國內海上油田油基鉆屑處理現狀及技術展望

馮 帆 王 超 黃 亮 黃毓祥

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300000）

引言

鉆井過程中不可避免產生巖屑、泥漿等。而陸上作業者在處理鉆井污物時通常可以就地處理，在海上鉆井作業過程中，鉆井返出的巖屑處理一般采取排放、回注或者運回岸上處理，其處理經濟性和效果遠不如陸上鉆井作業時那么便捷。海上平臺鉆屑一般采用回收至陸地處理的方式，傳統的海上回收陸地處理模式由于運輸成本高、轉運速度慢、技術含量低、安全風險高的弊病越來越明顯，目前海上鉆井廢棄物的處理技術存在很多問題，如廢棄鉆井液成分復雜導致現場固液分離困難、儲層段鉆屑無現場處理技術、受作業空間限制陸上鉆井廢棄物處理成功經驗無法照搬等。通過分析國內海上油田油基鉆屑處理現狀，分析不同鉆屑處理方式的優缺點，跟蹤目前國內外對鉆屑快速處置的前沿技術，對未來技術提出展望。

1 國內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，廢棄物在海上不進行處理，而是全部運回陸地處理廠進行集中處理。根據國家有關規定，渤海海域為一級海域，鉆井時產生的油基泥漿廢棄物和相應的鉆屑是不能直接排海的，在油層中鉆進的水基泥漿和油層段的鉆屑也不許向海洋直接排放。當前形勢下，國家環保要求日趨嚴峻，在渤海部分區塊“零排放”的要求下，2016年墾利、曹妃甸、渤中等區塊5-6月份（魚類產卵期）先后進行了全程回收作業，兩月間回收量超過5000噸，這便導致回收處理費用大增，同時增大了運輸、吊裝、巖屑泄漏風險。伴隨國家提高保護渤海灣生態環境的要求以及對環保要求的日趨嚴格，今后所有海上勘探開發作業所涉及到的泥漿和鉆屑做到零排放是大勢所趨。

而在勘探開發中使用油基鉆屑作為主要介質，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。全年產生的廢棄油基鉆屑均在千噸以上。如東海孔雀亭A、B項目（2015.10-2016.2）共有7口井使用油基泥漿，產生的油基廢棄物總量超過4000噸。幾個油氣田均屬于三級海域，其對于油基鉆屑的排放標準目前為含油小于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）振動篩甩出的油基鉆屑通過甩干處理后，液相回用，固相達標排放；2）除砂器、除泥器、離心機等甩出的油基鉆屑由于顆粒過小，無法通過甩干機再進行分離，只能運回陸地集中處理，在陸地采取的處理模式為通過熱解吸方式進行，可將鉆屑含油率降至1%左右。但受限于海上平臺空間及熱能來源限制，熱解析技術不能應用于海上平臺。

2 油基鉆屑處理難點

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。本課題需解決現有技術不能完全在線處理的問題，從源頭上降低成本，以節省大量的運輸費用及陸地處理費用，確保油基鉆屑在三級海域能夠實現平臺處理、平臺達標，平臺排放。

2.2 油基鉆屑線處理方式不能滿足技術需求

目前的隨鉆甩干油基鉆屑處理技術只能針對粗顆粒鉆屑，細顆粒及油泥還需運回陸地集中處理。這便造成同種鉆屑，“不同待遇”，也直接增大了運輸風險和處理成本。因此需要顛覆現有技術，研究可以隨鉆處理的技術模式，實現海上處理，達標排放。

3 目前油基鉆屑處理技術分析

國內外常用技術現狀

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揮發，再經冷凝后對揮發出來烴類進行回收。該技術目前應用與北海油田和哈薩克斯坦Koshken油田。油的回收率可達到92.4%，但是應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手之一。將合適的萃取劑加入到混合液當中，由于各種液體具有不同的溶解度,可達到兩相甚至多相分離的目的。溶劑萃取法是采用低沸點有機溶劑將廢棄油基鉆井液中的油類物質溶解并萃取出來。溶劑萃取法與其它方法相比較易于實現，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性較大，而且對安全要求嚴格，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，經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，實現工業應用尚有一定距離。

d、化學破乳法

化學破乳方法就是用具有破乳作用的化學處理藥劑加入到廢棄油基泥漿之中，再添加具有協同或催化作用的助劑，對經破乳后絮凝析出的油進行回收。這種方法對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

超聲波處理含油廢棄物技術是利用超聲波輻射的作用對含油廢棄物中油類物質進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從固體顆粒表面分離及超聲機械振動促使油顆粒聚集。

f、生物處理法

生物處理工藝目前有地耕法、堆肥法、生物反應器法、生物強化法等。生物處理是利用微生物的生命活動使石油烴類物質降解，最終轉化的處理方法。

g、甩干-離心分析技術

甩干-離心分離技術的主體設備為立式甩干機和臥螺離心機。將甩干機和臥螺離心機結合，能夠將鉆井廢物含油率降至3%-5%。但此類方法針對細小的鉆屑，如離心機分離的鉆屑則無法處理。

4 幾種常用油基鉆屑處理技術對比及展望

目前國內常用技術應用情況：

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海上油田平臺在線處理油基鉆屑的方法基本為甩干，但此類方法對細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由于高耗能，只能在陸地實現，溶劑萃取法由于涉及萃取劑，安全環保性較差，且萃取劑重復利用率低。由于油基鉆屑含液較低，化學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驗和中試階段，由于其針對性和對設備的要求較高，在海上平臺實現也較為困難。

關于海上油基鉆屑未來技術發展，其中超聲空化處理技術在含油污泥處理方面已經有應用，超聲清洗處理工藝能使含油污泥達到，物化處理后泥中含油量≤1%；該工藝在技術獨創性，在經濟上合理，并且具有回收原油，降低污染負荷的巨大社會效益。該技術在大慶油田和新疆油田實現對含油污泥和含聚油泥的處理技術現場應用，可在此基礎上進行優化研究，研制適于海上平臺在線處理的油基鉆屑處理技術及裝備是一條非常理想的技術路徑。

結語

綜上，針對上海、湛江油田油基鉆屑減量化處理需求，通過對海上油田鉆屑處理現狀及處理技術在海上油田的適用性分析，針對油基鉆屑進行減量化處理技術研究，研究出油基鉆屑的現場減量處理工藝，并試制適合海上油田的現場處理裝備，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。通過對海上油田鉆屑減量化處理技術的研究，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者直接降低處理成本。