國外鉆井巖屑處理技術(shù)與裝備現狀

  國外許多著(zhù)名石油設備制造企業(yè)目前都已具備整套鉆井巖屑處理設備的制造能力,并形成規模產(chǎn)業(yè),具有代表性的有Brant公司、Swaco公司等,鉆井巖屑處理方法使用比較多的有以下3種。

 

  巖屑脫干法巖屑脫干法是指將巖屑通過(guò)專(zhuān)用設備進(jìn)行脫干處理,使巖屑含油量達到排放標準,排放的標準可能會(huì )受到經(jīng)濟因素的制約,但更多的情況下會(huì )受到當地環(huán)境法規的制約,巖屑排放標準通常被表述為巖屑的原油含量或巖屑上的原油含量。脫干后的巖屑經(jīng)過(guò)固化處理后,再采用微生物法、物理法、混 合法等方法進(jìn)行無(wú)害化處理 。巖屑脫干法主要有以下2種方案。

 

  巖屑甩干機脫干法 巖屑甩干機脫干法適用于油基鉆井液,可用于減少鉆井巖屑液體含量使其達到可直接排放的標準。 Swaco公司VERTI-G巖屑甩干機性能比較成熟,處理后直接排放的巖屑原油質(zhì)量分數可達2%～4%,占總排放量的85%,處理后的液相通過(guò)下 一級離心機處理后,排出的巖屑原油質(zhì)量分數達15%,占總排放量的15%,綜合巖屑原油質(zhì)量分數可達418%。 VERTI-G巖屑甩干機采用上部送料方式,內置高速離心滾筒,最大處理量可達到40t/h,回收的清潔鉆井液可以重新利用,目前已經(jīng)在世界各地成功應用200多口井。干燥篩脫干法 干燥篩脫干法同時(shí)適用于油基鉆井液與水基鉆井液,干燥篩數量可以根據使用情況增減。

 

  Swaco公司MONGOOSE干燥篩具有良好的篩 分、干燥效果,能夠實(shí)現直線(xiàn)和平動(dòng)橢圓2種振動(dòng)軌跡,可在不停機的狀態(tài)下通過(guò)控制箱的按鈕調節運動(dòng)軌跡,油基鉆井液經(jīng)干燥篩處理后的巖屑原油質(zhì)量分數可降低50%～60%。由于干燥篩下的鉆井液回收罐中液體的固相含量很高,需要再經(jīng)過(guò)2級離心機凈化處理,處理后的巖屑原油質(zhì)量分數可達到25%,鉆井液可以重新回收利用。MON2GOOSE干燥篩在墨西哥灣及世界各地鉆井隊均有使用。

 

  巖屑熱分餾法 巖屑熱分餾法是處理油基鉆井液和鉆井廢棄物的一種有效方法,處理過(guò)的固體原油質(zhì)量分數低于1%。 目前,巖屑熱分餾法在一些發(fā)達國家應用比較廣泛,多為專(zhuān)業(yè)處理廠(chǎng)應用?；谶\輸及熱分餾工藝要求,巖屑需要進(jìn)行預脫水處理(可使用干燥篩脫干法),將含水質(zhì)量分數控制在40%以?xún)?巖屑通過(guò)進(jìn)料系統進(jìn)入燃燒室進(jìn)行高溫加熱,加熱過(guò)程產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)濾器、多級熱交換器后再利用 油水分離器進(jìn)行油水分離,回收的原油可重新用于鉆井液,或者可以作為系統本身的燃料油,處理過(guò) 的固相物質(zhì)可用于填?；蚬こ逃貌牧?。

 

  巖屑熱分餾法主要設備是加熱爐,根據加熱方法的不同可分為直接加熱式、間接加熱式和輻射加熱式。直接加熱式干燥時(shí)熱風(fēng)與巖屑直接接觸,換熱原理是對流換熱,典型設備有回轉干燥器、帶式流化床干燥器;間接加熱式干燥過(guò)程中巖屑與熱風(fēng)被固體壁面分開(kāi),互不接觸,換熱機理是傳熱過(guò)程,代表設備有轉鼓干燥器;輻射加熱式干燥的換熱原理是輻射換熱,設備有帶式與螺旋式之分。直接加熱干燥的優(yōu)點(diǎn)是熱阻較小,干燥速率高,為較多處理廠(chǎng)應用。缺點(diǎn)是熱風(fēng)混入巖屑的揮發(fā)氣體,導致廢氣處理量大;間接加熱式和輻射加熱式干燥的優(yōu)點(diǎn)是廢氣處理量小,缺點(diǎn)是效率低。

 

  巖屑回注法巖屑回注法是將鉆井廢棄物漿化后注入合適地 層的一種方法。鉆井巖屑通過(guò)研磨和篩分并加入適量的海水,在注入地層前如需要可在水鉆井液中加入適量的稠化劑,選擇合適地層后所有巖屑或污水均可就地排放,減少了運輸及處理費用。巖屑回注系統主要由3部分組成。11311 由螺旋輸送器和文丘里系統組成的巖屑傳輸系統 把巖屑從振動(dòng)篩傳送到巖屑回注系統有2種不同的可選方案,一是利用螺旋輸送器將巖屑從振動(dòng)篩直接送到造漿系統,另外一種是將螺旋輸送器和文丘里系統連接在一起,將巖屑輸送到造漿罐,這種傳輸方法用在因現場(chǎng)空間受到限制,螺旋輸送器不能直接和造漿系統連接時(shí)。

 

  螺旋輸送器是將鉆井廢棄物從一個(gè)地點(diǎn)傳送到另一個(gè)地點(diǎn)的安全有效設備,在國外鉆井隊和海洋鉆井平臺上廣泛使用。Brant公司與Swaco公司螺旋輸送器的性能接近,分為無(wú)軸式和有軸式2種,殼體選用耐磨材質(zhì),使用壽命長(cháng),輸出轉速可以調節,巖屑處理量大。 文丘里系統由收集廢棄物的漏斗和連接到回收罐的管匯2部分組成。巖屑收集到漏斗后,由離心泵用海水在漏斗底部管匯里產(chǎn)生的高壓射流將巖屑帶走,為了防止巖屑堵塞管匯,漏斗里裝有防堵塞裝置,整個(gè)系統也用耐磨性較好的材料制作。

 

  巖屑造漿系統 造漿系統主要由混漿罐、儲存罐和管匯等組成。鉆井巖屑首先被送入混漿罐,罐里預先注有一 定濃度和數量的水(或海水)。通過(guò)罐里的攪拌器 和經(jīng)過(guò)特別改進(jìn)的研磨離心泵,巖屑被粉碎后變成能用泵來(lái)輸送的水漿。如果需要,水漿也可通過(guò)一個(gè)特殊振動(dòng)篩,將粉碎的顆粒進(jìn)行篩分,或者巖屑在進(jìn)入造漿罐前也可用研磨泵進(jìn)行處理,以使固體顆粒達到要求的標準;儲存罐用來(lái)儲存來(lái)自于造漿罐的水漿,并與巖屑回注泵聯(lián)接。

 

  回注泵組 回注泵通常采用哈利伯頓HT-400或SPM600固井泵?？筛鶕F場(chǎng)和注入地層壓力的要求,采用單泵或雙泵組。 選擇回注地層,要把重點(diǎn)放在回注層的評估,例如地層的壓裂幾何形狀,它的長(cháng)、寬、高及時(shí)間,鉆井時(shí)產(chǎn)生的巖屑總量和注入速率,井口注入壓力,套管的爆裂、擠壓變形的極限以及腐蝕性等。