李歷(中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部上海作業(yè)公司,上海)

海上鉆井平臺(tái)鉆屑處理與遠(yuǎn)距離輸送

李歷(中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部上海作業(yè)公司,上海)

隨著近年來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，海上事業(yè)得到了迅速發(fā)展，海洋高質(zhì)量油鉆、海洋環(huán)保成為新時(shí)期工作的重點(diǎn)。本文在基于海上鉆屑流變特征的基礎(chǔ)上，對海上鉆井平臺(tái)鉆屑處理技術(shù)以及遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)進(jìn)行了分析與簡述，以供參考。

海上鉆井；鉆屑處理；遠(yuǎn)距離輸送

海上鉆井平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)海洋資源利用的重要基礎(chǔ)平臺(tái)，近年來隨著科學(xué)技術(shù)、化工技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，海上鉆井工藝技術(shù)以及鉆井平臺(tái)體系等到了不斷的完善，加之科學(xué)發(fā)展觀念的提出，鉆屑處理與輸送處理技術(shù)的研究成為人們關(guān)注的重點(diǎn)?？茖W(xué)有效的海上鉆屑處理與遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)的應(yīng)用對提升工作效率、降低運(yùn)輸成本，促進(jìn)海洋油氣鉆井經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升具體重要意義。

1 鉆屑的流變特征與處理

由于海上鉆屑具有流體性質(zhì)，因此在海上鉆屑處理與遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)與實(shí)踐應(yīng)用中應(yīng)明確認(rèn)知到海上鉆井鉆屑的流變特性，并依據(jù)其所具有的特性進(jìn)行目的性、實(shí)效性處理。

(1)基本流型 ①牛頓流型。牛頓流型是牛頓流體中的一種重要表型形態(tài)，用流變曲線表示，則呈“過原點(diǎn)直線”狀。其中基于平行液層上的平行應(yīng)力(簡稱“剪切應(yīng)力”表示為“τ”)與剪切速率(dv/dx)呈正比例關(guān)系。因此，在微小力度的作用下就可形成流動(dòng)，而其所呈現(xiàn)出的液體粘度則不會(huì)形成一定的變化。②塑性流型。在海上鉆屑的流體中，塑性流型的形成需存在一定的條件，即當(dāng)剪切應(yīng)力超出既定范圍(極限靜切力，簡稱“凝膠強(qiáng)度”表示為“τs”)后，形成的一種流體形態(tài)。當(dāng)剪切應(yīng)力超過τs時(shí)，液體將會(huì)被不均勻剪切，液體粘度值隨之加大，當(dāng)達(dá)到一定程度，即剪切所具有的結(jié)構(gòu)分散速度與塑性液體恢復(fù)程度相統(tǒng)一或大于結(jié)構(gòu)恢復(fù)速度后，液體粘度不在隨剪應(yīng)力的增加而變化，曲線圖上表現(xiàn)為直線狀，可用賓漢公式：τ=τd+η·dv/dx方程表示。③假塑性流型。假塑性流型又被稱為“準(zhǔn)塑性流體”，在極小的剪切應(yīng)力的作用下，就可產(chǎn)生流動(dòng)性，且隨著剪切應(yīng)力的不斷加大，液體粘度也隨之加大。在流型曲線中呈經(jīng)過原點(diǎn)并趨向于水平剪切應(yīng)力的曲線狀態(tài)。可用公式τ=K(dν/dx)n表示(其中K為“稠度系數(shù)”、n為“流型指數(shù)”)。

(2)處理技術(shù) 在海洋鉆井平臺(tái)中，對鉆屑廢棄物的處理，其前提條件皆是對海洋鉆井廢棄液體進(jìn)行固液分離，用以提升管道運(yùn)輸整體效率，降低單位輸送量，從而解決海洋油氣井污染問題。據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與資料整合發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段常用的固液分離處理技術(shù)，主要有“真空過濾脫水工藝技術(shù)”、“重力濃縮脫水工藝技術(shù)”、“壓濾脫水工藝技術(shù)”、“污泥焚燒工藝技術(shù)”以及“污泥干化工藝技術(shù)”等等。由于海上鉆井用液屬于非牛頓流體，其廢棄物鉆屑外，多以化學(xué)添加劑、無機(jī)鹽、化工油、粘土等為主，透水系數(shù)相對較大，因此在進(jìn)行實(shí)際鉆屑處理時(shí)，需利用機(jī)械設(shè)備，輔助添加劑進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)固液分離、清除處理。

2 遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)

(1)軟管泵輸送 軟管泵是通過增加泵內(nèi)的壓力，輸送流體，應(yīng)用于機(jī)械，根據(jù)其工作原理，它分為兩類，一類是動(dòng)力式泵，另一類是容積式泵，前者又被稱為葉片式泵，用葉片旋轉(zhuǎn)生成動(dòng)力，并把動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量，促使?jié){體流動(dòng)，增加漿體的動(dòng)能與壓力，最后利用壓出室，把產(chǎn)生的動(dòng)能變?yōu)閴毫δ?；后者是利用漿體的密封，發(fā)現(xiàn)空間容積的變化規(guī)律，使產(chǎn)生的能量具有周期性，并把能量傳給漿體，增加其壓力，并讓漿體流出。

海上鉆井平臺(tái)建設(shè)后，會(huì)出現(xiàn)很多廢棄物，包括鉆屑等，用振動(dòng)篩除后，液態(tài)的廢棄物會(huì)重新回收，膏狀物體則會(huì)進(jìn)入鉆屑池。軟管泵共設(shè)置了兩端，一端插在鉆屑池中，另一端會(huì)連接平臺(tái)附近的大型的儲(chǔ)存罐。

其優(yōu)勢是：為無機(jī)械密封，有較強(qiáng)的自吸能力，可以自行清理；沒有安裝泵閥，不會(huì)出現(xiàn)輸送時(shí)泄露、氣阻的問題，工作現(xiàn)場干凈；結(jié)構(gòu)簡單，可用于多個(gè)工作場合與多種傳輸物質(zhì)；每個(gè)泵頭可以連接數(shù)個(gè)軟管，同時(shí)傳輸多種物質(zhì)。其劣勢是：泵使用的時(shí)間長短由軟管的彈性決定，可能會(huì)縮短使用壽命；其會(huì)按照脈沖式的工作方式工作，讓軟管與泵體震動(dòng)。

(2)濕噴鉆屑 濕噴法最初是用于混凝土的輸送，防止出現(xiàn)較大的粉塵。初始階段，混凝土?xí)x擇干噴法，利用風(fēng)壓把物料推到噴嘴處，注入一定水量，讓其噴出，但因?yàn)轱L(fēng)壓較高，物料流速過快，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，容易回彈。干噴帶來的困擾是，有較高的粉塵濃度，污染環(huán)境。

由此，衍生出了濕噴技術(shù)。即它會(huì)使用兩個(gè)罐體，上下排列，中間用設(shè)施固定，隨著上面罐體的攪拌，處于下方的罐體噴射，主要用于傳送已經(jīng)固液分離的鉆屑。分離后的鉆屑流動(dòng)性較差，會(huì)粘附在罐的內(nèi)壁，需要定期清理，且其體積較大。所以為了進(jìn)一步縮小鉆屑的體積，便于輸送，技術(shù)人員會(huì)使用旋風(fēng)氣流干燥器，進(jìn)一步把鉆屑的液體從周圍的濾網(wǎng)分離出去，從側(cè)面排除，實(shí)現(xiàn)再分離，讓物料的干燥程度達(dá)到99%，質(zhì)量變?yōu)樵械?.67%，減輕了輸送的壓力。

其優(yōu)勢是：輸送結(jié)構(gòu)簡單，中途只會(huì)經(jīng)過輸送管道，減少了一次性投資，主要用于長距離的輸送；有多個(gè)輸送線路可供選擇，線路布置靈活，不會(huì)給輸送帶來阻礙；使用的部件較少，便于操作，且可以使用自動(dòng)化技術(shù)，管理員的管理工作減少。

3 結(jié)語

總而言之，海上鉆井平臺(tái)鉆屑的處理與遠(yuǎn)距離輸送，需了解鉆屑的基本流型，選擇處理技術(shù)，優(yōu)化對鉆屑的處理，為遠(yuǎn)距離輸送提供便利。同時(shí)，遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)包括軟管泵輸送與濕噴鉆屑等，可有效實(shí)現(xiàn)鉆屑的固液分離，并利用壓力遠(yuǎn)距離傳輸。

[1]倘向陽.海上鉆井平臺(tái)鉆屑處理與遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)[D].中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2010.

[2]蔣文星.勘探三號鉆井平臺(tái)作業(yè)環(huán)保技術(shù)應(yīng)用研究[D].復(fù)旦大學(xué),2008.

[3]趙姍姍,鄢捷年,劉曉平,趙雄虎.西非深水鉆井含油鉆屑清洗方法室內(nèi)研究[J].鉆井液與完井液,2011,04:8-10+91.