國內(nèi)海上油田油基鉆屑處理現(xiàn)狀及技術(shù)展望

馮 帆 王 超 黃 亮 黃毓祥

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300000）

引言

鉆井過程中不可避免產(chǎn)生巖屑、泥漿等。而陸上作業(yè)者在處理鉆井污物時(shí)通?？梢跃偷靥幚?，在海上鉆井作業(yè)過程中，鉆井返出的巖屑處理一般采取排放、回注或者運(yùn)回岸上處理，其處理經(jīng)濟(jì)性和效果遠(yuǎn)不如陸上鉆井作業(yè)時(shí)那么便捷。海上平臺(tái)鉆屑一般采用回收至陸地處理的方式，傳統(tǒng)的海上回收陸地處理模式由于運(yùn)輸成本高、轉(zhuǎn)運(yùn)速度慢、技術(shù)含量低、安全風(fēng)險(xiǎn)高的弊病越來越明顯，目前海上鉆井廢棄物的處理技術(shù)存在很多問題，如廢棄鉆井液成分復(fù)雜導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)固液分離困難、儲(chǔ)層段鉆屑無現(xiàn)場(chǎng)處理技術(shù)、受作業(yè)空間限制陸上鉆井廢棄物處理成功經(jīng)驗(yàn)無法照搬等。通過分析國內(nèi)海上油田油基鉆屑處理現(xiàn)狀，分析不同鉆屑處理方式的優(yōu)缺點(diǎn)，跟蹤目前國內(nèi)外對(duì)鉆屑快速處置的前沿技術(shù)，對(duì)未來技術(shù)提出展望。

1 國內(nèi)海上油基鉆屑情況分析

目前渤海海域鉆完井廢棄物的作業(yè)模式為“海上回收+陸地處理+部分排放”的模式，廢棄物在海上不進(jìn)行處理，而是全部運(yùn)回陸地處理廠進(jìn)行集中處理。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，渤海海域?yàn)橐患?jí)海域，鉆井時(shí)產(chǎn)生的油基泥漿廢棄物和相應(yīng)的鉆屑是不能直接排海的，在油層中鉆進(jìn)的水基泥漿和油層段的鉆屑也不許向海洋直接排放。當(dāng)前形勢(shì)下，國家環(huán)保要求日趨嚴(yán)峻，在渤海部分區(qū)塊“零排放”的要求下，2016年墾利、曹妃甸、渤中等區(qū)塊5-6月份（魚類產(chǎn)卵期）先后進(jìn)行了全程回收作業(yè)，兩月間回收量超過5000噸，這便導(dǎo)致回收處理費(fèi)用大增，同時(shí)增大了運(yùn)輸、吊裝、巖屑泄漏風(fēng)險(xiǎn)。伴隨國家提高保護(hù)渤海灣生態(tài)環(huán)境的要求以及對(duì)環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，今后所有海上勘探開發(fā)作業(yè)所涉及到的泥漿和鉆屑做到零排放是大勢(shì)所趨。

而在勘探開發(fā)中使用油基鉆屑作為主要介質(zhì)，大部分集中在東海海域和南海海域，比如番禺、恩平、崖城、孔雀亭、麗水36-1等油氣田。全年產(chǎn)生的廢棄油基鉆屑均在千噸以上。如東?？兹竿、B項(xiàng)目（2015.10-2016.2）共有7口井使用油基泥漿，產(chǎn)生的油基廢棄物總量超過4000噸。幾個(gè)油氣田均屬于三級(jí)海域，其對(duì)于油基鉆屑的排放標(biāo)準(zhǔn)目前為含油小于8%后可直接排海。目前東海、南海油基油基鉆屑處理模式為：1）振動(dòng)篩甩出的油基鉆屑通過甩干處理后，液相回用，固相達(dá)標(biāo)排放；2）除砂器、除泥器、離心機(jī)等甩出的油基鉆屑由于顆粒過小，無法通過甩干機(jī)再進(jìn)行分離，只能運(yùn)回陸地集中處理，在陸地采取的處理模式為通過熱解吸方式進(jìn)行，可將鉆屑含油率降至1%左右。但受限于海上平臺(tái)空間及熱能來源限制，熱解析技術(shù)不能應(yīng)用于海上平臺(tái)。

2 油基鉆屑處理難點(diǎn)

2.1 油基鉆屑處理成本過高難題

目前海上油田油基鉆屑甩干處理成本為100萬/口井,且只能處理部分粗顆粒鉆屑；陸地集中處理方式主要為熱解析，該處理成本至少3000元/噸。本課題需解決現(xiàn)有技術(shù)不能完全在線處理的問題，從源頭上降低成本，以節(jié)省大量的運(yùn)輸費(fèi)用及陸地處理費(fèi)用，確保油基鉆屑在三級(jí)海域能夠?qū)崿F(xiàn)平臺(tái)處理、平臺(tái)達(dá)標(biāo)，平臺(tái)排放。

2.2 油基鉆屑線處理方式不能滿足技術(shù)需求

目前的隨鉆甩干油基鉆屑處理技術(shù)只能針對(duì)粗顆粒鉆屑，細(xì)顆粒及油泥還需運(yùn)回陸地集中處理。這便造成同種鉆屑，“不同待遇”，也直接增大了運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)和處理成本。因此需要顛覆現(xiàn)有技術(shù)，研究可以隨鉆處理的技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)海上處理，達(dá)標(biāo)排放。

3 目前油基鉆屑處理技術(shù)分析

國內(nèi)外常用技術(shù)現(xiàn)狀

a、熱解吸法

熱解吸法是將廢棄油基鉆屑注入到能夠提供熱量的密閉減壓系統(tǒng)的解析裝置中，使廢棄的油基鉆屑及其廢棄物中的烴類成分在高溫條件下?lián)]發(fā)，再經(jīng)冷凝后對(duì)揮發(fā)出來烴類進(jìn)行回收。該技術(shù)目前應(yīng)用與北海油田和哈薩克斯坦Koshken油田。油的回收率可達(dá)到92.4%，但是應(yīng)用此法的處理成本較高、高能耗和不安全。

b、溶劑萃取法

溶劑萃取是分離油水混合物或者其它液體混合物的主要技術(shù)手之一。將合適的萃取劑加入到混合液當(dāng)中，由于各種液體具有不同的溶解度,可達(dá)到兩相甚至多相分離的目的。溶劑萃取法是采用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑將廢棄油基鉆井液中的油類物質(zhì)溶解并萃取出來。溶劑萃取法與其它方法相比較易于實(shí)現(xiàn)，更適合處理含油鉆屑油的回收，但存在的主要不足是溶劑揮發(fā)性較大，而且對(duì)安全要求嚴(yán)格，成本高。

c、超臨界流體抽提法

超臨界流體萃取法不但利用了被萃取物和萃取劑間的分子親和力達(dá)到分離的目的，還利用了被萃取物中不同組分其有不同的揮發(fā)度。超臨界流體抽提法是將廢棄的油基泥漿與超臨界流體充分的融和,利用超臨界流體來萃取廢棄油基鉆屑中的含油物質(zhì)，經(jīng)過減壓后的溶劑以及萃取出來的油是可被回收和再利用的。但目前僅處于研究階段，實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用尚有一定距離。

d、化學(xué)破乳法

化學(xué)破乳方法就是用具有破乳作用的化學(xué)處理藥劑加入到廢棄油基泥漿之中，再添加具有協(xié)同或催化作用的助劑，對(duì)經(jīng)破乳后絮凝析出的油進(jìn)行回收。這種方法對(duì)于油基鉆屑的處理效果一般，很少被使用。

e、超聲空化處理技術(shù)

超聲波處理含油廢棄物技術(shù)是利用超聲波輻射的作用對(duì)含油廢棄物中油類物質(zhì)進(jìn)行分離的一種處理方式。其作用原理主要是利用超聲波的聲空化作用使得油類物質(zhì)從固體顆粒表面分離及超聲機(jī)械振動(dòng)促使油顆粒聚集。

f、生物處理法

生物處理工藝目前有地耕法、堆肥法、生物反應(yīng)器法、生物強(qiáng)化法等。生物處理是利用微生物的生命活動(dòng)使石油烴類物質(zhì)降解，最終轉(zhuǎn)化的處理方法。

g、甩干-離心分析技術(shù)

甩干-離心分離技術(shù)的主體設(shè)備為立式甩干機(jī)和臥螺離心機(jī)。將甩干機(jī)和臥螺離心機(jī)結(jié)合，能夠?qū)@井廢物含油率降至3%-5%。但此類方法針對(duì)細(xì)小的鉆屑，如離心機(jī)分離的鉆屑則無法處理。

4 幾種常用油基鉆屑處理技術(shù)對(duì)比及展望

目前國內(nèi)常用技術(shù)應(yīng)用情況：

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海上油田平臺(tái)在線處理油基鉆屑的方法基本為甩干，但此類方法對(duì)細(xì)小的顆粒則不起作用，仍拉回陸地處理。陸地集中處理所采用的熱解吸技術(shù)由于高耗能，只能在陸地實(shí)現(xiàn)，溶劑萃取法由于涉及萃取劑，安全環(huán)保性較差，且萃取劑重復(fù)利用率低。由于油基鉆屑含液較低，化學(xué)破乳法在處理鉆屑上也效果不佳。超臨界萃取劑生物處理法目前僅處于實(shí)驗(yàn)和中試階段，由于其針對(duì)性和對(duì)設(shè)備的要求較高，在海上平臺(tái)實(shí)現(xiàn)也較為困難。

關(guān)于海上油基鉆屑未來技術(shù)發(fā)展，其中超聲空化處理技術(shù)在含油污泥處理方面已經(jīng)有應(yīng)用，超聲清洗處理工藝能使含油污泥達(dá)到，物化處理后泥中含油量≤1%；該工藝在技術(shù)獨(dú)創(chuàng)性，在經(jīng)濟(jì)上合理，并且具有回收原油，降低污染負(fù)荷的巨大社會(huì)效益。該技術(shù)在大慶油田和新疆油田實(shí)現(xiàn)對(duì)含油污泥和含聚油泥的處理技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化研究，研制適于海上平臺(tái)在線處理的油基鉆屑處理技術(shù)及裝備是一條非常理想的技術(shù)路徑。

結(jié)語

綜上，針對(duì)上海、湛江油田油基鉆屑減量化處理需求，通過對(duì)海上油田鉆屑處理現(xiàn)狀及處理技術(shù)在海上油田的適用性分析，針對(duì)油基鉆屑進(jìn)行減量化處理技術(shù)研究，研究出油基鉆屑的現(xiàn)場(chǎng)減量處理工藝，并試制適合海上油田的現(xiàn)場(chǎng)處理裝備，最終解決海上處理與后處理的銜接問題，形成海上油田鉆屑減量化處理技術(shù)。通過對(duì)海上油田鉆屑減量化處理技術(shù)的研究，可以從源頭上減少鉆屑的處理量，通過科技提升可以為作業(yè)者直接降低處理成本。