海上鉆井平臺鉆屑處理與遠距離輸送

李歷(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部上海作業公司,上海)

海上鉆井平臺鉆屑處理與遠距離輸送

李歷(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部上海作業公司,上海)

隨著近年來，社會經濟以及科學技術的高速發展，海上事業得到了迅速發展，海洋高質量油鉆、海洋環保成為新時期工作的重點。本文在基于海上鉆屑流變特征的基礎上，對海上鉆井平臺鉆屑處理技術以及遠距離輸送技術進行了分析與簡述，以供參考。

海上鉆井；鉆屑處理；遠距離輸送

海上鉆井平臺是實現海洋資源利用的重要基礎平臺，近年來隨著科學技術、化工技術的創新發展，海上鉆井工藝技術以及鉆井平臺體系等到了不斷的完善，加之科學發展觀念的提出，鉆屑處理與輸送處理技術的研究成為人們關注的重點。科學有效的海上鉆屑處理與遠距離輸送技術的應用對提升工作效率、降低運輸成本，促進海洋油氣鉆井經濟效益與社會效益的提升具體重要意義。

1 鉆屑的流變特征與處理

由于海上鉆屑具有流體性質，因此在海上鉆屑處理與遠距離輸送技術與實踐應用中應明確認知到海上鉆井鉆屑的流變特性，并依據其所具有的特性進行目的性、實效性處理。

(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，用流變曲線表示，則呈“過原點直線”狀。其中基于平行液層上的平行應力(簡稱“剪切應力”表示為“τ”)與剪切速率(dv/dx)呈正比例關系。因此，在微小力度的作用下就可形成流動，而其所呈現出的液體粘度則不會形成一定的變化。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，即當剪切應力超出既定范圍(極限靜切力，簡稱“凝膠強度”表示為“τs”)后，形成的一種流體形態。當剪切應力超過τs時，液體將會被不均勻剪切，液體粘度值隨之加大，當達到一定程度，即剪切所具有的結構分散速度與塑性液體恢復程度相統一或大于結構恢復速度后，液體粘度不在隨剪應力的增加而變化，曲線圖上表現為直線狀，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“準塑性流體”，在極小的剪切應力的作用下，就可產生流動性，且隨著剪切應力的不斷加大，液體粘度也隨之加大。在流型曲線中呈經過原點并趨向于水平剪切應力的曲線狀態。可用公式τ=K(dν/dx)n表示(其中K為“稠度系數”、n為“流型指數”)。

(2)處理技術 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行固液分離，用以提升管道運輸整體效率，降低單位輸送量，從而解決海洋油氣井污染問題。據筆者經驗總結與資料整合發現，現階段常用的固液分離處理技術，主要有“真空過濾脫水工藝技術”、“重力濃縮脫水工藝技術”、“壓濾脫水工藝技術”、“污泥焚燒工藝技術”以及“污泥干化工藝技術”等等。由于海上鉆井用液屬于非牛頓流體，其廢棄物鉆屑外，多以化學添加劑、無機鹽、化工油、粘土等為主，透水系數相對較大，因此在進行實際鉆屑處理時，需利用機械設備，輔助添加劑進行處理，實現固液分離、清除處理。

2 遠距離輸送技術

(1)軟管泵輸送 軟管泵是通過增加泵內的壓力，輸送流體，應用于機械，根據其工作原理，它分為兩類，一類是動力式泵，另一類是容積式泵，前者又被稱為葉片式泵，用葉片旋轉生成動力，并把動力轉化為能量，促使漿體流動，增加漿體的動能與壓力，最后利用壓出室，把產生的動能變為壓力能；后者是利用漿體的密封，發現空間容積的變化規律，使產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。

海上鉆井平臺建設后，會出現很多廢棄物，包括鉆屑等，用振動篩除后，液態的廢棄物會重新回收，膏狀物體則會進入鉆屑池。軟管泵共設置了兩端，一端插在鉆屑池中，另一端會連接平臺附近的大型的儲存罐。

其優勢是：為無機械密封，有較強的自吸能力，可以自行清理；沒有安裝泵閥，不會出現輸送時泄露、氣阻的問題，工作現場干凈；結構簡單，可用于多個工作場合與多種傳輸物質；每個泵頭可以連接數個軟管，同時傳輸多種物質。其劣勢是：泵使用的時間長短由軟管的彈性決定，可能會縮短使用壽命；其會按照脈沖式的工作方式工作，讓軟管與泵體震動。

(2)濕噴鉆屑 濕噴法最初是用于混凝土的輸送，防止出現較大的粉塵。初始階段，混凝土會選擇干噴法，利用風壓把物料推到噴嘴處，注入一定水量，讓其噴出，但因為風壓較高，物料流速過快，會產生很大的沖擊，容易回彈。干噴帶來的困擾是，有較高的粉塵濃度，污染環境。

由此，衍生出了濕噴技術。即它會使用兩個罐體，上下排列，中間用設施固定，隨著上面罐體的攪拌，處于下方的罐體噴射，主要用于傳送已經固液分離的鉆屑。分離后的鉆屑流動性較差，會粘附在罐的內壁，需要定期清理，且其體積較大。所以為了進一步縮小鉆屑的體積，便于輸送，技術人員會使用旋風氣流干燥器，進一步把鉆屑的液體從周圍的濾網分離出去，從側面排除，實現再分離，讓物料的干燥程度達到99%，質量變為原有的0.67%，減輕了輸送的壓力。

其優勢是：輸送結構簡單，中途只會經過輸送管道，減少了一次性投資，主要用于長距離的輸送；有多個輸送線路可供選擇，線路布置靈活，不會給輸送帶來阻礙；使用的部件較少，便于操作，且可以使用自動化技術，管理員的管理工作減少。

3 結語

總而言之，海上鉆井平臺鉆屑的處理與遠距離輸送，需了解鉆屑的基本流型，選擇處理技術，優化對鉆屑的處理，為遠距離輸送提供便利。同時，遠距離輸送技術包括軟管泵輸送與濕噴鉆屑等，可有效實現鉆屑的固液分離，并利用壓力遠距離傳輸。

[1]倘向陽.海上鉆井平臺鉆屑處理與遠距離輸送技術[D].中國地質大學(北京),2010.

[2]蔣文星.勘探三號鉆井平臺作業環保技術應用研究[D].復旦大學,2008.

[3]趙姍姍,鄢捷年,劉曉平,趙雄虎.西非深水鉆井含油鉆屑清洗方法室內研究[J].鉆井液與完井液,2011,04:8-10+91.