江汉石油工程公司环保技术服务公司 刘鹏

涪陵页岩气示范区是国内首个大型页岩气田，在四川省有长宁-威远页岩气示范区，2019年2月19日中国石化集团公司在川召开了“川渝地区页岩气钻完井提速提效提产现场推进会”，一直以来川渝地区页岩气开采都是中国页岩气开采的主力军。川渝地区对页岩气开采过程中产生的油基岩屑进行了清洁生产技术探索和应用，正在进行“减量化、无害化、资源化”研究，经过几年的努力取得了较好的效果。

四川地区页岩气储量丰富，页岩气资源量和可采资源量居全国第一。四川省以页岩气为主的天然气开采已成为我国能源安全的重要支撑。四川省提供了帮扶等保障措施，多次组织专家和工作人员前往乐山绿之峰、广阳环保、珙县华洁、内江瑞丰等油基岩屑专业处理公司进行现场帮扶，帮助企业快速找准问题，少走弯路，加快项目建设和取证进度，实现四川省油基岩屑利用处置能力快速提升。近期，四川省新增油基岩屑综合利用单位3家，新增利用能力20万吨/年。截至目前，四川省油基岩屑利用处置总能力增至78万吨/年，是第一轮央督时的6.3倍。

一、含油污泥、油基岩屑和剩余固相介绍

含油污泥是一个范围非常大的术语，不同出处的定义可能有所不同，如在《陆上石油天然气开采行业危险废物环境管理指南》征求意见稿中，含油污泥就没有包括油基钻屑等物质。在《油气开采含油污泥综合利用后剩余固相处置利用技术标准》中，含油污泥是指页岩气开采过程中以矿物油为连续相配置钻井泥浆用于油气开采钻井作业过程中产生的废弃钻井泥浆及岩屑。本文指的是后者。

油基岩屑也称作含油岩屑和油基钻屑，定义是以矿物油为连续相配制钻井泥浆用于石油和天然气开采所产生的钻井岩屑。本文中的油基岩屑属于上述含油污泥中的一种。

剩余固相指含油污泥综合利用过程中产生的固态物质。油基岩屑通过热脱附进行综合利用后产生的固相就是一种剩余固相，在川渝地区称作油基灰渣或者含油灰渣，在新疆拜城称作还原土。

二、含油污泥危害介绍

油基钻屑是在油气田钻井过程中产生的，含有石油类、重金属、碱性盐等毒性物质和机乳化剂、加重剂和絮凝剂等剧毒性物质的废弃岩屑。油基钻屑主要指页岩气开发水平段钻井施工时油基泥回收利用过程中产生的含油钻屑，该类废弃物由基油（一般为O#柴油或者白油），钻井液添加剂、亲油胶体（主要为有机土、氧化沥青、亲油褐煤粉等）、石灰和加重材料等组成[1]。

油基钻屑是进入国家危险废物名录的危险废物。油基钻屑含有萘、荧蒽、二苯并[a,h]蒽、芴、苯并[k]荧蒽、蒽、苯并[a]芘、苯并[a]蔥、菲等可致癌多环芳烃类化学物质，这些多环芳烃类化学物质难以被降解，易导致肺癌、皮肤癌和胃癌等疾病[2]。这些物质也会影响动物，如鱼类，虫类等生物的生殖发育，可能导致生物种类、生物密度及生物量下降[3]。油基钻屑还含有钡、铬、铜、镍、锌、铅等多种重金属元素，吸入一定量有害物质，将影响人体皮肤、肺等多个器官的正常功能[4]。油基钻屑长时间露天堆放时，污染将随大气循环扩散到更广大的区域。总之，未经处理的油基钻屑将会对周围环境带来严严重的污染，给当地民众的生产生活带来巨大危害，必须对其进行有效处理。

三、含油污泥综合利用

目前，四川省正在使用的含油污泥综合利用技术技术主要有化学热洗、燃料化、热解、蒸汽喷射、常温溶剂萃取和微生物修复等，这些工艺主要被用于含油量为5%至30%的含油污泥的资源化回收利用，大部分为钻采公司在井场进行综合利用。

针对含油量小于5%特别是含油量小于2%的含油污泥，目前四川省主要采用回转窑高温焚烧、水泥窑协同处置、高温裂解后焚烧残渣作为水泥添加原料、固化-填埋、气浮（热浴）-萃取技术等进行处置利用，大部分危废处置企业使用以上技术进行含油污泥的处置利用。

重庆涪陵区焦石镇是重庆市进行油基岩屑处置的关键地点，以前有七个处理站，目前只剩两个油基岩屑处理站，位于涪陵页岩气国家级示范区，对油基岩屑采用热脱附技术。

（一）固化填埋

固化填埋是将含油污泥进行固化处理后进入危险废物填埋场进行填埋处理。固化填埋能较大程度地降低含油污泥中有害有机物和一些离子对土壤的污染，减少了含油污泥对环境的影响和危害。但固化处理后的废物综合利用率较低，必须征用土地进行安全填埋，从而使土地的再利用价值降低。该技术的缺点也很明显，并没有从根本上解决无害化问题，反而处理中使用的固化药成本高、占地面积大、污染隐患没有根本消除，因此只有在处理量少时考虑选用。

四川省危险废物处置中心包含固化填埋内容的项目都有一定数量的含油污泥填埋，对于固化填埋场的建设，四川省可以借鉴新疆的经验。

（二）焚烧

焚烧是指含油污泥在有过量氧和助燃剂存在的条件下完全燃烧，从而实现减量化和无害化的过程，焚烧设备包括回转窑和流化床焚烧炉等。一般来说，为了避免焚烧产生二次污染，焚烧处理需要严格控制一系列参数，如焚烧炉温度应大于或等于1100℃、停留时间应大于2s等。

含油污泥经焚烧处理后，许多有机物会被直接去除，体积会大幅度缩小，从而实现减量化和无害化。但该方法对处理温度以及回收装置的密闭性要求很高，燃烧残留物、逸出的气体污染物等需要配套系列的烟气净化和除尘设备，进料前需要对含油污泥进行脱水处理，成本也会相应增加。

四川省建设的危险废物处置中心基本上以回转窑焚烧炉为主体设备，持证企业有成都兴蓉、攀枝花中节能、内江瑞丰公司等公司，这些公司使用了该类工艺。

（三）水泥窑协同处置

水泥窑协同处置是一种新型危险废物处置方法，是将含油污泥替代部分原料，利用水泥窑在进行水泥熟料生产的同时实现对含油污泥减量化和无害化处置的过程。该方法既能有效消除危险废物的有害成分，也能免除残渣的填埋需求，处置成本相对低廉。

水泥窑协同处置一方面对入窑含油污泥有一定的要求，包括其组成成分和稳定性，重金属以及氯、氟、硫等有害元素的含量等。同时，水泥窑协同处置同样需要对产生的废气等污染物进行处理，而生产的水泥产品也需要符合硅酸盐水泥相关质量标准以及固体废物相关标准。

四川省已在德阳一原环保、利森水泥进行水泥窑协同处置含油污泥试点，该试点采取分散联合经营模式，已开始了持证经营活动。四川省还将有三到四家协同处置企业取得资质，如广元海螺创业、内江星船城水泥等企业。

（四）高温裂解

高温热解是在无氧或缺氧条件下对含油污泥进行高温分解的一种处理技术，温度比热脱附工艺高，含油污泥中石油类物质的热解过程会通过断链反应和脱氢反应将较大分子的烃类转化为较小的分子，从而实现减量化和无害化。

热解过程会产生废气和固体废物等污染物，目前四川省的含油污泥热解处理一般是将热解残渣作为水泥添加原料，将热解过程作为水泥窑协同处置的前置工艺。该工艺是将热解废渣按1∶6的比例将废渣与钢渣等进行混合，随后运至水泥厂作为水泥原料加以资源化利用。使用热解与水泥窑协同处置工艺的联合技术处置，可以去除危险废物的有毒有害成分，还可以充分利用残渣的资源属性，同时还有效解决了残渣的处理处置问题。四川省现有持证企业中，内江瑞丰环保公司使用该类工艺[5]。

（五）气浮（热浴）-萃取

该工艺是将含油污泥加入搅拌池中，并在搅拌池内加入一定量的热水、表面活性剂，经电加热搅拌混合，从而将含油污泥中的油类物质溶解于溶液中，通过振动筛、离心机分离等方式回收高性能矿物油。萃取工艺回收的大部分高性能油可以直接外售给天然气、石油钻井平台，实现了含油污泥中可回收油相的回收利用。经回收可利用油相后的剩余固相，其含油量一般小于1%，但按照目前的处置要求，该类剩余固相仍需按照危险废物进行处理，处置费用较高。宜宾华洁环保公司使用了该类工艺[6]。

（六）热脱附

热脱附是在无氧条件下通过直接或间接加热的方式将油基钻屑中的柴油蒸馏，使油基钻屑中的挥发性油分主要是柴油挥发，难挥发的油分及有机污染物发生热分解，挥发的油汽经冷凝后回收利用，实现钻屑与基础油分离。按照加热方式的不同，分为燃料加热、电加热、微波加热等。主要目的是回收油进行资源化利用，目前的剩余固相油基灰渣采用的是水泥窑协同处置[7]。

重庆涪陵区焦石镇两个处理站对油基岩屑采用的是热脱附技术，都是采用天然气燃烧加热。一号站属于江汉环保，目前有一套热馏炉和即将投产的六套旋转炉，二号站属于无锡胜清环保科技有限公司，目前有一套熔盐炉和几套旋转炉。热馏炉和熔盐炉都属于连续进料的热脱附装置，旋转炉是间歇式热脱附装置。两个处理站位于涪陵页岩气国家级示范区，虽然设备不同，但都是采用热脱附工艺对油基岩屑进行处置利用，对分离出的热脱附油进行回收利用，废水经处理后回用于压裂，含油灰渣目前进入水泥窑处置利用，实现了油基岩屑的安全处置与资源化利用。

（七）技术对比

对川渝地区六类综合利用技术优缺点进行对比分析见表1，简单对比了一些优缺点，提到了川渝地区的一些典型企业，以及备注了几项处理工艺发展情况。六种技术都各有其特点，后三类技术能够回收油，但是投资和耗能较大，需要结合地区以及经济发展情况选择处理工艺。

表1 川渝地区六类综合利用技术分析表

四、剩余固相资源化利用

经处理和综合利用后的含油污泥剩余固相还被用于铺设井场和通井道路，作为工业生产原料，用于制砖、制水泥以及作为混凝土掺配料等进行处置利用。四川省制定了地方标准《油气开采含油污泥综合利用后剩余固相处置利用技术标准》征求意见稿，目前四川省正在推进含油污泥剩余固相的资源化利用[8-9]。

目前油基灰渣和油基岩屑都能进行水泥窑协同处置利用，但是潜在价值可能有所降低，产业化情况如四川亿隆环保科技有限公司等企业将油基岩屑制成了水泥熟料。将油基灰渣铺设井场和制备免烧砖，虽然工艺简单、成本低，但是产品中仍含有机污染物，存在环境污染性。将油基灰渣制成烧结砖，能够去除有机物，固结重金属元素，但是能耗高、产品附加值低。江汉油田企业标准 Q/SH3140 0154—2017《 页 岩气田钻屑资源化利用技术要求》的制定早已明确了涪陵等地区油基钻屑和灰渣资源化利用的方向和标准[10-12]。

目前大宗固废制备陶粒具有很大的市场，探索将油基岩屑灰渣制陶粒的研究，特别是制压裂支撑剂的研究将更具有发展潜力，研究成功将会使油气田开采形成一个物料循环过程，对生态环境具有积极影响，符合绿色发展理念。

五、结论与展望

含油污泥不仅是一种会污染环境、含有大量有毒有害成分的物质，同时也含有大量原油，是一种可利用的资源。目前川渝地区含油污泥的综合利用技术已经基本做到无害化、减量化，但是相应的处理工艺仍需进一步发展。

新的资源化利用技术要想产业化还有许多工作要做，首先要解决二次生产中的污染问题，要开展新技术相关产品的质量和环境的综合评价，产品在使用过程中需要环境跟踪监测评价，目前剩余固相没有进入危险废物豁免清单，但是在资源化利用过程中可以申请豁免，尽量避免走先鉴定再利用的道路，并且新技术产业化发展可能对水泥厂的市场有冲击，因此后期需要更加明确有利的政策依据。

总之，含油污泥和剩余固相资源化是环保发展的大势所趋，企业需要考虑进一步改造、升级现有工艺，打破局限性。研究人员需要加强资源化利用基础研究，尽可能提高附加值，使其产品更有竞争力。