国内海上油田油基钻屑处理现状及技术展望

冯 帆 王 超 黄 亮 黄毓祥

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300000）

引言

钻井过程中不可避免产生岩屑、泥浆等。而陆上作业者在处理钻井污物时通常可以就地处理，在海上钻井作业过程中，钻井返出的岩屑处理一般采取排放、回注或者运回岸上处理，其处理经济性和效果远不如陆上钻井作业时那么便捷。海上平台钻屑一般采用回收至陆地处理的方式，传统的海上回收陆地处理模式由于运输成本高、转运速度慢、技术含量低、安全风险高的弊病越来越明显，目前海上钻井废弃物的处理技术存在很多问题，如废弃钻井液成分复杂导致现场固液分离困难、储层段钻屑无现场处理技术、受作业空间限制陆上钻井废弃物处理成功经验无法照搬等。通过分析国内海上油田油基钻屑处理现状，分析不同钻屑处理方式的优缺点，跟踪目前国内外对钻屑快速处置的前沿技术，对未来技术提出展望。

1 国内海上油基钻屑情况分析

目前渤海海域钻完井废弃物的作业模式为“海上回收+陆地处理+部分排放”的模式，废弃物在海上不进行处理，而是全部运回陆地处理厂进行集中处理。根据国家有关规定，渤海海域为一级海域，钻井时产生的油基泥浆废弃物和相应的钻屑是不能直接排海的，在油层中钻进的水基泥浆和油层段的钻屑也不许向海洋直接排放。当前形势下，国家环保要求日趋严峻，在渤海部分区块“零排放”的要求下，2016年垦利、曹妃甸、渤中等区块5-6月份（鱼类产卵期）先后进行了全程回收作业，两月间回收量超过5000吨，这便导致回收处理费用大增，同时增大了运输、吊装、岩屑泄漏风险。伴随国家提高保护渤海湾生态环境的要求以及对环保要求的日趋严格，今后所有海上勘探开发作业所涉及到的泥浆和钻屑做到零排放是大势所趋。

而在勘探开发中使用油基钻屑作为主要介质，大部分集中在东海海域和南海海域，比如番禺、恩平、崖城、孔雀亭、丽水36-1等油气田。全年产生的废弃油基钻屑均在千吨以上。如东海孔雀亭A、B项目（2015.10-2016.2）共有7口井使用油基泥浆，产生的油基废弃物总量超过4000吨。几个油气田均属于三级海域，其对于油基钻屑的排放标准目前为含油小于8%后可直接排海。目前东海、南海油基油基钻屑处理模式为：1）振动筛甩出的油基钻屑通过甩干处理后，液相回用，固相达标排放；2）除砂器、除泥器、离心机等甩出的油基钻屑由于颗粒过小，无法通过甩干机再进行分离，只能运回陆地集中处理，在陆地采取的处理模式为通过热解吸方式进行，可将钻屑含油率降至1%左右。但受限于海上平台空间及热能来源限制，热解析技术不能应用于海上平台。

2 油基钻屑处理难点

2.1 油基钻屑处理成本过高难题

目前海上油田油基钻屑甩干处理成本为100万/口井,且只能处理部分粗颗粒钻屑；陆地集中处理方式主要为热解析，该处理成本至少3000元/吨。本课题需解决现有技术不能完全在线处理的问题，从源头上降低成本，以节省大量的运输费用及陆地处理费用，确保油基钻屑在三级海域能够实现平台处理、平台达标，平台排放。

2.2 油基钻屑线处理方式不能满足技术需求

目前的随钻甩干油基钻屑处理技术只能针对粗颗粒钻屑，细颗粒及油泥还需运回陆地集中处理。这便造成同种钻屑，“不同待遇”，也直接增大了运输风险和处理成本。因此需要颠覆现有技术，研究可以随钻处理的技术模式，实现海上处理，达标排放。

3 目前油基钻屑处理技术分析

国内外常用技术现状

a、热解吸法

热解吸法是将废弃油基钻屑注入到能够提供热量的密闭减压系统的解析装置中，使废弃的油基钻屑及其废弃物中的烃类成分在高温条件下挥发，再经冷凝后对挥发出来烃类进行回收。该技术目前应用与北海油田和哈萨克斯坦Koshken油田。油的回收率可达到92.4%，但是应用此法的处理成本较高、高能耗和不安全。

b、溶剂萃取法

溶剂萃取是分离油水混合物或者其它液体混合物的主要技术手之一。将合适的萃取剂加入到混合液当中，由于各种液体具有不同的溶解度,可达到两相甚至多相分离的目的。溶剂萃取法是采用低沸点有机溶剂将废弃油基钻井液中的油类物质溶解并萃取出来。溶剂萃取法与其它方法相比较易于实现，更适合处理含油钻屑油的回收，但存在的主要不足是溶剂挥发性较大，而且对安全要求严格，成本高。

c、超临界流体抽提法

超临界流体萃取法不但利用了被萃取物和萃取剂间的分子亲和力达到分离的目的，还利用了被萃取物中不同组分其有不同的挥发度。超临界流体抽提法是将废弃的油基泥浆与超临界流体充分的融和,利用超临界流体来萃取废弃油基钻屑中的含油物质，经过减压后的溶剂以及萃取出来的油是可被回收和再利用的。但目前仅处于研究阶段，实现工业应用尚有一定距离。

d、化学破乳法

化学破乳方法就是用具有破乳作用的化学处理药剂加入到废弃油基泥浆之中，再添加具有协同或催化作用的助剂，对经破乳后絮凝析出的油进行回收。这种方法对于油基钻屑的处理效果一般，很少被使用。

e、超声空化处理技术

超声波处理含油废弃物技术是利用超声波辐射的作用对含油废弃物中油类物质进行分离的一种处理方式。其作用原理主要是利用超声波的声空化作用使得油类物质从固体颗粒表面分离及超声机械振动促使油颗粒聚集。

f、生物处理法

生物处理工艺目前有地耕法、堆肥法、生物反应器法、生物强化法等。生物处理是利用微生物的生命活动使石油烃类物质降解，最终转化的处理方法。

g、甩干-离心分析技术

甩干-离心分离技术的主体设备为立式甩干机和卧螺离心机。将甩干机和卧螺离心机结合，能够将钻井废物含油率降至3%-5%。但此类方法针对细小的钻屑，如离心机分离的钻屑则无法处理。

4 几种常用油基钻屑处理技术对比及展望

目前国内常用技术应用情况：

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海上油田平台在线处理油基钻屑的方法基本为甩干，但此类方法对细小的颗粒则不起作用，仍拉回陆地处理。陆地集中处理所采用的热解吸技术由于高耗能，只能在陆地实现，溶剂萃取法由于涉及萃取剂，安全环保性较差，且萃取剂重复利用率低。由于油基钻屑含液较低，化学破乳法在处理钻屑上也效果不佳。超临界萃取剂生物处理法目前仅处于实验和中试阶段，由于其针对性和对设备的要求较高，在海上平台实现也较为困难。

关于海上油基钻屑未来技术发展，其中超声空化处理技术在含油污泥处理方面已经有应用，超声清洗处理工艺能使含油污泥达到，物化处理后泥中含油量≤1%；该工艺在技术独创性，在经济上合理，并且具有回收原油，降低污染负荷的巨大社会效益。该技术在大庆油田和新疆油田实现对含油污泥和含聚油泥的处理技术现场应用，可在此基础上进行优化研究，研制适于海上平台在线处理的油基钻屑处理技术及装备是一条非常理想的技术路径。

结语

综上，针对上海、湛江油田油基钻屑减量化处理需求，通过对海上油田钻屑处理现状及处理技术在海上油田的适用性分析，针对油基钻屑进行减量化处理技术研究，研究出油基钻屑的现场减量处理工艺，并试制适合海上油田的现场处理装备，最终解决海上处理与后处理的衔接问题，形成海上油田钻屑减量化处理技术。通过对海上油田钻屑减量化处理技术的研究，可以从源头上减少钻屑的处理量，通过科技提升可以为作业者直接降低处理成本。