渤海油田钻井废弃资源利用岩屑源头减量试验研究

倪建军

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 滨海新区 300450）

【摘 要】在油田钻进中，钻井液废弃物会大量产生，包括废弃钻井液与钻井岩屑。随着增加油田开发井，运输成本、处理成本等也随之增加。开展源头减量与资源化利用研究，对于油田固控系统中的振动筛筛上物通过负压微振过滤系统进行源头减量，对废弃钻井液采取破胶、陶瓷膜分离、臭氧气浮分离及离心分离技术进行处理，将钻井液处理后进行回用，以此配置出新的钻井液。结果表明，废弃钻井岩屑在滤布数低于API160、转速24.00r/min内、入口岩屑含液率100.00%以上时脱水效果比较好，出口岩屑含液率在21.00%到22.00%之间，新配制的钻井液静水中油质量浓度在10.00mg/L以下。

【关键词】渤海油田；源头减量；废弃钻井液；资源化利用

渤海油田所产的原油为重质油，钻井废弃物在钻井中会大量产生，主要为废弃钻井液与钻井岩屑^[1]。因该油田采取的是零排放，需将废弃物通过运输船运到陆地进行处理。渤海油田因特殊的环境，运输船不但需要负责运输废弃物、设备、工具及各类物资，还需要对平台值班进行负责^[2]。随着废弃物的不断增加，运输船的运输压力也会随之增大，从而使得设备运输、工具、生产物资以及钻进等受到影响。由于废弃物的运输、储存以及处理的费用较高，似的油田开发的经济性大大降低，因此，在油田钻井船进行源头减量与资源化研究是非常有必要的^[3]。

1 渤海油田钻井流程

该油田作业区域为浅水区，大概有10.00m到30.00m的深度。钻井液主要有EZFLOW、PEM及PEC等；钻井作业包括调整井钻钻井、定向井钻井及水平井钻作业^[4]。

根据井下压力与环境及地质情况，钻井液体系在每个井段设计选择中要满足如下要求：良好润滑性以减少摩阻及扭矩、提高钻速、防止卡钻、防止井壁坍塌、抑制泥岩水化膨胀以及减少环境与油层的污染^[5]。钻井液通过钻杆在钻进中进行循环使用，通过固体控制系统除去返回地面的钻井液携带的碎岩屑，然后再返回进行作业。该固体控制流程为离心机、除砂除泥器及振动筛三级处理系统。将该系统分离的废弃钻井岩屑装箱运到陆地进行资源化处理。而废弃的钻井液一样运到陆地进行处理。

2 废弃钻井岩屑源头减量试验

从振动筛上将钻进中一些岩屑分离出来，由于钻井液中的聚合物，其黏度会增加到40.00mPa·s到50.00mPa·s，从而使得振动筛的分离效率得到很大程度的降低，筛上物含液率在百分之八十以上，有时会出现跑浆及糊筛的情况，进而提升废弃岩屑的含液率。由此会加大废弃岩屑的运输与处理成本，为了对废弃岩屑进一步干化，我国多采取甩干机。离心甩干法设备维护复杂、功耗高，占地面积大，容易堵塞筛网，在实际应用中存在局限性^[6]。

2.1 试验流程

对于钻井液废弃物本文通过负压微振过滤分离法来进行减量化处理，由此开发一种钻井废弃物处理装置，该装置占地面积小、使用方便[7]。该系统对筛上物进行固液分离，将废弃岩屑减量之后运输到陆地进行处置，分离出来的废弃钻井液能够进行循环使用，在对岩屑体积减少能够降低循环泥浆的损失量。设计废弃物源头减量平台，该平台分别是岩屑回收、固液分离、钻井液与岩屑混合、钻井液配制四个模块组成，试验处理量为5.00m³/h。

2.2 试验设备及方法

试验采取的负压微振过滤设备能在海洋油田钻井船及钻井平台中直接应用。该过滤设备采取输送带与真空原理，另具有振动筛与真空过滤处理功能，真空泵能够对过滤的效果进行有效的增加，过滤带通过微振器达到微振状态，以此对于废弃钻井液中的黏土和岩屑堵塞过滤网孔的情况进行预防[8]。过滤袋循环转动，过滤带上的固体颗粒由固相出口处的气刀进行吹扫，从而对滤带进行清洁。

负压微振过滤设备采取的是气动力，耗气量为5.00m³/h，气源为0.60MPa压力。负压形成的关键是真空泵，相对大气压压力为-0.60MPa。检测仪器有泥浆固相测定仪、马氏漏斗、黏度计、pH计及泥浆密度计。

2.3 结果与讨论

2.3.1 固液分离受入口含液率的影响

通过采取岩屑和钻井液混合罐来对岩屑与钻井液的比例进行调配，入口岩屑含液率本组试验范围为百分之八十到百分之一百一，选择的滤布目数为API120，滤布运行效率为百分之三十五。如下图1所示。

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