李歷(中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部上海作業(yè)公司,上海)
海上鉆井平臺鉆屑處理與遠(yuǎn)距離輸送
李歷(中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部上海作業(yè)公司,上海)
隨著近年來,社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,海上事業(yè)得到了迅速發(fā)展,海洋高質(zhì)量油鉆、海洋環(huán)保成為新時(shí)期工作的重點(diǎn)。本文在基于海上鉆屑流變特征的基礎(chǔ)上,對海上鉆井平臺鉆屑處理技術(shù)以及遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)進(jìn)行了分析與簡述,以供參考。
海上鉆井;鉆屑處理;遠(yuǎn)距離輸送
海上鉆井平臺是實(shí)現(xiàn)海洋資源利用的重要基礎(chǔ)平臺,近年來隨著科學(xué)技術(shù)、化工技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,海上鉆井工藝技術(shù)以及鉆井平臺體系等到了不斷的完善,加之科學(xué)發(fā)展觀念的提出,鉆屑處理與輸送處理技術(shù)的研究成為人們關(guān)注的重點(diǎn)??茖W(xué)有效的海上鉆屑處理與遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)的應(yīng)用對提升工作效率、降低運(yùn)輸成本,促進(jìn)海洋油氣鉆井經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升具體重要意義。
由于海上鉆屑具有流體性質(zhì),因此在海上鉆屑處理與遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)與實(shí)踐應(yīng)用中應(yīng)明確認(rèn)知到海上鉆井鉆屑的流變特性,并依據(jù)其所具有的特性進(jìn)行目的性、實(shí)效性處理。
(1)基本流型 ①牛頓流型。牛頓流型是牛頓流體中的一種重要表型形態(tài),用流變曲線表示,則呈“過原點(diǎn)直線”狀。其中基于平行液層上的平行應(yīng)力(簡稱“剪切應(yīng)力”表示為“τ”)與剪切速率(dv/dx)呈正比例關(guān)系。因此,在微小力度的作用下就可形成流動(dòng),而其所呈現(xiàn)出的液體粘度則不會(huì)形成一定的變化。②塑性流型。在海上鉆屑的流體中,塑性流型的形成需存在一定的條件,即當(dāng)剪切應(yīng)力超出既定范圍(極限靜切力,簡稱“凝膠強(qiáng)度”表示為“τs”)后,形成的一種流體形態(tài)。當(dāng)剪切應(yīng)力超過τs時(shí),液體將會(huì)被不均勻剪切,液體粘度值隨之加大,當(dāng)達(dá)到一定程度,即剪切所具有的結(jié)構(gòu)分散速度與塑性液體恢復(fù)程度相統(tǒng)一或大于結(jié)構(gòu)恢復(fù)速度后,液體粘度不在隨剪應(yīng)力的增加而變化,曲線圖上表現(xiàn)為直線狀,可用賓漢公式:τ=τd+η·dv/dx方程表示。③假塑性流型。假塑性流型又被稱為“準(zhǔn)塑性流體”,在極小的剪切應(yīng)力的作用下,就可產(chǎn)生流動(dòng)性,且隨著剪切應(yīng)力的不斷加大,液體粘度也隨之加大。在流型曲線中呈經(jīng)過原點(diǎn)并趨向于水平剪切應(yīng)力的曲線狀態(tài)??捎霉溅?K(dν/dx)n表示(其中K為“稠度系數(shù)”、n為“流型指數(shù)”)。
(2)處理技術(shù) 在海洋鉆井平臺中,對鉆屑廢棄物的處理,其前提條件皆是對海洋鉆井廢棄液體進(jìn)行固液分離,用以提升管道運(yùn)輸整體效率,降低單位輸送量,從而解決海洋油氣井污染問題。據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與資料整合發(fā)現(xiàn),現(xiàn)階段常用的固液分離處理技術(shù),主要有“真空過濾脫水工藝技術(shù)”、“重力濃縮脫水工藝技術(shù)”、“壓濾脫水工藝技術(shù)”、“污泥焚燒工藝技術(shù)”以及“污泥干化工藝技術(shù)”等等。由于海上鉆井用液屬于非牛頓流體,其廢棄物鉆屑外,多以化學(xué)添加劑、無機(jī)鹽、化工油、粘土等為主,透水系數(shù)相對較大,因此在進(jìn)行實(shí)際鉆屑處理時(shí),需利用機(jī)械設(shè)備,輔助添加劑進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)固液分離、清除處理。
(1)軟管泵輸送 軟管泵是通過增加泵內(nèi)的壓力,輸送流體,應(yīng)用于機(jī)械,根據(jù)其工作原理,它分為兩類,一類是動(dòng)力式泵,另一類是容積式泵,前者又被稱為葉片式泵,用葉片旋轉(zhuǎn)生成動(dòng)力,并把動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量,促使?jié){體流動(dòng),增加漿體的動(dòng)能與壓力,最后利用壓出室,把產(chǎn)生的動(dòng)能變?yōu)閴毫δ?;后者是利用漿體的密封,發(fā)現(xiàn)空間容積的變化規(guī)律,使產(chǎn)生的能量具有周期性,并把能量傳給漿體,增加其壓力,并讓漿體流出。
海上鉆井平臺建設(shè)后,會(huì)出現(xiàn)很多廢棄物,包括鉆屑等,用振動(dòng)篩除后,液態(tài)的廢棄物會(huì)重新回收,膏狀物體則會(huì)進(jìn)入鉆屑池。軟管泵共設(shè)置了兩端,一端插在鉆屑池中,另一端會(huì)連接平臺附近的大型的儲存罐。
其優(yōu)勢是:為無機(jī)械密封,有較強(qiáng)的自吸能力,可以自行清理;沒有安裝泵閥,不會(huì)出現(xiàn)輸送時(shí)泄露、氣阻的問題,工作現(xiàn)場干凈;結(jié)構(gòu)簡單,可用于多個(gè)工作場合與多種傳輸物質(zhì);每個(gè)泵頭可以連接數(shù)個(gè)軟管,同時(shí)傳輸多種物質(zhì)。其劣勢是:泵使用的時(shí)間長短由軟管的彈性決定,可能會(huì)縮短使用壽命;其會(huì)按照脈沖式的工作方式工作,讓軟管與泵體震動(dòng)。
(2)濕噴鉆屑 濕噴法最初是用于混凝土的輸送,防止出現(xiàn)較大的粉塵。初始階段,混凝土?xí)x擇干噴法,利用風(fēng)壓把物料推到噴嘴處,注入一定水量,讓其噴出,但因?yàn)轱L(fēng)壓較高,物料流速過快,會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊,容易回彈。干噴帶來的困擾是,有較高的粉塵濃度,污染環(huán)境。
由此,衍生出了濕噴技術(shù)。即它會(huì)使用兩個(gè)罐體,上下排列,中間用設(shè)施固定,隨著上面罐體的攪拌,處于下方的罐體噴射,主要用于傳送已經(jīng)固液分離的鉆屑。分離后的鉆屑流動(dòng)性較差,會(huì)粘附在罐的內(nèi)壁,需要定期清理,且其體積較大。所以為了進(jìn)一步縮小鉆屑的體積,便于輸送,技術(shù)人員會(huì)使用旋風(fēng)氣流干燥器,進(jìn)一步把鉆屑的液體從周圍的濾網(wǎng)分離出去,從側(cè)面排除,實(shí)現(xiàn)再分離,讓物料的干燥程度達(dá)到99%,質(zhì)量變?yōu)樵械?.67%,減輕了輸送的壓力。
其優(yōu)勢是:輸送結(jié)構(gòu)簡單,中途只會(huì)經(jīng)過輸送管道,減少了一次性投資,主要用于長距離的輸送;有多個(gè)輸送線路可供選擇,線路布置靈活,不會(huì)給輸送帶來阻礙;使用的部件較少,便于操作,且可以使用自動(dòng)化技術(shù),管理員的管理工作減少。
總而言之,海上鉆井平臺鉆屑的處理與遠(yuǎn)距離輸送,需了解鉆屑的基本流型,選擇處理技術(shù),優(yōu)化對鉆屑的處理,為遠(yuǎn)距離輸送提供便利。同時(shí),遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)包括軟管泵輸送與濕噴鉆屑等,可有效實(shí)現(xiàn)鉆屑的固液分離,并利用壓力遠(yuǎn)距離傳輸。
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