國外許多著名石油設備制造企業目前都已具備整套鉆井巖屑處理設備的制造能力,并形成規模產業,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備進行脫干處理,使巖屑含油量達到排放標準,排放的標準可能會受到經濟因素的制約,但更多的情況下會受到當地環境法規的制約,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。脫干后的巖屑經過固化處理后,再采用微生物法、物理法、混 合法等方法進行無害化處理 。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量分數可達2%～4%,占總排放量的85%,處理后的液相通過下 一級離心機處理后,排出的巖屑原油質量分數達15%,占總排放量的15%,綜合巖屑原油質量分數可達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,能夠實現直線和平動橢圓2種振動軌跡,可在不停機的狀態下通過控制箱的按鈕調節運動軌跡,油基鉆井液經干燥篩處理后的巖屑原油質量分數可降低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,需要再經過2級離心機凈化處理,處理后的巖屑原油質量分數可達到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,處理過的固體原油質量分數低于1%。 目前,巖屑熱分餾法在一些發達國家應用比較廣泛,多為專業處理廠應用。基于運輸及熱分餾工藝要求,巖屑需要進行預脫水處理(可使用干燥篩脫干法),將含水質量分數控制在40%以內,巖屑通過進料系統進入燃燒室進行高溫加熱,加熱過程產生的蒸汽經過過濾器、多級熱交換器后再利用 油水分離器進行油水分離,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 的固相物質可用于填海或工程用材料。

 

  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。直接加熱式干燥時熱風與巖屑直接接觸,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;間接加熱式干燥過程中巖屑與熱風被固體壁面分開,互不接觸,換熱機理是傳熱過程,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。直接加熱干燥的優點是熱阻較小,干燥速率高,為較多處理廠應用。缺點是熱風混入巖屑的揮發氣體,導致廢氣處理量大;間接加熱式和輻射加熱式干燥的優點是廢氣處理量小,缺點是效率低。

 

  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空間受到限制,螺旋輸送器不能直接和造漿系統連接時。

 

  螺旋輸送器是將鉆井廢棄物從一個地點傳送到另一個地點的安全有效設備,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,分為無軸式和有軸式2種,殼體選用耐磨材質,使用壽命長,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)。通過罐里的攪拌器 和經過特別改進的研磨離心泵,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,將粉碎的顆粒進行篩分,或者巖屑在進入造漿罐前也可用研磨泵進行處理,以使固體顆粒達到要求的標準;儲存罐用來儲存來自于造漿罐的水漿,并與巖屑回注泵聯接。

 

  回注泵組 回注泵通常采用哈利伯頓HT-400或SPM600固井泵。可根據現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。