海上钻井平台钻屑处理与远距离输送

李历(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部上海作业公司,上海)

海上钻井平台钻屑处理与远距离输送

李历(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部上海作业公司,上海)

随着近年来，社会经济以及科学技术的高速发展，海上事业得到了迅速发展，海洋高质量油钻、海洋环保成为新时期工作的重点。本文在基于海上钻屑流变特征的基础上，对海上钻井平台钻屑处理技术以及远距离输送技术进行了分析与简述，以供参考。

海上钻井；钻屑处理；远距离输送

海上钻井平台是实现海洋资源利用的重要基础平台，近年来随着科学技术、化工技术的创新发展，海上钻井工艺技术以及钻井平台体系等到了不断的完善，加之科学发展观念的提出，钻屑处理与输送处理技术的研究成为人们关注的重点。科学有效的海上钻屑处理与远距离输送技术的应用对提升工作效率、降低运输成本，促进海洋油气钻井经济效益与社会效益的提升具体重要意义。

1 钻屑的流变特征与处理

由于海上钻屑具有流体性质，因此在海上钻屑处理与远距离输送技术与实践应用中应明确认知到海上钻井钻屑的流变特性，并依据其所具有的特性进行目的性、实效性处理。

(1)基本流型 ①牛顿流型。牛顿流型是牛顿流体中的一种重要表型形态，用流变曲线表示，则呈“过原点直线”状。其中基于平行液层上的平行应力(简称“剪切应力”表示为“τ”)与剪切速率(dv/dx)呈正比例关系。因此，在微小力度的作用下就可形成流动，而其所呈现出的液体粘度则不会形成一定的变化。②塑性流型。在海上钻屑的流体中，塑性流型的形成需存在一定的条件，即当剪切应力超出既定范围(极限静切力，简称“凝胶强度”表示为“τs”)后，形成的一种流体形态。当剪切应力超过τs时，液体将会被不均匀剪切，液体粘度值随之加大，当达到一定程度，即剪切所具有的结构分散速度与塑性液体恢复程度相统一或大于结构恢复速度后，液体粘度不在随剪应力的增加而变化，曲线图上表现为直线状，可用宾汉公式：τ=τd+η·dv/dx方程表示。③假塑性流型。假塑性流型又被称为“准塑性流体”，在极小的剪切应力的作用下，就可产生流动性，且随着剪切应力的不断加大，液体粘度也随之加大。在流型曲线中呈经过原点并趋向于水平剪切应力的曲线状态。可用公式τ=K(dν/dx)n表示(其中K为“稠度系数”、n为“流型指数”)。

(2)处理技术 在海洋钻井平台中，对钻屑废弃物的处理，其前提条件皆是对海洋钻井废弃液体进行固液分离，用以提升管道运输整体效率，降低单位输送量，从而解决海洋油气井污染问题。据笔者经验总结与资料整合发现，现阶段常用的固液分离处理技术，主要有“真空过滤脱水工艺技术”、“重力浓缩脱水工艺技术”、“压滤脱水工艺技术”、“污泥焚烧工艺技术”以及“污泥干化工艺技术”等等。由于海上钻井用液属于非牛顿流体，其废弃物钻屑外，多以化学添加剂、无机盐、化工油、粘土等为主，透水系数相对较大，因此在进行实际钻屑处理时，需利用机械设备，辅助添加剂进行处理，实现固液分离、清除处理。

2 远距离输送技术

(1)软管泵输送 软管泵是通过增加泵内的压力，输送流体，应用于机械，根据其工作原理，它分为两类，一类是动力式泵，另一类是容积式泵，前者又被称为叶片式泵，用叶片旋转生成动力，并把动力转化为能量，促使浆体流动，增加浆体的动能与压力，最后利用压出室，把产生的动能变为压力能；后者是利用浆体的密封，发现空间容积的变化规律，使产生的能量具有周期性，并把能量传给浆体，增加其压力，并让浆体流出。

海上钻井平台建设后，会出现很多废弃物，包括钻屑等，用振动筛除后，液态的废弃物会重新回收，膏状物体则会进入钻屑池。软管泵共设置了两端，一端插在钻屑池中，另一端会连接平台附近的大型的储存罐。

其优势是：为无机械密封，有较强的自吸能力，可以自行清理；没有安装泵阀，不会出现输送时泄露、气阻的问题，工作现场干净；结构简单，可用于多个工作场合与多种传输物质；每个泵头可以连接数个软管，同时传输多种物质。其劣势是：泵使用的时间长短由软管的弹性决定，可能会缩短使用寿命；其会按照脉冲式的工作方式工作，让软管与泵体震动。

(2)湿喷钻屑 湿喷法最初是用于混凝土的输送，防止出现较大的粉尘。初始阶段，混凝土会选择干喷法，利用风压把物料推到喷嘴处，注入一定水量，让其喷出，但因为风压较高，物料流速过快，会产生很大的冲击，容易回弹。干喷带来的困扰是，有较高的粉尘浓度，污染环境。

由此，衍生出了湿喷技术。即它会使用两个罐体，上下排列，中间用设施固定，随着上面罐体的搅拌，处于下方的罐体喷射，主要用于传送已经固液分离的钻屑。分离后的钻屑流动性较差，会粘附在罐的内壁，需要定期清理，且其体积较大。所以为了进一步缩小钻屑的体积，便于输送，技术人员会使用旋风气流干燥器，进一步把钻屑的液体从周围的滤网分离出去，从侧面排除，实现再分离，让物料的干燥程度达到99%，质量变为原有的0.67%，减轻了输送的压力。

其优势是：输送结构简单，中途只会经过输送管道，减少了一次性投资，主要用于长距离的输送；有多个输送线路可供选择，线路布置灵活，不会给输送带来阻碍；使用的部件较少，便于操作，且可以使用自动化技术，管理员的管理工作减少。

3 结语

总而言之，海上钻井平台钻屑的处理与远距离输送，需了解钻屑的基本流型，选择处理技术，优化对钻屑的处理，为远距离输送提供便利。同时，远距离输送技术包括软管泵输送与湿喷钻屑等，可有效实现钻屑的固液分离，并利用压力远距离传输。

[1]倘向阳.海上钻井平台钻屑处理与远距离输送技术[D].中国地质大学(北京),2010.

[2]蒋文星.勘探三号钻井平台作业环保技术应用研究[D].复旦大学,2008.

[3]赵姗姗,鄢捷年,刘晓平,赵雄虎.西非深水钻井含油钻屑清洗方法室内研究[J].钻井液与完井液,2011,04:8-10+91.