國外廢棄鉆屑處理技術調研

湯 超 由福昌 吳 江

（1.長江大學工程技術學院石油資源系，湖北 荊州，434023；2.荊州嘉華科技有限公司，湖北 荊州，434100；3.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 ，524057）

鉆屑是指鉆井過程中被鉆頭破壞、經(jīng)泥漿循環(huán)系統(tǒng)攜帶到地面的地層巖屑。它是鉆井過程中主要的廢棄物，其產(chǎn)生伴隨著廢棄鉆井液。若直接排放，會對環(huán)境造成很大的威脅。隨著鉆井過程中使用鉆井液添加劑種類和數(shù)量的增加，其對環(huán)境的危害也隨之增加。

1 國外廢棄鉆屑排放的相關法律法規(guī)

隨著時代的發(fā)展，對廢棄鉆屑隨意排放給環(huán)境帶來的危害和影響，已經(jīng)引起世界各個環(huán)保組織、石油工業(yè)界及公眾的普遍關注和重視。為了限制廢棄鉆屑的排放，世界許多石油生產(chǎn)國紛紛制定相應的法律法規(guī)，嚴格限制鉆屑的排放，減少廢棄鉆屑對環(huán)境的威脅［1］。

1.1 美國的法規(guī)

在石油環(huán)境保護領域，美國［2］最具有代表性。對于廢棄鉆屑，美國針對不同的地域出臺了不同的法規(guī)，見表1。

1.2 加拿大的法規(guī)

在對廢棄鉆屑的排放標準中，加拿大最關注的是廢棄鉆屑的含油量和生物毒性。鉆屑的含油量不得超過30%，還要提供鉆井液添加劑的相關數(shù)據(jù)［3］。

表1 美國含油鉆屑相關法律法規(guī)摘要

1.3 英國的法規(guī)

英國禁止任何有毒和生物難以降解的有機物排放到海里，也禁止含有重金屬物質的鉆井廢棄物排放到海里。

1.4 挪威的法規(guī)

挪威的廢棄鉆屑排放標準是以生物毒性衡量的，只要是通過生物毒性實驗，所有類型的廢棄鉆屑都可以排放。

2 國外廢棄鉆屑的處理技術

2.1 廢棄鉆屑的熱解吸處理

熱解吸［4，5］指的是將廢棄鉆屑加熱直至達到或適當超過廢棄鉆屑中的水和油的蒸餾溫度，然后保持這一溫度不變，收集蒸汽，并把水蒸汽和油蒸汽分離，冷凝。待廢棄鉆屑中污染物都蒸發(fā)后，得到清潔的固相。

1999年初，Brandt的第一套熱解吸處理裝置就參與的BP公司在哥倫比亞的商業(yè)應用。這套裝置目前還在使用，累積已處理的超過159000m3鉆屑。2002年，Brandt制造了第二套熱解吸處理裝置，并將其用于埃及。2003年制造了第三套裝置用于玻利維亞，2004年制造了第四套裝置用于尼日利亞。在最近的10年中，Brandt共有9套熱解吸裝置已處理了超過500000t的油基鉆屑，地點遍及5大洲。

當然，該方法在處理油基鉆屑時也暴露了一些問題。首先是粉塵，熱解吸使鉆屑顆粒隨著油、水從鉆屑孔隙中的蒸發(fā)而變成粉塵。其次是廢氣，所產(chǎn)生的廢氣必須處理，以避免其污染空氣。最后還有噪聲，該裝置在遠離大多數(shù)居民區(qū)的化工區(qū)運行，但也有居民抱怨噪聲太大［6］。

2.2 閉式鉆屑清除系統(tǒng)

為了應對嚴苛的海洋環(huán)保要求，美國Clyde Materials Handling公司研制出一種新型海上閉式鉆屑清除系統(tǒng)。這種閉式鉆屑清除系統(tǒng)由一臺鉆屑風送器和若干ISO泵組成，ISO泵既可作為儲罐又可作為輸送泵使用。它占用平臺甲板空間小，作業(yè)安全可靠，使用方便。由于采用全封閉式，能對環(huán)境起到良好的保護作用。該系統(tǒng)能完全滿足海上鉆井平臺鉆屑清除作業(yè)的要求。

但該系統(tǒng)并不能處理鉆屑，只是一種將鉆屑從海上鉆井平臺輸送到鉆屑處理廠的完美的輸送方式而已［7］。

2.3 廢棄鉆屑用作建筑材料

巴西石油公司的 R.L.C.Vaqueiro和J.T.Araruna Jr等［8］進行了將廢棄鉆屑按一定比例加入到黏土中壓實燒磚的實驗。并對燒好的磚塊進行了拉力和彎曲度測試。實驗結果顯示：廢棄鉆屑加入到黏土中燒結，制造磚塊和瓦片是完全可行的。

2.4 廢棄鉆屑用做燃料

英國BP石油公司［9］最先將廢棄油基鉆屑作為燃料用于諾丁漢郡的火力發(fā)電站，并取得了成功。另外、蘇格蘭地區(qū)的最主要的兩個火力發(fā)電站，Longannet和Cockenzie。也已經(jīng)逐步接受了垃圾衍生燃料。

2.5 土地耕作法處理廢棄鉆屑

西方國家很早就進行了土地耕作法處理廢棄鉆屑的實驗。在美國俄克拉荷馬州東南部，美國石油公司的 G.W.Barker，K.W.Armstrong和 T.J.Adamson［10］進行了耕作法處理柴油基鉆屑的中試試驗，在209天的研究期內，鉆屑含油量降低了89.5%。并且實驗區(qū)內重金屬等指標都在限制范圍內。種子萌發(fā)實驗結果表明，耕作的土地可在180天內恢復。在法國，A.Ladousse和 C.Tallec［11］進行了耕作法處理油基泥漿和鉆屑的實驗。實驗結果表明，土壤自然生物降解碳氫化合物的能力是非常積極的，這種方法能夠很好的替代現(xiàn)有的處理油基鉆屑的方法，如填埋法、化學處理和熱處理法。兩年的實驗結果顯示，油基泥漿和鉆屑中的碳氫化合物生物降解率超過75%，鉆屑對種子的正常發(fā)芽沒有影響，對谷物的產(chǎn)量影響也非常低，并且對谷物進行檢測發(fā)現(xiàn)其中根本沒有石油烴類。

3 結束語

以上介紹的幾種廢棄鉆屑處理方法在國外都進行了大量試驗，且都取得的了顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。此外還有一些處理方法，國外石油公司也正在研究中，如將廢棄鉆屑用于生產(chǎn)水泥、用做瀝青路的鋪路材料［9］等。

［1］向興金，易紹金，戴向東，等.海上鉆井廢棄物的法規(guī)與對策［J］.油氣田環(huán)境保護，1996，6（3）：31－35.

［2］Jones，F(xiàn).V.etal：Alternate environmental testing of drilling fluids：an international perspective，SPE 20889.

［3］Bland，R.G.etal：Toxicity of drilling fluids using photobacteria and shrimp bioassays，SPE 16689.

［4］A.J.Murray，SPE，and M.Kapila，SPE，M－I Swaco；G.Fer－rari and D.Degouy，Agip；B.J.Espagne，Total；and P.Handgraaf，Thermtech.Friction－Based Thermal Desorption Technology；Kashagan Development Project Meets Environmental Compliance in Drill－Cuttings Treatment and Disposal.SPE 116169.

［5］Zupan，T.and Kapila，M."Thermal Desorption of Drill Mud and Cuttings in Ecuador：The Environmental and Financially Sound Solution."SPE 61041，SPE International Conference on Health，Safety，and the Environment in Oil and Gas Exploration and Production，Stavanger，Norway，26－28June 2000.

［6］D.Pierce，SPE，C.Gaddis，and B.Wood，SPE，Brandt NOV.Lessons Learned From Treating 500000Tons of Oil－Based Drill Cuttings on Five Continents.SPE 99027.

［7］Closed system moves cuttings from shaker to plant.Drilling Contractor 2001，9－10，36－37.

［8］R.L.C.Vaqueiro，Petrobras，and J.T.Araruna Jr.P.J.M.Pires，Pontifical Catholic U.of Rio de Janeiro.The Use of Drilling Cuttings as Building Materials in Baiano，Brazil.SPE 98550.

［9］Paul W.Page，SPE，Chris Greaves，SPE，BP Exploration Co，Ltd；Rosey Lawson，Shell Expro；Sean Hayes，BMT Cordah Ltd.；Fergus Boyle，Mott Macdonald.Options for the Recycling of Drill Cuttings.SPE 80583.

［10］G.W.Barker，K.W.Armstrong，and T.J.Adamson，Amoco Production Co.Land Treatment of Petroleum Hydrocarbon－Based Drill Cuttings：Pilot Scale Field Study.SPE 24565.

［11］A.Ladousse，C.Tallec，Elf Aquitaine Production，and C.Chaineau TVD，J.F.Vidalie，Total.Landfarming of Drill Cuttings.SPE 35879.