Буровой шлам - Drill cuttings

Буровой шлам^[1] это сломанные куски твердого материала, снятые с скважина пробурено вращающийся, перкуссия, или же шнек методы и выведены на поверхность в буровой раствор. Просверленные таким образом скважины включают нефтяные или газовые скважины, колодцы, а также отверстия, пробуренные для инженерно-геологических изысканий или разведки полезных ископаемых.^[2]

Буровой шлам обычно исследуют, чтобы сделать запись (a каротаж ) подземных материалов, проникших на разную глубину. В нефтяной промышленности это часто называют грязевой журнал.

Буровой шлам образуется, когда порода раскалывается буровым долотом, продвигающимся через породу или почву; черенки обычно выносятся на поверхность буровой раствор циркулирует вверх от сверла. Буровой шлам можно отделить от жидкого бурового раствора с помощью сланцевые шейкеры, центрифугами, или циклонные сепараторы Последний также эффективен при воздушном бурении. При канатно-инструментальном бурении буровой шлам периодически выбрасывается из забоя скважины. В шнековое бурение, шлам выносится на поверхность на лопастях шнека.

Одним из методов бурения, при котором не образуется буровой шлам, является колонковое бурение, который вместо этого производит твердые цилиндры из камня или почвы.

Обработка бурового шлама

Буровой шлам, переносимый буровым раствором (буровым раствором), обычно извлекается с поверхности платформы, где он проходит через вибраторы или вибрационные машины, чтобы отделить шлам от бурового раствора, этот процесс позволяет циркулирующему раствору участвовать в процессе бурения.

Затем образцы шлама изучаются грязеуловители и геолог буровой площадки. в Нефть и газ промышленности оператору, вероятно, потребуется набор образцов для дальнейшего анализа в своих лабораториях. Многие национальные правила предусматривают, что для любой пробуренной скважины набор проб должен быть заархивирован в национальном органе. Например, в случае Великобритании с Британской геологической службой (BGS ).

Основная часть черенков требует утилизации. В методология возможность утилизации зависит от типа используемого бурового раствора. Для бурового раствора на водной основе (WBM) без особо опасных добавок шлам может быть сброшен за борт (в сценарии на море). Однако если буровой раствор на масляной основе (OBM ), то перед утилизацией обрезки необходимо обработать. Либо в пропускает и доставляются на специализированный объект (также известный как скип и корабль), или теперь есть мобильные установки, которые могут перерабатывать их на буровой, сжигая загрязнения бурового раствора. Это сохраняет логистика и стоимость перевозки такого количества черенков. Хотя это, возможно, считается неинтересной темой, если в сценарии пропуска и отгрузки, зависимость от операций крана для перемещения скипов может привести к ситуациям, когда плохая погода останавливает бурение, поскольку обработка шлама не может продолжаться.

Утилизация как отходы

Захоронение

Захоронение - это размещение отходов в искусственных или естественных раскопках, таких как ямы или свалки. Захоронение - наиболее распространенный способ захоронения отходов бурения (шлам и шлам) на суше. Как правило, твердые частицы закапываются в ту же яму (резервную яму), которая используется для сбора и временного хранения отработанного раствора и шлама после того, как жидкость испарится. Захоронение в яме - это недорогой, низкотехнологичный метод, который не требует вывоза отходов с площадки скважины, и поэтому он очень привлекателен для многих операторов.

Захоронение может быть наиболее неправильно понимаемым или неправильно применяемым методом утилизации. Простое проталкивание стенок резервной ямы на пробуренный шлам обычно недопустимо. Глубина или размещение погребальной камеры имеет значение. Для заглубленных черенков следует установить предел влажности и определить химический состав. Захоронение в яме может быть не лучшим выбором для отходов, содержащих высокие концентрации нефти, соли, биологически доступных металлов, промышленных химикатов и других материалов с вредными компонентами, которые могут мигрировать из ямы и загрязнять пригодные для использования водные ресурсы.

В некоторых нефтяное месторождение площади, большие свалки эксплуатируются для захоронения нефтяных отходов из нескольких скважин. Похоронение обычно заканчивается анаэробные условия, что ограничивает дальнейшую деградацию по сравнению с отходами, выращиваемыми на суше или разбросанными по суше, где преобладают аэробные условия.^[3]

Нанесение на наземные поверхности

Цель внесения отходов бурения в почву - позволить естественной микробной популяции почвы метаболизировать, преобразовывать и ассимилировать составляющие отходов на месте. Заявка на землю является формой биоремедиация описаны в отдельном информационном бюллетене.^[4]

Для описания этого используются несколько терминов. управление отходами подход, который можно рассматривать как лечение, так и утилизацию. В целом, земледелие относится к многократному внесению отходов на поверхность почвы, тогда как распространение земли и обработка земли часто используются как синонимы для описания однократного внесения отходов на поверхность почвы. Некоторые практикующие врачи придерживаются разных терминологических соглашений и могут поменять местами все три термина. Читателям следует сосредоточиться на технологиях, а не на конкретных именах, данных каждому процессу.

Оптимальные методы внесения в почву уравновешивают добавление отходов со способностью почвы ассимилировать компоненты отходов без нарушения целостности почвы, создавая подповерхностный слой. Загрязнение почвы проблемы или другие неблагоприятные воздействия на окружающую среду.

Земледелие

В разведке и добыче уже много лет земледелие используется для обработки нефтесодержащих отходов нефтяной промышленности. Земледелие - это контролируемое и многократное внесение отходов на поверхность почвы с использованием микроорганизмы в почве для естественного биоразложения углеводород составляющие, разбавляют и ослабляют металлы, а также трансформируют и ассимилируют составляющие отходов.

Земледелие может быть относительно недорогим бурением управление отходами подход. Некоторые исследования показывают, что земля сельское хозяйство не оказывает отрицательного воздействия на почвы и может даже принести пользу некоторым песчаным почвам, увеличивая их водоудерживающую способность и уменьшая удобрение убытки. Неорганические соединения и металлы разбавлены в почве, а также могут быть включены в матрицу (через хелатирование, обменные реакции, ковалентное связывание или другие процессы) или может стать меньше растворимый через окисление, осадки, и эффекты pH. Ослабление тяжелых металлов (или поглощение металлов растения ) может зависеть от содержания глины и катион -обменная емкость.

Оптимизация работы земельного хозяйства: добавление воды, питательные вещества и другие поправки (например, навоз, солома ) может увеличить биологическую активность и аэрацию почвы, тем самым предотвращая развитие условий, которые могут способствовать выщелачивание и мобилизация неорганических загрязнителей. В периоды продолжительных засушливых условий также может потребоваться контроль влажности для минимизации пыли.

Периодический обработка почвы смеси (для увеличения аэрация ) и добавки питательных веществ к смеси отходов и почвы могут усилить аэробное биоразложение углеводородов. После внесения отходов проводится мониторинг концентраций углеводородов для измерения прогресса и определения потребности в улучшении биоразложение процессы. Нормы внесения следует контролировать, чтобы свести к минимуму возможность стекания.

Предварительная обработка отходов компостирование и активация аэробных биоразложение регулярным поворотом (валки ) или принудительной вентиляцией (биогалерея) может уменьшить площадь посевных площадей, необходимых для земледелия (Morillon et al. 2002).

Пример фермы по переработке отходов бурения: В 1995 г. нефтегазовая компания HS Resources, работающая в Колорадо, получила разрешение для некоммерческой земельной фермы на переработку и переработку неопасных отходов нефтяных месторождений компании, включая буровые растворы. На земельном хозяйстве отходы, смешанные с почвой, загрязненной углеводородами других предприятий, разбрасываются слоем толщиной в один фут или меньше. Естественное бактериальное действие усиливается за счет периодического внесения коммерческих удобрений, ежемесячной обработки почвы (для добавления кислород ) и полив (для поддержания влажности 10–15%). Обработка считается завершенной, когда уровни углеводородов достигают концентраций, установленных регулирующими органами; не все агентства применяют одинаковые стандарты приемлемости. Вода и почва периодически контролируются, чтобы подтвердить отсутствие неблагоприятных воздействий на почву или грунтовые воды, и ведутся записи об источнике и расположении восстановленной почвы. Ориентировочные затраты на обработку, включающие транспортировку, внесение, поправки и мониторинг, составляют около 4–5 долларов за кубический ярд. Когда обрабатываемый материал переработанный чистые затраты на засыпку составляют около 1 доллара за кубический ярд. Капитальные затраты (не включенные в смету затрат на лечение) были возмещены в течение первых восьми месяцев эксплуатации (Cole and Mark 2000).

Соображения по внедрению: Преимущества земледелия включают его простоту и низкие капитальные затраты, возможность вносить несколько загрузок отходов на один и тот же участок земли и возможность улучшения состояния почвы. Проблемы, связанные с земледелием, связаны с высокими затратами на техническое обслуживание (например, периодическая обработка земли, удобрение ); потенциально большие потребности в земле; и требуемый анализ, тестирование, демонстрация и мониторинг. Повышенные концентрации углеводород в отходах бурения может ограничивать норму внесения отходов на площадке.

Отходы, содержащие соль также следует наносить на почву только с осторожностью. Соль, в отличие от углеводородов, не может подвергаться биологическому разложению, но может накапливаться в почвах, которые имеют ограниченную способность принимать соли. Если уровень соли станет слишком высоким, это может повредить почву, и обработка углеводородов может быть затруднена. Соли растворимы в воде, и с ними можно справиться. Солевой менеджмент - это часть осмотрительной работы земельного хозяйства.

Еще одна проблема с земледелием заключается в том, что при более низких молекулярный вес нефть соединения биоразлагаются эффективно, соединения с более высокой молекулярной массой разлагаются медленнее. Это означает, что повторные применения могут привести к накоплению высокомолекулярных соединений. В высоких концентрациях эти устойчивые компоненты могут повысить водоотталкивающие свойства почвы, повлиять на рост растений, снизить способность почвы поддерживать разнообразное сообщество организмов и сделать земельную ферму непригодной для использования без обработки или поправок.^[5] Недавние исследования подтвердили идею о том, что добавление дождевые черви с выбранными органическими добавками может ускорить долгосрочное восстановление загрязненной нефтью почвы, обработанной традиционным способом. Роут и кормление дождевых червей создают пространство и позволяют пищевым ресурсам стать доступными для других почвенных организмов, которые в противном случае не смогли бы выжить. Использование дождевых червей в Европа улучшил биологическое качество почв в рамках некоторых крупных мелиоративных проектов.

При рассмотрении земледелия в качестве варианта управления отходами следует учитывать несколько моментов. К ним относятся топография площадки, гидрология площадки, использование соседних земель, а также физический (текстура и объемная плотность) и химический состав отходов и полученной смеси отходов и почвы. Отходы, содержащие большое количество масла и различных добавок, могут оказывать разнообразное воздействие на звенья пищевой цепи. Составляющие, вызывающие особую озабоченность, включают pH, азот (общая масса), основные растворимые ионы (Ca, Mg, Na, Cl ), электропроводность, общее содержание металлов, экстрагируемые органические галогены, содержание нефти и углеводородов. В буровых растворах на масляной основе обычно используется эмульгированная фаза от 20 до 35 процентов по массе. CaCl₂ рассол. Эта соль может быть проблемой в некоторых областях, например, в некоторых частях Канады, на среднем континенте и в Скалистых горах. По этой причине появились альтернативные системы бурового раствора, в которых используются экологически предпочтительные полезные соли, такие как нитрат кальция или же сульфат калия, как эмульгированная внутренняя водная фаза.

Отходы, содержащие значительные уровни биологически доступных тяжелых металлов и стойких токсичных соединений, не являются хорошими кандидатами для земледелия, поскольку эти вещества могут накапливаться в почве до уровня, который делает землю непригодной для дальнейшего использования (E&P Forum 1993). (Мониторинг участка может помочь предотвратить такое накопление.) Земельным хозяйствам могут потребоваться разрешения или другие утверждения от регулирующих органов, и, в зависимости от почвенных условий, некоторым земельным хозяйствам могут потребоваться облицовки и / или колодцы для мониторинга грунтовых вод.

Обработка земли

При обработке земли (также известной как распространение земли) процессы аналогичны процессам в земледелии, где естественные процессы в почве используются для биоразложения органических компонентов в отходах. Однако при обработке земель однократное внесение отходов производится на земельный участок. Цель состоит в том, чтобы утилизировать отходы таким образом, чтобы сохранить недра химический, биологический и физический свойства, ограничивая накопление загрязняющих веществ и защищая качество поверхностных и грунтовых вод. Площадь распределения земли определяется на основе расчетной скорости загрузки с учетом абсолютного концентрация соли, углеводород концентрация, металлы концентрация, и pH уровень после смешивания с почвой. Отходы бурения разбрасываются по земле и включаются в верхнюю зону почвы (обычно верхние 6-8 дюймов почвы) для усиления улетучивания углеводородов и биоразложение. Земля управляется таким образом, чтобы почвенная система могла деградировать, транспортировать и ассимилировать составляющие отходов. Каждый участок обработки земли обычно используется только один раз.

Оптимизация операций по обработке земель: Добавление воды, питательных веществ и других добавок (например, навоза, соломы) может повысить биологическую активность / аэрацию почвы и предотвратить развитие условий, которые могут способствовать вымыванию и мобилизации неорганических загрязнителей. В периоды продолжительных засушливых условий также может потребоваться контроль влажности для минимизации пыли. Периодическая обработка смеси (для увеличения аэрации) и добавление питательных веществ к отработанной почвенной смеси может усилить аэробное биоразложение углеводородов, хотя на практике не все проекты по обработке земли включают повторную обработку почвы. После внесения отходов можно контролировать концентрацию углеводородов, чтобы измерить прогресс и определить необходимость улучшения процессов биоразложения.

Соображения по внедрению: Поскольку на участки разбрасывания отходов наносится только одноразовое применение отходов, вероятность накопления компонентов отходов в почве снижается (по сравнению с земледелием, где отходы применяются повторно). Хотя облицовки и мониторинг фильтрата обычно не требуются на участках обработки земли, участок топография, гидрология, а также должен быть оценен физический и химический состав отходов и образовавшейся смеси отходов и почвы, при этом нормы внесения отходов должны контролироваться, чтобы свести к минимуму возможность стока.

Эксперименты, проведенные во Франции, показали, что после внесения бурового шлама на сельхозугодьях следует вспашка, обработка почвы, и удобрение примерно 10% исходного количества масла осталось в почве. Фитотоксическое действие на прорастание семян и прорастание не наблюдались, но урожайность кукурузы и пшеницы снизилась на 10%.^[6] Урожайность других культур не пострадала. Процент снижения содержания углеводородов и урожайность сельскохозяйственных культур будут варьироваться от участка к участку в зависимости от многих факторов (например, продолжительности времени после внесения, типа углеводорода, химического состава почвы, температуры).

Затраты на разбрасывание на суше обычно составляют от 2,50 до 3,00 долларов за баррель буровых растворов на водной основе, не загрязненных нефтью, и они могут быть выше для нефтесодержащих отходов, содержащих соли (Bansal and Sugiarto 1999). Стоимость также зависит от требований к отбору проб и анализу.

Преимуществами распределения земель являются низкая стоимость обработки и возможность того, что этот подход может улучшить характеристики почвы. Распределение по земле наиболее эффективно используется для буровых отходов с низким содержанием углеводородов и солей. Возможные проблемы включают необходимость в больших земельных участках; относительно медленный процесс разложения (скорость биоразложения контролируется присущими составляющими отходами свойствами биоразложения, температурой почвы, содержанием воды в почве и контактом между микроорганизмами и отходами); и потребность в анализах, тестах и демонстрациях. Кроме того, высокие концентрации растворимых солей или металлов могут ограничивать использование заделки земель.

При оценке распределения земель как варианта управления отходами бурения следует учитывать несколько моментов. К ним относятся топографические и геологические особенности территории; текущая и вероятная будущая деятельность вокруг свалки; гидрогеологический данные (местоположение, размер и направление потока для существующих поверхностных водных объектов и пресных или пригодных для использования водоносных горизонтов); естественные или существующие схемы дренажа; близлежащие экологически чувствительные объекты, такие как водно-болотные угодья, городские районы, исторические или археологические памятники и охраняемые места обитания; наличие исчезающих видов; и потенциальное воздействие на качество воздуха. Кроме того, следует проанализировать исторические данные о распределении осадков, чтобы установить требования к влажности для распределения земель и спрогнозировать чистую скорость испарения. Следует определить устройства, необходимые для управления потоком воды в системы объекта, на них или из них. Во время оценки следует охарактеризовать отходы; Отходы бурения с высоким содержанием углеводородов и солей могут не подходить для распределения по земле.

Переработка отходов

Некоторые черенки можно выгодно использовать повторно. Перед тем, как шлам можно будет повторно использовать или переработать, может потребоваться выполнить шаги, чтобы обеспечить снижение содержания углеводородов и хлоридов в пределах стандартов для повторного использования соответствующих руководящих органов.

На некоторых участках разрешено повторное использование вырубок при разбрасывании дорог. Для этого может потребоваться разрешение как соответствующих управляющих органов, так и землевладельцев.

Буровой шлам также может быть переработан для использования в качестве твердых строительных материалов в виде твердых частиц, таких как дорожное основание для строительных дорог и подушек. Перед обработкой на мельнице или аналогичном методе смешивания черенки необходимо просеять и высушить.^[3]^[7] Отходы бурения также могут быть переработаны в смеси для других крупных, по существу монолитных специализированных бетонных конструкций.