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技术专题

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11月 29 2024

钻井废弃物:变废为宝的绿色挑战

一、钻井废弃物的 “诞生” 钻井废弃物的种类及危害

钻井作业中会产生多种废弃物,主要包括钻屑、泥浆、废水和废气等。

钻屑:钻井过程中产生的固体废弃物,主要由岩石碎屑和钻头磨损颗粒组成。

泥浆:钻井液的组成部分,主要由水和多种化学添加剂组成,具有一定的污染性。

废水:钻井过程中产生的工业废水,包括钻井液废水、清洗废水等。

废气:钻井过程中产生的气体,如甲烷、二氧化碳等。

这些钻井废弃物会对环境造成多方面的危害:

占用土地资源:钻井废弃物大量堆积会占用土地资源,影响土地利用效率。

污染土壤和水源:废弃物中的有害物质可能渗透到土壤和水源中,对环境和人体健康造成危害。例如,废弃钻井泥浆中存在的有害物质主要有各种类型的废弃油料、各种有机与无机盐、重金属元素等。这些物质一旦进入土壤和水源,会影响水质的 pH 值,造成土壤不可逆的板结、土壤钙化等问题。同时,钻井废泥浆中的氯离子进入地表土壤中会使得土壤变得盐碱化,土质肥力严重下降,抑制多数植物生长。

影响生态平衡:钻井废弃物可能对周边生态环境造成破坏,影响生态平衡。石油等有机物质不能溶于水,与水接触后会自发形成一层悬浮的油膜,在油膜悬浮与流动过程中会有约 20% 到 30% 的低沸点成分挥发进入大气层,使得大气层受到一定程度的污染。

存在安全隐患:部分钻井废弃物可能存在易燃易爆等安全隐患,对人员和环境造成威胁。废弃钻井液自身是一种极为复杂的分散体系,具有相当的稳定性,这种稳定性使废弃钻井液可以在长时间内保持稳定的状态,ζ 电位值很高。要想破坏其稳定性,就必须加入大量的处理剂使其脱稳,这也增加了处理的难度和费用。

二、传统处理方式的局限

我国目前钻井作业废弃物处理技术应用尚处于起步阶段,主要采用传统的填埋、堆放和焚烧等处理方式,这些方式存在诸多不足之处。

填埋:填埋是一种常见的处理方式,但会占用大量土地资源。随着钻井作业的不断进行,废弃物数量不断增加,填埋场的需求也越来越大,这给土地资源带来了巨大压力。而且,填埋的废弃物中的有害物质可能会随着时间的推移渗透到土壤和地下水中。例如,废弃钻井泥浆中存在的有害物质,如各种类型的废弃油料、有机与无机盐、重金属元素等,一旦进入土壤和水源,会影响水质的 pH 值,造成土壤不可逆的板结、土壤钙化等问题。同时,钻井废泥浆中的氯离子进入地表土壤中会使得土壤变得盐碱化,土质肥力严重下降,抑制多数植物生长。此外,填埋的废弃物还可能在土壤中富集,对土壤中的大量微生物产生不良影响,使土壤碱化或中毒,若被植被吸收,将会对其产生毒害作用,甚至危害人畜等。

堆放:废弃物的堆放同样会占用土地资源,影响土地利用效率。在井场堆放的废弃物,一旦被雨水浸泡、河流冲刷,就会对周围的土壤、水源、农田和空气造成严重的环境风险。钻井废弃物通过一系列的化学生物和物理作用后,将对土壤、水质、生物等环境生态造成影响。而且,堆放的废弃物可能存在易燃易爆等安全隐患,对人员和环境造成威胁。废弃钻井液自身是一种极为复杂的分散体系,具有相当的稳定性,这种稳定性使废弃钻井液可以在长时间内保持稳定的状态,ζ 电位值很高。要想破坏其稳定性,就必须加入大量的处理剂使其脱稳,这也增加了处理的难度和费用。

焚烧:焚烧虽然可以减少废弃物的体积,但会产生大量的二氧化碳等温室气体,对环境造成影响。同时,焚烧过程中可能会产生二噁英等有毒有害物质,对大气环境和人体健康造成危害。此外,焚烧处理方式的成本较高,需要大量的能源和设备投入。

三、创新处理技术的崛起 泥浆不落地处理系统

泥浆不落地处理系统是一种创新的钻井废弃物处理方式,具有显著的工作原理和优势。其工作原理主要是经过稀释-絮凝-分离三个步骤,将废弃泥浆变成岩石、泥饼和水三部分。具体来说,岩屑通过水洗、絮凝分离和化学反应处理,可作为铺路材料回收利用;泥浆中的有害物质成分和氯离子被析入水中后,再用真空吸附或挤压方式脱水制成泥饼;将水中含有的大量有机无机杂质,通过预处理-反渗透膜处理达到排放标准。

该系统的优势众多。首先,实现了钻井环保装置撬装化,如冠能公司的 “泥浆不落地” 系统工艺,改变挖循环池的传统做法,利用工艺技术对岩屑、废弃泥浆和岩屑进行处理,废水和部分泥浆进行处理后再利用,减少了土地使用量和降低了对环境的污染。其次,经过有效无害化处理的泥浆可重复再利用,通过使用 “泥浆不落地” 处理,取消直接挖设循环池,不仅减少了土地使用,降低了相关费用,减轻了井队工作量,更重要的是新的工艺技术一旦投入应用,泥浆对环境的污染将得到进一步根治,钻井施工将更加绿色环保。此外,该技术取得了良好的社会效益及经济效益,实现了固体废物的资源化、无害化清洁生产,达到了循环经济及环境?;さ囊?,有效降低了废弃钻井液造成的环境风险;“变小” 的泥浆污水池减小了土地占用面积,为分公司节约了一定的土地征用费;对比传统处理方式,此技术具有费用低、效果好等特点,分离出来的岩屑可达标排放、充当铺路材料、作物栽培土壤等,脱出水可以循环使用,达到废物利用、节能减排的目的。目前,相关部门已围绕工艺流程、固控设备改进、设备固液分离、液体废弃物深度处理等分项进一步展开探讨,同时兼顾配电、防冻、??楹屠┱构δ?,力争该项技术尽快成熟,并在各钻井队推广使用。

随钻固化处理技术

钻井废弃物随钻固化处理技术及装置是一种有效的钻井废弃物处理方式。该技术可以对废弃钻井液进行固化处理,达到环保要求的副产品可以用来修建井场及铺路;对有效钻井液可以进行筛分处理及回收利用,达到井场清洁生产、节能减排的目的。

河北冠能研发的钻井废弃物随钻固化处理技术及装置,研制了含有凝聚剂、胶结剂、助凝剂等的高效固化剂,固化剂能与钻屑快速水化反应并交联,将有机污染物及重金属沉淀于固化体晶格中,形成具有一定强度和硬度的固体晶格。在此基础上研发了基于双涡旋桨叶搅拌及精确计量系统的 2 代钻井废弃物随钻分离与固化装置,现场应用效果良好。经检测,固化后的钻屑 COD、PH、铬、六价铬、含盐量、石油类等各项指标均达到地方环保部门的排放标准,固化物具有较高的强度及硬度。固化后钻屑用于铺填井场及铺路,解决了以往固体废弃物的无效堆积问题,为钻井废弃物无害化处理找到了出路。钻井液回收利用处理 94 吨,通过高频振动筛及高速离心机对钻井液进行处理,筛分出钻井液中 5 微米以上的杂质,使钻井液达到回收利用要求,在满足减量化处理目的基础上降低了钻井液成本 10%。

四、处理技术的未来展望

随着环保要求的不断提高和资源可持续利用的迫切需求,钻井废弃物处理技术的发展趋势呈现出多方面的特点。

资源化利用:未来将更加注重将钻井废弃物转化为有价值的资源。例如,可以利用废弃钻屑生产建筑材料,钻屑经过适当处理后,可用于道路建设、土壤改良等领域,不仅减少了废弃物的排放,还为建筑行业提供了新的原材料来源。同时,利用钻井泥浆制备陶粒也是一种可行的资源化利用方式,陶??晒惴河τ糜诮ㄖこ讨?,实现了废弃物的循环利用。

减量化处理:通过物理、化学或生物方法减少废弃物的体积是未来的重要发展方向。固液分离技术可以将钻井废弃物中的固体和液体分离,减少废弃物的总体积?;б┘练纸饧际蹩梢允狗掀镏械母丛游镏史纸馕虻ノ镏?,降低废弃物的含量。此外,还可以通过优化钻井工艺,从源头上减少废弃物的产生,实现减量化处理的目标。

无害化处理:采用适当的处理技术,使废弃物达到无害化标准是环境?;さ谋厝灰蟆I锎砑际踅绦⒒又匾饔?,利用特定的微生物降解有害物质,将有机废弃物转化为无害物质,降低泥浆的毒性。同时,化学处理技术和固化技术也将不断改进,提高无害化处理的效果,避免对环境和人体健康造成危害。

智能化监控与管理:利用物联网、大数据等技术,实现对钻井废弃物处理的实时监控和智能化管理。通过安装传感器和监测设备,可以实时监测废弃物处理过程中的各项参数,如温度、湿度、压力等,及时发现问题并进行调整。智能化管理系统可以根据监测数据自动优化处理工艺,提高处理过程的可控性和安全性。

标准化与法规制定:制定更加严格的钻井废弃物处理标准和法规,规范行业行为。明确废弃物处理的技术要求、排放标准和监管措施,推动废弃物处理的可持续发展。加强对废弃物处理企业的监管,确保其按照标准和法规进行处理,防止环境污染和资源浪费。

创新性技术研发:针对钻井废弃物的特点,研发更高效、环保的处理技术。例如,开发新型的固化剂和处理设备,提高固化效果和处理效率。探索新的生物处理方法,提高微生物的降解能力和适应性。同时,加强跨学科合作,整合不同领域的技术优势,为钻井废弃物处理提供更多的创新解决方案。

总之,钻井废弃物处理技术的未来发展充满挑战和机遇。通过不断推进资源化利用、减量化处理、无害化处理、智能化监控与管理、标准化与法规制定以及创新性技术研发,将实现钻井废弃物的高效处理和资源的可持续利用,为环境保护和经济发展做出贡献。

五、钻井废弃物处理的重要性

钻井废弃物处理具有至关重要的意义。首先,从环境?;そ嵌壤纯?,处理钻井废弃物可以有效减少对环境的污染。钻井过程中产生的钻屑、泥浆、废水和废气等废弃物,如果不进行妥善处理,会对土壤、水源和空气造成严重危害。例如,废弃钻井泥浆中的有害物质可能渗透到土壤和水源中,影响水质的 pH 值,造成土壤板结、钙化和盐碱化,抑制植物生长,破坏生态平衡。同时,石油等有机物质形成的悬浮油膜会挥发进入大气层,污染大气环境。

其次,钻井废弃物处理有助于提高资源利用率。通过创新的处理技术,可以将钻井废弃物转化为有价值的资源。例如,利用废弃钻屑生产建筑材料,用于道路建设、土壤改良等领域;利用钻井泥浆制备陶粒,广泛应用于建筑工程中。这些资源化利用方式不仅减少了废弃物的排放,还为建筑行业提供了新的原材料来源,实现了资源的循环利用。

最后,钻井废弃物处理对实现可持续发展具有重要作用。随着环保要求的不断提高和资源的日益紧张,妥善处理钻井废弃物是实现经济、社会和环境协调发展的必然要求。通过采用先进的处理技术,实现废弃物的减量化、无害化和资源化处理,可以降低环境污染风险,提高资源利用效率,为子孙后代创造更加美好的生存环境。

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11月 22 2024

探秘泥浆循环系统:钻井工程的“血液”

一、泥浆循环系统简介

泥浆循环系统是一个由多种石油钻井固控设备组成的复杂系统,主要包括钻井液振动筛、真空除气器、除砂器、除泥器、除砂除泥一体机、液气分离器、搅拌器、砂泵、剪切泵、离心机、电子点火装置、混合漏斗、射流混浆装置、泥浆罐等。

泥浆循环系统具有以下功能特点:

1.箱体外壳均用钢板压制成型,外形美观,强度高。 2.??榛焖僮楹仙杓疲视τ诓煌秃?、规格的钻机配置需求。 3.完整的泥浆处理设备组合,适应现代各种复杂钻井工艺的泥浆处理要求。 4.泥浆循环系统可按用户要求设计和配置。

二、泥浆循环系统的作用

泥浆循环系统在定向穿越及各类工程中发挥着至关重要的作用,主要体现在以下两个方面:

1. 携带和悬浮钻屑并排到地表,稳定孔壁,降低钻进时所需的扭矩和推拉力,冷却和冲洗孔底钻具。 在定向穿越过程中,泥浆就如同定向钻井的 “血液” 一般重要。它能够携带和悬浮钻屑并排到地表,确保钻孔的清洁,使钻进过程顺畅无阻。同时,泥浆对孔壁起到稳定作用,通过在桩孔内外形成压差,使得孔内泥浆柱对孔壁形成环向静压,促使泥浆颗粒渗入孔壁,在一定条件下保持渗透平衡,渗入的泥浆黏结成环状渗透圈,有效?;た妆?,避免渗漏。此外,泥浆还能降低钻进时所需的扭矩和推拉力,减少钻进阻力。在钻进中,钻头旋转并破碎岩层以及钻具与井壁摩擦会产生大量热量,而泥浆不断循环,将这些热量及时吸收并带到地面释放,起到冷却和冲洗孔底钻具的作用。 2. 在定向穿越中,泥浆被视为定向钻井的 “血液”,对泥浆性能要求高,需采取技术措施控制泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。 在定向穿越中,由于穿越距离长、地质条件复杂,尤其是在粉细砂层等成孔性差、易沉砂且泥浆漏失率大的地层中,对泥浆性能提出了很高的要求。泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造壁性,现场控制的主要因素包括泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。 首先,在基浆配置方面,按照事先确定的试验泥浆配比,由于水平定向钻泥浆回收较低,施工过程中随时需要补充大量新配置的泥浆,因此选用造浆率高的优质钠基膨润土配浆,对保证钻进质量和提高钻进速度尤为重要。

其次,在泥浆性能的控制和调整方面:

1.泥浆添加剂:为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能,在配出基浆的基础上,再按基浆重量的 2 - 4‰比例加入各种泥浆添加剂,如增粘剂、固壁剂和润滑剂等。 2.粘度控制:根据穿越段地层情况,在钻导向孔阶段,泥浆粘度控制在 60 - 65S;在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高 5 - 10S,即达到 65 - 70S。实际使用过程中,泥浆的配比随地层不同而随之变化,并选用不同的添加剂。 3.各阶段泥浆性能调整:为保证钻屑携带和孔眼清洁,控制泥浆的失水,防止塌孔,需增大固壁剂、增粘剂含量;要及时提高润滑剂剂量,适当降低粘度和切力,保证泥浆的流变性能良好,使钻屑顺利返出地面,增强泥浆的润滑性,减小钻机旋转及推进阻力;为增强泥浆的造壁性能,防止孔壁塌陷,防止缩径,需增大固壁剂、增粘剂剂量;为提高泥浆的润滑性,降低摩擦阻力,增强携屑效果,需提高增粘剂和润滑剂剂量,润滑剂剂量可增至基浆重量的 10‰。 再者,在泥浆压力和流量的控制方面,定向穿越泥浆压力和流量的控制原则是高流量、低压力,通过调整高压泥浆泵的档位和转速、泥浆喷嘴的直径和数量、控制钻进和回拉速度等来实现。 最后,在泥浆的搅拌混合和回收方面: 4.在扩孔和回拖期间,往往需要补充大量的泥浆,增加泥浆循环管路长度,相对延长了膨润土及添加剂的熟化、混合时间,确保了泥浆的性能达到既定要求。 5.安装泥浆循环系统,通过对回流泥浆的筛选处理,使回流泥浆循环使用,一可更有效地保证泥浆的供应量;二可减少环境污染。

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11月 15 2024

固控系统的作用

固控系统在石油钻井中发挥着至关重要的作用。钻井液中的固体颗粒分为有害固相和有用固相两类,而岩屑作为主要的有害固相,会在钻井全过程中对钻井液的物理性能产生诸多不良影响。据统计,岩屑会使钻井液的密度、粘度、动切力、失水、泥饼、研磨性、粘滞性和流动阻力增加。 在实际钻井过程中,岩屑不仅会损害油气层,降低钻速,还会增大转盘扭矩,导致起下钻遇阻,甚至造成粘附卡钻,引起井漏、井喷等井下复杂情况。同时,钻井液中的岩屑会对循环系统造成严重磨损。例如,在一些钻井作业中,由于未有效使用固控系统,岩屑对循环系统的磨损率高达 30% 以上,大大缩短了设备的使用寿命,增加了维修成本。

固控系统通过机械清除的方式,能够有效清除钻井液中的有害固相,保留有用的固相,从而满足钻井工艺对钻井液性能的要求。固控设备主要有振动筛除砂器除泥器、离心机除气器等。这些设备按钻井液固控工艺的要求合理组合起来,形成一个整体的固控系统。

以振动筛为例,它作为第一级固控设备,能够将粒度大于 74μm 的钻屑颗粒筛分出来,为后续的固控设备减轻负担。除砂器、除泥器和离心机则分别针对不同粒度范围的固相颗粒进行清除,确保钻井液的清洁度。除气器能够去除侵入钻井液的气体,保证钻井液性能的稳定。

通过固控系统的有效运行,可以大大减少对循环系统的磨损。一方面,降低了设备维修和更换的频率,节约了成本;另一方面,提高了钻井作业的安全性和稳定性,减少了井下复杂情况的发生概率。总之,固控系统在石油钻井中具有不可替代的重要作用。

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11月 08 2024

冠能固控泥浆搅拌器:多领域的得力助手

一、冠能固控泥浆搅拌器简介

冠能固控泥浆搅拌器在石油钻井领域发挥着至关重要的作用。其主要作用是保持钻井液的均匀性并使固相颗粒悬浮,对钻井液进行连续可靠的搅拌。

在技术特点方面,冠能固控泥浆搅拌器具有诸多优势。首先,在 5.5kW 以下采用摆线减速机,结构紧凑、占地面积小,搅拌效果好;7.5kW 以上则采用涡轮蜗杆式减速传动,具有传递扭矩大、运转平稳、工作可靠等优点。例如,GNJBQ030D 型号的泥浆搅拌器,电机功率为 3kW,转速为 60/70(50HZ/60HZ)转 / 分,叶轮直径 650mm,仅重 154Kg,尺寸为 717×560×471mm,充分体现了其结构紧凑的特点。

不同功率下的冠能固控泥浆搅拌器也各具特色。低功率的搅拌器适用于一些特定的小型钻井作业场景,而高功率的搅拌器如 GNJBQ220DD,电机功率达 22kW,转速为 1100 转 / 分,叶轮直径较大,为两个叶轮设计,能更好地满足大型钻井作业对搅拌强度的要求。

总之,冠能固控泥浆搅拌器凭借其独特的作用、先进的技术特点和多样化的功率选择,在石油钻井行业中占据着重要地位。

二、广泛的应用行业 (一)石油油气勘探行业

在石油油气勘探中,冠能固控泥浆搅拌器起着关键作用。它能够高效地搅拌钻井液,确保钻井液性能稳定,防止固相颗粒沉降,为钻井作业提供可靠的保障。例如,在钻井过程中,泥浆搅拌器可以快速制备出高质量的泥浆,满足不同深度钻井的需求。北钻固控设备泥浆搅拌器采用先进的搅拌技术,具有高效稳定、操作简便、适应性强等优势,为石油钻采提供了极大的便利。

(二)非开挖工程

在非开挖工程中,泥浆搅拌器发挥着重要作用。用于非开挖的泥浆净化搅拌一体机,结构紧凑,能够实现泥浆的回收净化和搅拌配浆。通过潜水渣浆泵将泥浆输送至旋流器进行净化,再经过振动筛进一步过滤,最后由搅拌装置进行搅拌配浆,提高了工程效率,降低了工程投入成本。

(三)岩土工程

在岩土工程中,泥浆搅拌器具有重要的应用价值。用于岩土工程的泥浆搅拌装置,能够对泥浆进行充分的搅拌混合,提高泥浆的利用率。搅拌桨上的刮泥组件可以防止泥浆附着在搅拌桨上,避免堵塞,提高搅拌效率。同时,该装置还能根据不同工程需求调整搅拌参数,满足各种不同泥浆的制备要求。

(四)矿山领域

在矿山开采等方面,泥浆搅拌器的应用可以提高矿山作业效率。矿用泥浆搅拌机能够将泥浆搅拌均匀,然后通过输送泵输送至相应的坑洞内进行凝固填平。同时,其独特的刮板设计可以自动清理搅拌罐内壁粘附的泥浆,无需人工手动清理,便于搅拌罐内壁的清洁。

(五)冶金行业

在冶金过程中,冶金搅拌器设备作为一种高效、可靠的混合和搅拌设备,发挥着至关重要的作用。它能够将不同成分的固体、液体或粉体物料进行均匀混合,确保物料的化学成分和物理性质达到工艺要求。同时,还能促进化学反应的进行,提高反应速率和产物收率,实现温度的均匀分布和控制。

(六)煤炭行业

在煤炭开采和加工中,泥浆搅拌器可以优化煤炭生产流程。例如,在煤炭洗选过程中,泥浆搅拌器可以将煤泥与水充分混合,提高洗选效率。同时,还可以防止煤泥沉淀,保证洗选设备的正常运行。

(七)水电行业

在水电工程中,泥浆搅拌器确保水电项目的稳定进行。例如,在水电站建设过程中,泥浆搅拌器可以搅拌防渗材料,保障水利工程的防渗效果。同时,还可以将泥浆搅拌均匀,用于桥梁表层基础固化等工程,提高工程质量。

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11月 01 2024

固控系统的应用领域

固控系统在多个领域都有着广泛的应用,发挥着重要的作用。

(一)石油开采领域

在石油开采中,固控系统主要用于分离处理钻井液中的岩屑、泥砂等颗粒,维持钻井液性能以及储存循环钻井液。它能有效清除钻井液中的有害固相,保留有用固相,满足钻井工艺对钻井液性能的要求。例如,石油固控系统能够使钻井液循环利用,减少泥浆排放,具有明显的环境?;ぷ饔?。在石油钻井过程中,岩屑是钻井液中最主要的有害固相,会损害油气层、降低钻速、增大转盘扭矩等,而固控系统通过振动筛、除砂器除泥器、卧螺离心机、除气器等设备的协同作用,能够有效清除这些有害固相,提高钻井效率,降低钻井成本,保障钻井安全。

(二)水平定向穿越工程领域

在水平定向穿越工程中,固控系统对钻井泥浆的性能起着关键作用。钻井泥浆应具有适当的粘度和流动性、较强的护壁作用和润滑性能,以满足穿越施工的需求。固控系统通过对泥浆中的固体颗粒进行控制,清除有害固相,保留有用固相,满足穿越工艺对泥浆性能的要求。水平定向穿越泥浆中的有害固相主要是指对设备磨损、影响泥浆流变性能的钻屑。固控系统采用机械清除等方法,如利用固相控制系统分离固相,包括泥浆振动筛、除砂器、除泥器、卧式螺旋离心机和循环大罐等设备,有效分离固相,提高泥浆性能,为管线回拖提供有效的润滑作用,降低管线的回拖力。

(三)地热钻井工程领域

在地热钻井工程中,固控系统也扮演着十分重要的角色。地热井钻井目的不仅是钻达目的层开发中深层地热能,还要实现经济节约。固控系统的净化系统能通过机械分离钻井液中携带上来的泥浆、岩屑、清洗水等,使钻井液可以循环利用,不但节约了配浆的成本,而且避免了环境污染。在进行温泉工程设计时,针对不同类型的地质状况,会采用不同的钻探类型,如变质岩钻探、沉积岩钻探、火成岩钻探,甚至采用综合钻探法。而固控系统在整个钻井过程中,能够提高地热井质量,降低钻井风险。