做了一次 “深呼吸”，讓其更加穩(wěn)定可靠地投入后續(xù)工作。

（三）三級(jí)固控

除砂泵會(huì)將二級(jí)固控后的鉆井液抽吸到除砂器。除砂器內(nèi)部的核心部件是一組高速旋轉(zhuǎn)的離心裝置，當(dāng)鉆井液進(jìn)入后，在離心力的作用下，較重的固相微粒會(huì)被甩向器壁，并沿著器壁向下滑落，最終從底部的排砂口排出，而相對(duì)較輕的液相則從上部的溢流口流出，從而完成除砂過(guò)程，將當(dāng)量直徑在 74 - 105μm 的固相微粒有效地分離出來(lái)，進(jìn)一步凈化了鉆井液，使其固相含量降低，性能更加穩(wěn)定，為鉆井設(shè)備的正常運(yùn)行提供了有力保障。

（四）四級(jí)固控

除泥泵把三級(jí)固控后的鉆井液抽吸到除泥器，除泥器通過(guò)其特殊設(shè)計(jì)的水力旋流器來(lái)工作。鉆井液以高速切向進(jìn)入水力旋流器后，會(huì)形成一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的渦流，在離心力和水力作用下，更細(xì)小的固相微粒被拋向器壁并向下移動(dòng)，最終從底流口排出，而經(jīng)過(guò)凈化的鉆井液則從溢流口流出，對(duì)當(dāng)量直徑在 15 - 40μm 的固相微粒進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)除泥過(guò)程，完成四級(jí)固控。這一步驟使得鉆井液的凈化程度進(jìn)一步提高，更加細(xì)膩純凈，滿足鉆井過(guò)程中對(duì)鉆井液高精度的性能要求。

（五）五級(jí)固控

經(jīng)過(guò)四級(jí)固控處理后的鉆井液進(jìn)入到中速和高速離心機(jī)中。離心機(jī)憑借其強(qiáng)大的離心力場(chǎng)，能夠分離旋流器不能分離的細(xì)小顆粒。當(dāng)鉆井液進(jìn)入離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，細(xì)微固相微粒會(huì)迅速向轉(zhuǎn)鼓壁移動(dòng)并沉積在壁上，而凈化后的鉆井液則從轉(zhuǎn)鼓的中心部位流出。離心機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是清除鉆井液中細(xì)微固相微粒能力很強(qiáng)，可以高效地降低鉆井液的相對(duì)密度及其粘度，將當(dāng)量直徑在 1.5 - 12μm 的固相微粒分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)五級(jí)固控，使鉆井液達(dá)到最佳的性能狀態(tài)，為鉆井工程的高效、安全進(jìn)行提供了堅(jiān)實(shí)的后盾，經(jīng)過(guò)五級(jí)固控系統(tǒng)層層 “把關(guān)” 的鉆井液，以最優(yōu)質(zhì)的狀態(tài)重新投入到鉆井循環(huán)中，為鉆井作業(yè)的順利推進(jìn)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

四、固控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的不斷進(jìn)步，固控系統(tǒng)也在持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新，展現(xiàn)出令人期待的未來(lái)趨勢(shì)。

智能化將成為固控系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。通過(guò)引入先進(jìn)的傳感器技術(shù)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，固控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)鉆井液的各項(xiàng)性能參數(shù)，如固相含量、粘度、密度、酸堿度等，并根據(jù)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)調(diào)整固控設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化的固液分離和性能調(diào)控。例如，智能振動(dòng)篩可以根據(jù)鉆井液中固相顆粒的大小和分布情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率和振幅，以達(dá)到最佳的篩分效果；智能離心機(jī)能夠根據(jù)鉆井液的密度和粘度變化，自動(dòng)調(diào)整離心力和轉(zhuǎn)速，確保細(xì)微固相顆粒的高效分離。智能化的固控系統(tǒng)不僅能夠提高鉆井作業(yè)的效率和質(zhì)量，還能大大減少人工干預(yù)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和人為操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)，使鉆井過(guò)程更加安全、可靠、高效。

節(jié)能環(huán)保也是固控系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵考量因素。一方面，在設(shè)備設(shè)計(jì)和制造上，將采用更加節(jié)能環(huán)保的材料和技術(shù)，降低固控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗。例如，研發(fā)高效節(jié)能的離心分離設(shè)備，通過(guò)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)，減少能量損失，提高能源利用效率。另一方面，固控系統(tǒng)將更加注重對(duì)鉆井液的循環(huán)利用和廢棄物的減排處理。通過(guò)改進(jìn)固控工藝和設(shè)備，進(jìn)一步提高鉆井液的凈化程度和重復(fù)利用率，減少新鮮鉆井液的使用量，從而降低鉆井成本和對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)，對(duì)于固控過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，如固相廢渣等，將探索更加環(huán)保的處理方式，如無(wú)害化處理后進(jìn)行資源化利用，使其能夠變廢為寶，減少對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)鉆井工程與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

隨著海洋石油資源的開(kāi)發(fā)逐漸向深海領(lǐng)域拓展，固控系統(tǒng)將朝著適應(yīng)復(fù)雜海洋環(huán)境的方向發(fā)展。深海鉆井面臨著高壓、低溫、強(qiáng)腐蝕性等惡劣條件，這對(duì)固控系統(tǒng)的設(shè)備性能和可靠性提出了更高的要求。未來(lái)的固控系統(tǒng)將具備更強(qiáng)的抗壓、耐腐蝕能力，能夠在深海環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，為了滿足海洋鉆井平臺(tái)的空間限制和作業(yè)需求，固控系統(tǒng)將朝著集成化、模塊化的方向發(fā)展，使設(shè)備更加緊湊、便于安裝和維護(hù)，提高海洋鉆井作業(yè)的整體效益。

此外，新型材料的應(yīng)用也將為固控系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。例如，研發(fā)具有更高強(qiáng)度、更好耐磨性和耐腐蝕性的過(guò)濾材料，用于振動(dòng)篩網(wǎng)、離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓等部件，能夠提高固控設(shè)備的使用壽命和分離效率。同時(shí)，新型的鉆井液添加劑和處理劑也將不斷涌現(xiàn)，與固控系統(tǒng)相互配合，更好地實(shí)現(xiàn)鉆井液的性能調(diào)控和固相控制，滿足各種復(fù)雜地層條件下的鉆井需求。

固控系統(tǒng)在未來(lái)將不斷融合先進(jìn)的技術(shù)和理念，朝著智能化、節(jié)能環(huán)保、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和集成化等方向發(fā)展，為石油鉆井工程提供更加高效、安全、環(huán)保的解決方案，推動(dòng)石油工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

七、結(jié)語(yǔ)

固控系統(tǒng)作為鉆井工程的關(guān)鍵組成部分，對(duì)于提高鉆井效率、降低成本、保障安全以及保護(hù)環(huán)境都具有至關(guān)重要的意義。從老式固控系統(tǒng)的種種問(wèn)題到如今五級(jí)固控系統(tǒng)的逐步完善，我們見(jiàn)證了技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。然而，隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展和對(duì)能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)，以及對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，固控系統(tǒng)仍需不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。未來(lái)，智能化、節(jié)能環(huán)保、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境以及新型材料應(yīng)用等發(fā)展趨勢(shì)將引領(lǐng)固控系統(tǒng)邁向新的臺(tái)階，為石油鉆井工程提供更加優(yōu)質(zhì)、高效、可靠的技術(shù)支持，助力石油工業(yè)在可持續(xù)發(fā)展的道路上穩(wěn)步前行，不斷挖掘地球深處的寶藏，為人類社會(huì)的發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。

在石油開(kāi)采、地質(zhì)勘探等眾多鉆井工程領(lǐng)域，鉆井泥漿系統(tǒng)發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵作用，堪稱整個(gè)工程的核心 “血液” 供應(yīng)站。

鉆井泥漿系統(tǒng)主要由泥漿混合裝置、泥漿儲(chǔ)存罐、泥漿泵、泥漿循環(huán)管路以及各種泥漿處理設(shè)備構(gòu)成。泥漿混合裝置能根據(jù)工程需求精確調(diào)配出合適比例與性能的泥漿，其猶如一位技藝精湛的調(diào)酒師，為后續(xù)的鉆井作業(yè)精心調(diào)制專屬 “飲品”。儲(chǔ)存罐則為大量泥漿提供穩(wěn)定的存儲(chǔ)空間，確保在長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)中有充足的 “彈藥” 儲(chǔ)備。強(qiáng)大的泥漿泵賦予泥漿足夠的動(dòng)力，使其能在整個(gè)系統(tǒng)中順暢循環(huán)，猶如心臟為血液的流動(dòng)提供動(dòng)力一般。循環(huán)管路搭建起泥漿流轉(zhuǎn)的 “高速公路”，讓泥漿得以在各個(gè)環(huán)節(jié)高效穿梭。而振動(dòng)篩、除砂器、除泥器等處理設(shè)備，則像忠誠(chéng)的衛(wèi)士，負(fù)責(zé)去除泥漿中的雜質(zhì)，保證泥漿始終處于良好的工作狀態(tài)。

其作用更是多方面的。在鉆井過(guò)程中，泥漿首先能夠平衡地層壓力，有效防止井噴等危險(xiǎn)事故的發(fā)生，為井下作業(yè)人員的生命安全保駕護(hù)航。它還可以攜帶巖屑，如同勤勞的搬運(yùn)工，將鉆頭破碎地層產(chǎn)生的巖屑及時(shí)帶出井口，避免巖屑在井下堆積影響作業(yè)進(jìn)度。同時(shí)，泥漿能夠冷卻鉆頭，使其在高溫高壓的惡劣環(huán)境下依然保持良好的工作性能，延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。并且，優(yōu)質(zhì)的泥漿能在井壁上形成一層保護(hù)膜，減少井壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，維持井眼的穩(wěn)定性。

隨著科技的不斷進(jìn)步，鉆井泥漿系統(tǒng)也在持續(xù)革新。智能化的控制系統(tǒng)逐漸普及，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)，并自動(dòng)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，讓整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加精準(zhǔn)高效。新型的環(huán)保型泥漿材料也在不斷研發(fā)應(yīng)用，在滿足鉆井工程需求的同時(shí)，降低對(duì)環(huán)境的影響，推動(dòng)鉆井行業(yè)朝著綠色可持續(xù)的方向發(fā)展。可以說(shuō)，鉆井泥漿系統(tǒng)的不斷發(fā)展進(jìn)步，為全球能源開(kāi)發(fā)與地質(zhì)探索事業(yè)注入了源源不斷的強(qiáng)大動(dòng)力。

在石油鉆井等工程領(lǐng)域，泥漿循環(huán)系統(tǒng)雖不常被大眾知曉，卻起著至關(guān)重要的作用。

它是一個(gè)復(fù)雜而精密的體系，主要由鉆井液振動(dòng)篩、真空除氣器、除砂器、除泥器等設(shè)備構(gòu)成。這些部件各司其職，協(xié)同運(yùn)作。鉆井液振動(dòng)篩率先發(fā)力，如同忠誠(chéng)的衛(wèi)士，將泥漿中的大顆粒雜質(zhì)篩除；真空除氣器則巧妙地分離出泥漿里的氣體，避免其對(duì)鉆井過(guò)程產(chǎn)生不良影響；除砂器和除泥器接力上陣，精準(zhǔn)去除不同粒徑的有害固相。

其工作原理盡顯科學(xué)精妙。泥漿在系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)，當(dāng)遭遇氣浸時(shí)，各設(shè)備依序?qū)ζ溥M(jìn)行凈化處理。從振動(dòng)篩的初步過(guò)濾，到除砂器、除泥器的精細(xì)分離，再到離心機(jī)的深度凈化，每一步都不可或缺。

泥漿循環(huán)系統(tǒng)的作用更是不容小覷。它能有效地?cái)y帶和懸浮鉆屑，確?？籽蹠r(shí)刻保持清潔，使鉆井工作順利推進(jìn)；穩(wěn)定孔壁，猶如給井壁穿上了一層堅(jiān)固的鎧甲，防止坍塌等危險(xiǎn)狀況；還能降低鉆進(jìn)時(shí)的扭矩和推拉力，大大提高鉆進(jìn)效率，同時(shí)冷卻和沖洗孔底鉆具，延長(zhǎng)鉆具的使用壽命。正是這一默默奉獻(xiàn)的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，為鉆井工程的高效與安全保駕護(hù)航，堪稱鉆井背后的 “隱形英雄”。

一、鉆井廢棄物的 “誕生” 鉆井廢棄物的種類及危害

鉆井作業(yè)中會(huì)產(chǎn)生多種廢棄物，主要包括鉆屑、泥漿、廢水和廢氣等。

鉆屑：鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，主要由巖石碎屑和鉆頭磨損顆粒組成。

泥漿：鉆井液的組成部分，主要由水和多種化學(xué)添加劑組成，具有一定的污染性。

廢水：鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水，包括鉆井液廢水、清洗廢水等。

廢氣：鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，如甲烷、二氧化碳等。

這些鉆井廢棄物會(huì)對(duì)環(huán)境造成多方面的危害：

占用土地資源：鉆井廢棄物大量堆積會(huì)占用土地資源，影響土地利用效率。

污染土壤和水源：廢棄物中的有害物質(zhì)可能滲透到土壤和水源中，對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害。例如，廢棄鉆井泥漿中存在的有害物質(zhì)主要有各種類型的廢棄油料、各種有機(jī)與無(wú)機(jī)鹽、重金屬元素等。這些物質(zhì)一旦進(jìn)入土壤和水源，會(huì)影響水質(zhì)的 pH 值，造成土壤不可逆的板結(jié)、土壤鈣化等問(wèn)題。同時(shí)，鉆井廢泥漿中的氯離子進(jìn)入地表土壤中會(huì)使得土壤變得鹽堿化，土質(zhì)肥力嚴(yán)重下降，抑制多數(shù)植物生長(zhǎng)。

影響生態(tài)平衡：鉆井廢棄物可能對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成破壞，影響生態(tài)平衡。石油等有機(jī)物質(zhì)不能溶于水，與水接觸后會(huì)自發(fā)形成一層懸浮的油膜，在油膜懸浮與流動(dòng)過(guò)程中會(huì)有約 20% 到 30% 的低沸點(diǎn)成分揮發(fā)進(jìn)入大氣層，使得大氣層受到一定程度的污染。

存在安全隱患：部分鉆井廢棄物可能存在易燃易爆等安全隱患，對(duì)人員和環(huán)境造成威脅。廢棄鉆井液自身是一種極為復(fù)雜的分散體系，具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，這種穩(wěn)定性使廢棄鉆井液可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的狀態(tài)，ζ 電位值很高。要想破壞其穩(wěn)定性，就必須加入大量的處理劑使其脫穩(wěn)，這也增加了處理的難度和費(fèi)用。

二、傳統(tǒng)處理方式的局限

我國(guó)目前鉆井作業(yè)廢棄物處理技術(shù)應(yīng)用尚處于起步階段，主要采用傳統(tǒng)的填埋、堆放和焚燒等處理方式，這些方式存在諸多不足之處。

填埋：填埋是一種常見(jiàn)的處理方式，但會(huì)占用大量土地資源。隨著鉆井作業(yè)的不斷進(jìn)行，廢棄物數(shù)量不斷增加，填埋場(chǎng)的需求也越來(lái)越大，這給土地資源帶來(lái)了巨大壓力。而且，填埋的廢棄物中的有害物質(zhì)可能會(huì)隨著時(shí)間的推移滲透到土壤和地下水中。例如，廢棄鉆井泥漿中存在的有害物質(zhì)，如各種類型的廢棄油料、有機(jī)與無(wú)機(jī)鹽、重金屬元素等，一旦進(jìn)入土壤和水源，會(huì)影響水質(zhì)的 pH 值，造成土壤不可逆的板結(jié)、土壤鈣化等問(wèn)題。同時(shí)，鉆井廢泥漿中的氯離子進(jìn)入地表土壤中會(huì)使得土壤變得鹽堿化，土質(zhì)肥力嚴(yán)重下降，抑制多數(shù)植物生長(zhǎng)。此外，填埋的廢棄物還可能在土壤中富集，對(duì)土壤中的大量微生物產(chǎn)生不良影響，使土壤堿化或中毒，若被植被吸收，將會(huì)對(duì)其產(chǎn)生毒害作用，甚至危害人畜等。

堆放：廢棄物的堆放同樣會(huì)占用土地資源，影響土地利用效率。在井場(chǎng)堆放的廢棄物，一旦被雨水浸泡、河流沖刷，就會(huì)對(duì)周圍的土壤、水源、農(nóng)田和空氣造成嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。鉆井廢棄物通過(guò)一系列的化學(xué)生物和物理作用后，將對(duì)土壤、水質(zhì)、生物等環(huán)境生態(tài)造成影響。而且，堆放的廢棄物可能存在易燃易爆等安全隱患，對(duì)人員和環(huán)境造成威脅。廢棄鉆井液自身是一種極為復(fù)雜的分散體系，具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，這種穩(wěn)定性使廢棄鉆井液可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的狀態(tài)，ζ 電位值很高。要想破壞其穩(wěn)定性，就必須加入大量的處理劑使其脫穩(wěn)，這也增加了處理的難度和費(fèi)用。

焚燒：焚燒雖然可以減少?gòu)U棄物的體積，但會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳等溫室氣體，對(duì)環(huán)境造成影響。同時(shí)，焚燒過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生二噁英等有毒有害物質(zhì)，對(duì)大氣環(huán)境和人體健康造成危害。此外，焚燒處理方式的成本較高，需要大量的能源和設(shè)備投入。

三、創(chuàng)新處理技術(shù)的崛起 泥漿不落地處理系統(tǒng)

泥漿不落地處理系統(tǒng)是一種創(chuàng)新的鉆井廢棄物處理方式，具有顯著的工作原理和優(yōu)勢(shì)。其工作原理主要是經(jīng)過(guò)稀釋－絮凝－分離三個(gè)步驟，將廢棄泥漿變成巖石、泥餅和水三部分。具體來(lái)說(shuō)，巖屑通過(guò)水洗、絮凝分離和化學(xué)反應(yīng)處理，可作為鋪路材料回收利用；泥漿中的有害物質(zhì)成分和氯離子被析入水中后，再用真空吸附或擠壓方式脫水制成泥餅；將水中含有的大量有機(jī)無(wú)機(jī)雜質(zhì)，通過(guò)預(yù)處理－反滲透膜處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)眾多。首先，實(shí)現(xiàn)了鉆井環(huán)保裝置撬裝化，如冠能公司的 “泥漿不落地” 系統(tǒng)工藝，改變挖循環(huán)池的傳統(tǒng)做法，利用工藝技術(shù)對(duì)巖屑、廢棄泥漿和巖屑進(jìn)行處理，廢水和部分泥漿進(jìn)行處理后再利用，減少了土地使用量和降低了對(duì)環(huán)境的污染。其次，經(jīng)過(guò)有效無(wú)害化處理的泥漿可重復(fù)再利用，通過(guò)使用 “泥漿不落地” 處理，取消直接挖設(shè)循環(huán)池，不僅減少了土地使用，降低了相關(guān)費(fèi)用，減輕了井隊(duì)工作量，更重要的是新的工藝技術(shù)一旦投入應(yīng)用，泥漿對(duì)環(huán)境的污染將得到進(jìn)一步根治，鉆井施工將更加綠色環(huán)保。此外，該技術(shù)取得了良好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了固體廢物的資源化、無(wú)害化清潔生產(chǎn)，達(dá)到了循環(huán)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境保護(hù)的要求，有效降低了廢棄鉆井液造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；“變小” 的泥漿污水池減小了土地占用面積，為分公司節(jié)約了一定的土地征用費(fèi)；對(duì)比傳統(tǒng)處理方式，此技術(shù)具有費(fèi)用低、效果好等特點(diǎn)，分離出來(lái)的巖屑可達(dá)標(biāo)排放、充當(dāng)鋪路材料、作物栽培土壤等，脫出水可以循環(huán)使用，達(dá)到廢物利用、節(jié)能減排的目的。目前，相關(guān)部門已圍繞工藝流程、固控設(shè)備改進(jìn)、設(shè)備固液分離、液體廢棄物深度處理等分項(xiàng)進(jìn)一步展開(kāi)探討，同時(shí)兼顧配電、防凍、模塊和擴(kuò)展功能，力爭(zhēng)該項(xiàng)技術(shù)盡快成熟，并在各鉆井隊(duì)推廣使用。

隨鉆固化處理技術(shù)

鉆井廢棄物隨鉆固化處理技術(shù)及裝置是一種有效的鉆井廢棄物處理方式。該技術(shù)可以對(duì)廢棄鉆井液進(jìn)行固化處理，達(dá)到環(huán)保要求的副產(chǎn)品可以用來(lái)修建井場(chǎng)及鋪路；對(duì)有效鉆井液可以進(jìn)行篩分處理及回收利用，達(dá)到井場(chǎng)清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排的目的。

河北冠能研發(fā)的鉆井廢棄物隨鉆固化處理技術(shù)及裝置，研制了含有凝聚劑、膠結(jié)劑、助凝劑等的高效固化劑，固化劑能與鉆屑快速水化反應(yīng)并交聯(lián)，將有機(jī)污染物及重金屬沉淀于固化體晶格中，形成具有一定強(qiáng)度和硬度的固體晶格。在此基礎(chǔ)上研發(fā)了基于雙渦旋槳葉攪拌及精確計(jì)量系統(tǒng)的 2 代鉆井廢棄物隨鉆分離與固化裝置，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。經(jīng)檢測(cè)，固化后的鉆屑 COD、PH、鉻、六價(jià)鉻、含鹽量、石油類等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到地方環(huán)保部門的排放標(biāo)準(zhǔn)，固化物具有較高的強(qiáng)度及硬度。固化后鉆屑用于鋪填井場(chǎng)及鋪路，解決了以往固體廢棄物的無(wú)效堆積問(wèn)題，為鉆井廢棄物無(wú)害化處理找到了出路。鉆井液回收利用處理 94 噸，通過(guò)高頻振動(dòng)篩及高速離心機(jī)對(duì)鉆井液進(jìn)行處理，篩分出鉆井液中 5 微米以上的雜質(zhì)，使鉆井液達(dá)到回收利用要求，在滿足減量化處理目的基礎(chǔ)上降低了鉆井液成本 10%。

四、處理技術(shù)的未來(lái)展望

隨著環(huán)保要求的不斷提高和資源可持續(xù)利用的迫切需求，鉆井廢棄物處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出多方面的特點(diǎn)。

資源化利用：未來(lái)將更加注重將鉆井廢棄物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的資源。例如，可以利用廢棄鉆屑生產(chǎn)建筑材料，鉆屑經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后，可用于道路建設(shè)、土壤改良等領(lǐng)域，不僅減少了廢棄物的排放，還為建筑行業(yè)提供了新的原材料來(lái)源。同時(shí)，利用鉆井泥漿制備陶粒也是一種可行的資源化利用方式，陶?？蓮V泛應(yīng)用于建筑工程中，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用。

減量化處理：通過(guò)物理、化學(xué)或生物方法減少?gòu)U棄物的體積是未來(lái)的重要發(fā)展方向。固液分離技術(shù)可以將鉆井廢棄物中的固體和液體分離，減少?gòu)U棄物的總體積?；瘜W(xué)藥劑分解技術(shù)可以使廢棄物中的復(fù)雜物質(zhì)分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)，降低廢棄物的含量。此外，還可以通過(guò)優(yōu)化鉆井工藝，從源頭上減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)減量化處理的目標(biāo)。

無(wú)害化處理：采用適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)，使廢棄物達(dá)到無(wú)害化標(biāo)準(zhǔn)是環(huán)境保護(hù)的必然要求。生物處理技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，利用特定的微生物降解有害物質(zhì)，將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，降低泥漿的毒性。同時(shí)，化學(xué)處理技術(shù)和固化技術(shù)也將不斷改進(jìn)，提高無(wú)害化處理的效果，避免對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害。

智能化監(jiān)控與管理：利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井廢棄物處理的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能化管理。通過(guò)安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廢棄物處理過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，如溫度、濕度、壓力等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)整。智能化管理系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)優(yōu)化處理工藝，提高處理過(guò)程的可控性和安全性。

標(biāo)準(zhǔn)化與法規(guī)制定：制定更加嚴(yán)格的鉆井廢棄物處理標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，規(guī)范行業(yè)行為。明確廢棄物處理的技術(shù)要求、排放標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管措施，推動(dòng)廢棄物處理的可持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)對(duì)廢棄物處理企業(yè)的監(jiān)管，確保其按照標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進(jìn)行處理，防止環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

創(chuàng)新性技術(shù)研發(fā)：針對(duì)鉆井廢棄物的特點(diǎn)，研發(fā)更高效、環(huán)保的處理技術(shù)。例如，開(kāi)發(fā)新型的固化劑和處理設(shè)備，提高固化效果和處理效率。探索新的生物處理方法，提高微生物的降解能力和適應(yīng)性。同時(shí)，加強(qiáng)跨學(xué)科合作，整合不同領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為鉆井廢棄物處理提供更多的創(chuàng)新解決方案。

總之，鉆井廢棄物處理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇。通過(guò)不斷推進(jìn)資源化利用、減量化處理、無(wú)害化處理、智能化監(jiān)控與管理、標(biāo)準(zhǔn)化與法規(guī)制定以及創(chuàng)新性技術(shù)研發(fā)，將實(shí)現(xiàn)鉆井廢棄物的高效處理和資源的可持續(xù)利用，為環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

五、鉆井廢棄物處理的重要性

鉆井廢棄物處理具有至關(guān)重要的意義。首先，從環(huán)境保護(hù)角度來(lái)看，處理鉆井廢棄物可以有效減少對(duì)環(huán)境的污染。鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的鉆屑、泥漿、廢水和廢氣等廢棄物，如果不進(jìn)行妥善處理，會(huì)對(duì)土壤、水源和空氣造成嚴(yán)重危害。例如，廢棄鉆井泥漿中的有害物質(zhì)可能滲透到土壤和水源中，影響水質(zhì)的 pH 值，造成土壤板結(jié)、鈣化和鹽堿化，抑制植物生長(zhǎng)，破壞生態(tài)平衡。同時(shí)，石油等有機(jī)物質(zhì)形成的懸浮油膜會(huì)揮發(fā)進(jìn)入大氣層，污染大氣環(huán)境。

其次，鉆井廢棄物處理有助于提高資源利用率。通過(guò)創(chuàng)新的處理技術(shù)，可以將鉆井廢棄物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的資源。例如，利用廢棄鉆屑生產(chǎn)建筑材料，用于道路建設(shè)、土壤改良等領(lǐng)域；利用鉆井泥漿制備陶粒，廣泛應(yīng)用于建筑工程中。這些資源化利用方式不僅減少了廢棄物的排放，還為建筑行業(yè)提供了新的原材料來(lái)源，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。

最后，鉆井廢棄物處理對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。隨著環(huán)保要求的不斷提高和資源的日益緊張，妥善處理鉆井廢棄物是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的必然要求。通過(guò)采用先進(jìn)的處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢棄物的減量化、無(wú)害化和資源化處理，可以降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，提高資源利用效率，為子孫后代創(chuàng)造更加美好的生存環(huán)境。

一、泥漿循環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

泥漿循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)由多種石油鉆井固控設(shè)備組成的復(fù)雜系統(tǒng)，主要包括鉆井液振動(dòng)篩、真空除氣器、除砂器、除泥器、除砂除泥一體機(jī)、液氣分離器、攪拌器、砂泵、剪切泵、離心機(jī)、電子點(diǎn)火裝置、混合漏斗、射流混漿裝置、泥漿罐等。

泥漿循環(huán)系統(tǒng)具有以下功能特點(diǎn)：

1.箱體外殼均用鋼板壓制成型，外形美觀，強(qiáng)度高。 2.模塊化快速組合設(shè)計(jì)，適應(yīng)于不同型號(hào)、規(guī)格的鉆機(jī)配置需求。 3.完整的泥漿處理設(shè)備組合，適應(yīng)現(xiàn)代各種復(fù)雜鉆井工藝的泥漿處理要求。 4.泥漿循環(huán)系統(tǒng)可按用戶要求設(shè)計(jì)和配置。

二、泥漿循環(huán)系統(tǒng)的作用

泥漿循環(huán)系統(tǒng)在定向穿越及各類工程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1. 攜帶和懸浮鉆屑并排到地表，穩(wěn)定孔壁，降低鉆進(jìn)時(shí)所需的扭矩和推拉力，冷卻和沖洗孔底鉆具。 在定向穿越過(guò)程中，泥漿就如同定向鉆井的 “血液” 一般重要。它能夠攜帶和懸浮鉆屑并排到地表，確保鉆孔的清潔，使鉆進(jìn)過(guò)程順暢無(wú)阻。同時(shí)，泥漿對(duì)孔壁起到穩(wěn)定作用，通過(guò)在樁孔內(nèi)外形成壓差，使得孔內(nèi)泥漿柱對(duì)孔壁形成環(huán)向靜壓，促使泥漿顆粒滲入孔壁，在一定條件下保持滲透平衡，滲入的泥漿黏結(jié)成環(huán)狀滲透圈，有效保護(hù)孔壁，避免滲漏。此外，泥漿還能降低鉆進(jìn)時(shí)所需的扭矩和推拉力，減少鉆進(jìn)阻力。在鉆進(jìn)中，鉆頭旋轉(zhuǎn)并破碎巖層以及鉆具與井壁摩擦?xí)a(chǎn)生大量熱量，而泥漿不斷循環(huán)，將這些熱量及時(shí)吸收并帶到地面釋放，起到冷卻和沖洗孔底鉆具的作用。 2. 在定向穿越中，泥漿被視為定向鉆井的 “血液”，對(duì)泥漿性能要求高，需采取技術(shù)措施控制泥漿的粘度、各種添加劑的配制以及泥漿的壓力和流量。 在定向穿越中，由于穿越距離長(zhǎng)、地質(zhì)條件復(fù)雜，尤其是在粉細(xì)砂層等成孔性差、易沉砂且泥漿漏失率大的地層中，對(duì)泥漿性能提出了很高的要求。泥漿的主要工藝性能是流變性和失水造壁性，現(xiàn)場(chǎng)控制的主要因素包括泥漿的粘度、各種添加劑的配制以及泥漿的壓力和流量。 首先，在基漿配置方面，按照事先確定的試驗(yàn)?zāi)酀{配比，由于水平定向鉆泥漿回收較低，施工過(guò)程中隨時(shí)需要補(bǔ)充大量新配置的泥漿，因此選用造漿率高的優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土配漿，對(duì)保證鉆進(jìn)質(zhì)量和提高鉆進(jìn)速度尤為重要。

其次，在泥漿性能的控制和調(diào)整方面：

1.泥漿添加劑：為保證泥漿具有良好的流變性、高攜砂性、固壁和潤(rùn)滑性能，在配出基漿的基礎(chǔ)上，再按基漿重量的 2 - 4‰比例加入各種泥漿添加劑，如增粘劑、固壁劑和潤(rùn)滑劑等。 2.粘度控制：根據(jù)穿越段地層情況，在鉆導(dǎo)向孔階段，泥漿粘度控制在 60 - 65S；在預(yù)擴(kuò)孔和回拖階段泥漿粘度提高 5 - 10S，即達(dá)到 65 - 70S。實(shí)際使用過(guò)程中，泥漿的配比隨地層不同而隨之變化，并選用不同的添加劑。 3.各階段泥漿性能調(diào)整：為保證鉆屑攜帶和孔眼清潔，控制泥漿的失水，防止塌孔，需增大固壁劑、增粘劑含量；要及時(shí)提高潤(rùn)滑劑劑量，適當(dāng)降低粘度和切力，保證泥漿的流變性能良好，使鉆屑順利返出地面，增強(qiáng)泥漿的潤(rùn)滑性，減小鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)及推進(jìn)阻力；為增強(qiáng)泥漿的造壁性能，防止孔壁塌陷，防止縮徑，需增大固壁劑、增粘劑劑量；為提高泥漿的潤(rùn)滑性，降低摩擦阻力，增強(qiáng)攜屑效果，需提高增粘劑和潤(rùn)滑劑劑量，潤(rùn)滑劑劑量可增至基漿重量的 10‰。 再者，在泥漿壓力和流量的控制方面，定向穿越泥漿壓力和流量的控制原則是高流量、低壓力，通過(guò)調(diào)整高壓泥漿泵的檔位和轉(zhuǎn)速、泥漿噴嘴的直徑和數(shù)量、控制鉆進(jìn)和回拉速度等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 最后，在泥漿的攪拌混合和回收方面： 4.在擴(kuò)孔和回拖期間，往往需要補(bǔ)充大量的泥漿，增加泥漿循環(huán)管路長(zhǎng)度，相對(duì)延長(zhǎng)了膨潤(rùn)土及添加劑的熟化、混合時(shí)間，確保了泥漿的性能達(dá)到既定要求。 5.安裝泥漿循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)回流泥漿的篩選處理，使回流泥漿循環(huán)使用，一可更有效地保證泥漿的供應(yīng)量；二可減少環(huán)境污染。