國外許多著名石油設(shè)備制造企業(yè)目前都已具備整套鉆井巖屑處理設(shè)備的制造能力,并形成規(guī)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專用設(shè)備進(jìn)行脫干處理,使巖屑含油量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),排放的標(biāo)準(zhǔn)可能會受到經(jīng)濟(jì)因素的制約,但更多的情況下會受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境法規(guī)的制約,巖屑排放標(biāo)準(zhǔn)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)行無害化處理 。巖屑脫干法主要有以下2種方案。

 

  巖屑甩干機(jī)脫干法 巖屑甩干機(jī)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(dá)到可直接排放的標(biāo)準(zhǔn)。 Swaco公司VERTI-G巖屑甩干機(jī)性能比較成熟,處理后直接排放的巖屑原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)2%～4%,占總排放量的85%,處理后的液相通過下 一級離心機(jī)處理后,排出的巖屑原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)15%,占總排放量的15%,綜合巖屑原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)418%。 VERTI-G巖屑甩干機(jī)采用上部送料方式,內(nèi)置高速離心滾筒,最大處理量可達(dá)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(yīng)用200多口井。干燥篩脫干法 干燥篩脫干法同時適用于油基鉆井液與水基鉆井液,干燥篩數(shù)量可以根據(jù)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?qū)崿F(xiàn)直線和平動橢圓2種振動軌跡,可在不停機(jī)的狀態(tài)下通過控制箱的按鈕調(diào)節(jié)運(yùn)動軌跡,油基鉆井液經(jīng)干燥篩處理后的巖屑原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)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2級離心機(jī)凈化處理,處理后的巖屑原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)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,處理過的固體原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1%。 目前,巖屑熱分餾法在一些發(fā)達(dá)國家應(yīng)用比較廣泛,多為專業(yè)處理廠應(yīng)用。基于運(yùn)輸及熱分餾工藝要求,巖屑需要進(jìn)行預(yù)脫水處理(可使用干燥篩脫干法),將含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在40%以內(nèi),巖屑通過進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入燃燒室進(jìn)行高溫加熱,加熱過程產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過過濾器、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(tǒng)本身的燃料油,處理過 的固相物質(zhì)可用于填海或工程用材料。

 

  巖屑熱分餾法主要設(shè)備是加熱爐,根據(jù)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。直接加熱式干燥時熱風(fēng)與巖屑直接接觸,換熱原理是對流換熱,典型設(shè)備有回轉(zhuǎn)干燥器、帶式流化床干燥器;間接加熱式干燥過程中巖屑與熱風(fēng)被固體壁面分開,互不接觸,換熱機(jī)理是傳熱過程,代表設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓干燥器;輻射加熱式干燥的換熱原理是輻射換熱,設(shè)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,為較多處理廠應(yīng)用。缺點(diǎn)是熱風(fēng)混入巖屑的揮發(fā)氣體,導(dǎo)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(yùn)輸及處理費(fèi)用。巖屑回注系統(tǒng)主要由3部分組成。11311 由螺旋輸送器和文丘里系統(tǒng)組成的巖屑傳輸系統(tǒng) 把巖屑從振動篩傳送到巖屑回注系統(tǒng)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篩直接送到造漿系統(tǒng),另外一種是將螺旋輸送器和文丘里系統(tǒng)連接在一起,將巖屑輸送到造漿罐,這種傳輸方法用在因現(xiàn)場空間受到限制,螺旋輸送器不能直接和造漿系統(tǒng)連接時。

 

  螺旋輸送器是將鉆井廢棄物從一個地點(diǎn)傳送到另一個地點(diǎn)的安全有效設(shè)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,分為無軸式和有軸式2種,殼體選用耐磨材質(zhì),使用壽命長,輸出轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié),巖屑處理量大。 文丘里系統(tǒng)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,整個系統(tǒng)也用耐磨性較好的材料制作。

 

  巖屑造漿系統(tǒng) 造漿系統(tǒng)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(yù)先注有一 定濃度和數(shù)量的水(或海水)。通過罐里的攪拌器 和經(jīng)過特別改進(jìn)的研磨離心泵,巖屑被粉碎后變成能用泵來輸送的水漿。如果需要,水漿也可通過一個特殊振動篩,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(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn);儲存罐用來儲存來自于造漿罐的水漿,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?jù)現(xiàn)場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、寬、高及時間,鉆井時產(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。