国外废弃钻屑处理技术调研

汤 超 由福昌 吴 江

（1.长江大学工程技术学院石油资源系，湖北 荆州，434023；2.荆州嘉华科技有限公司，湖北 荆州，434100；3.中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 ，524057）

钻屑是指钻井过程中被钻头破坏、经泥浆循环系统携带到地面的地层岩屑。它是钻井过程中主要的废弃物，其产生伴随着废弃钻井液。若直接排放，会对环境造成很大的威胁。随着钻井过程中使用钻井液添加剂种类和数量的增加，其对环境的危害也随之增加。

1 国外废弃钻屑排放的相关法律法规

随着时代的发展，对废弃钻屑随意排放给环境带来的危害和影响，已经引起世界各个环保组织、石油工业界及公众的普遍关注和重视。为了限制废弃钻屑的排放，世界许多石油生产国纷纷制定相应的法律法规，严格限制钻屑的排放，减少废弃钻屑对环境的威胁［1］。

1.1 美国的法规

在石油环境保护领域，美国［2］最具有代表性。对于废弃钻屑，美国针对不同的地域出台了不同的法规，见表1。

1.2 加拿大的法规

在对废弃钻屑的排放标准中，加拿大最关注的是废弃钻屑的含油量和生物毒性。钻屑的含油量不得超过30%，还要提供钻井液添加剂的相关数据［3］。

表1 美国含油钻屑相关法律法规摘要

1.3 英国的法规

英国禁止任何有毒和生物难以降解的有机物排放到海里，也禁止含有重金属物质的钻井废弃物排放到海里。

1.4 挪威的法规

挪威的废弃钻屑排放标准是以生物毒性衡量的，只要是通过生物毒性实验，所有类型的废弃钻屑都可以排放。

2 国外废弃钻屑的处理技术

2.1 废弃钻屑的热解吸处理

热解吸［4，5］指的是将废弃钻屑加热直至达到或适当超过废弃钻屑中的水和油的蒸馏温度，然后保持这一温度不变，收集蒸汽，并把水蒸汽和油蒸汽分离，冷凝。待废弃钻屑中污染物都蒸发后，得到清洁的固相。

1999年初，Brandt的第一套热解吸处理装置就参与的BP公司在哥伦比亚的商业应用。这套装置目前还在使用，累积已处理的超过159000m3钻屑。2002年，Brandt制造了第二套热解吸处理装置，并将其用于埃及。2003年制造了第三套装置用于玻利维亚，2004年制造了第四套装置用于尼日利亚。在最近的10年中，Brandt共有9套热解吸装置已处理了超过500000t的油基钻屑，地点遍及5大洲。

当然，该方法在处理油基钻屑时也暴露了一些问题。首先是粉尘，热解吸使钻屑颗粒随着油、水从钻屑孔隙中的蒸发而变成粉尘。其次是废气，所产生的废气必须处理，以避免其污染空气。最后还有噪声，该装置在远离大多数居民区的化工区运行，但也有居民抱怨噪声太大［6］。

2.2 闭式钻屑清除系统

为了应对严苛的海洋环保要求，美国Clyde Materials Handling公司研制出一种新型海上闭式钻屑清除系统。这种闭式钻屑清除系统由一台钻屑风送器和若干ISO泵组成，ISO泵既可作为储罐又可作为输送泵使用。它占用平台甲板空间小，作业安全可靠，使用方便。由于采用全封闭式，能对环境起到良好的保护作用。该系统能完全满足海上钻井平台钻屑清除作业的要求。

但该系统并不能处理钻屑，只是一种将钻屑从海上钻井平台输送到钻屑处理厂的完美的输送方式而已［7］。

2.3 废弃钻屑用作建筑材料

巴西石油公司的 R.L.C.Vaqueiro和J.T.Araruna Jr等［8］进行了将废弃钻屑按一定比例加入到黏土中压实烧砖的实验。并对烧好的砖块进行了拉力和弯曲度测试。实验结果显示：废弃钻屑加入到黏土中烧结，制造砖块和瓦片是完全可行的。

2.4 废弃钻屑用做燃料

英国BP石油公司［9］最先将废弃油基钻屑作为燃料用于诺丁汉郡的火力发电站，并取得了成功。另外、苏格兰地区的最主要的两个火力发电站，Longannet和Cockenzie。也已经逐步接受了垃圾衍生燃料。

2.5 土地耕作法处理废弃钻屑

西方国家很早就进行了土地耕作法处理废弃钻屑的实验。在美国俄克拉荷马州东南部，美国石油公司的 G.W.Barker，K.W.Armstrong和 T.J.Adamson［10］进行了耕作法处理柴油基钻屑的中试试验，在209天的研究期内，钻屑含油量降低了89.5%。并且实验区内重金属等指标都在限制范围内。种子萌发实验结果表明，耕作的土地可在180天内恢复。在法国，A.Ladousse和 C.Tallec［11］进行了耕作法处理油基泥浆和钻屑的实验。实验结果表明，土壤自然生物降解碳氢化合物的能力是非常积极的，这种方法能够很好的替代现有的处理油基钻屑的方法，如填埋法、化学处理和热处理法。两年的实验结果显示，油基泥浆和钻屑中的碳氢化合物生物降解率超过75%，钻屑对种子的正常发芽没有影响，对谷物的产量影响也非常低，并且对谷物进行检测发现其中根本没有石油烃类。

3 结束语

以上介绍的几种废弃钻屑处理方法在国外都进行了大量试验，且都取得的了显著的经济效益和环保效益。此外还有一些处理方法，国外石油公司也正在研究中，如将废弃钻屑用于生产水泥、用做沥青路的铺路材料［9］等。

［1］向兴金，易绍金，戴向东，等.海上钻井废弃物的法规与对策［J］.油气田环境保护，1996，6（3）：31－35.

［2］Jones，F.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.