钻井废弃物管理考量.ppt

钻井废弃物管理考量,兰顿油田服务有限公司,,钻井废弃物减量化技术管理流程推荐方案质量控制废弃物管理数据库,钻井废弃物计量,,①,合成基泥浆的优劣情况对比,①,说明,脂利用油酸与醇类的反应从植物油中制取。二醚利用正醇的反应可以生成单醚，单醚接着可以转化为二醚。聚a烯烃（PAO）一般被认为是1－癸烯的低聚物C10直链α烯烃NAO。直链α烯烃（NAO-LAOs）–由乙烯制成。异构烯烃（IO’s/NAOs）－在固定床上经过异构化反应。烷基苯（LAB）–饱和烃与苯反应的产物。有去垢作用的烷基化物。聚醚多元醇（Polyols）–多种物质聚合而成。乙二醇（MEG）–葡萄糖的衍生物。,①,合成基液化学,基本的钻井液化学决定对环境的危害及应用毒性，生物降解性，生物积聚性技术性能粘性，热稳定性，化学反应性价格结构化学功能结构分子量,①,合成基钻井液对比酯Ester，聚a烯烃PAO异构烯烃IO,①,,,①,泥浆钻屑相关的生态风险,,,关注度,,,,,,,0,低,,,,,中,高,水基,合成基,油基,,,,水生生物毒性环境存留生物富集,,,,①,绩效管理的目的,延长钻液的生命周期减少废弃物降低成本环境达标,②,常见的问题,钻井液系统从技术上是可靠的服务不是很协调泥浆表面损失高稀释体积非常大固控系统需要改进钻井操作可以进行优化,②,建议,优化、协调泥浆、钻台和固体控制及处理系统之间的作用提高钻井液系统的生命周期升级钻井平台的固体处理设备减少表面损失在平台上安装泥浆恢复再生装置控制钻井，保持优化的泵速在一个独立方案中，协调钻井液系统、固控系统、废弃物管理和处理系统之间的相互联系利用绩效和目标来竞争,②,对泥浆系统的改进方案,对12和8井段，每一部分都做钻液审查。对每个井段，不同钻液要全部取出。井的M-1端是提取数据的最佳来源。每米成本和每加仑成本要进行测定。取回成本和体积的数据输入电子数表来复制提取数据。明显的误差应当固定，将计算方法标准化，以此来计算得到正确数据。如果需要，应该根据正确成本和发票成本的对比来校正成本。发票成本应正常化。常规步骤包括按照最新的价格来修正产品的单位成本。正常化的每米成本和每加仑成本数据应当应用到工程项目中。容积计数应像从M1提取的一样，并被应用于项目。,②,固控系统常见的问题,流程分布需要改进筛子不能处理需要的流量筛子需要进行维修或者更换钻井队需要了解筛子当地的筛网存在问题离心机转速高，但是处理能力低离心机间断地运行离心机安装存在问题,②,我们对固控系统的建议,调查改进流程分配维护及维修所有存在的平台筛子如果修完以后筛子仍然不能良好地运作，添加第四个筛安装常规维护和操作的机组（筛和网）如果可能的话，使用进口并符合API标准的棱锥式筛网去掉除沙器和除泥器更换更大处理能力的离心机系统有专门从事固控的技术人员,②,离心机系统,②,泥浆回收系统,建议在平台上安装钻屑滤干机系统－标准竖直钻屑干燥机或者水平钻屑滤干机，都具有较高的离心速度来处置回收钻液。－从筛网排出的钻屑，大约有85％可以通过这个单元装置回收。,②,泥浆回收装置,,②,主要的绩效指标,泥浆－成本（/m）－稀释体积－损失－水油比（owr）－水相盐度－低端流变系数－体积调和固控－成本（/m）－设备非作业时间－钻屑中的含油率－离心机的分离因数－低比重固相百分比（LGS％）－降滤失剂（PSA）,钻井废弃物处置－成本（/m）－转移体积－混合成本－运输成本－废弃物处理体积,②,绩效管理的手段与目标,钻液系统的整体管理－泥浆＋固控＋废弃物处理降低表面损失－改进振动筛和筛网的性能－安装泥浆回收系统延长钻液系统的生命周期－减少稀释总量－改进固控系统－控制低比重固相LGS优化泥浆性能－调整油水比－调整水相含盐度WPS－调整低切粘度钻井实践－控制钻井－控制泥浆流变而不是泵出量,},提高固控性能延长泥浆生命周期减少废弃物减少井下问题减少非工作时间,②,③管理流程,钻井废弃物处理原则保护环境。将作业区和污染区还原为相对适宜耕作的土壤状态。最大限度的减少作业对地表土壤的影响范围。认真设计废弃物管理方案以便保证有效的实施。在任何条件下应首先实施废弃物的最小化以及再利用。关注钻井废弃物管理的作业成本。,③钻井作业前的要求,作业者必须通知将如下内容通知当地环保局采用相关处置方法的目的所使用的泥浆体系类型油井位置废物储存地的位置推荐的土地处理地点工程日程安排必须至少在开钻前48小时通知当地环保局。,③取样前的要求,必须至少在采集钻井废物取样前24小时通知当地的环保局,③处置作业前的要求,向当地环保局递交钻井废物处置方案申报表（见下页）土地处理是一个长期的过程，期间需采用土壤改良和处理方法将钻井废物吸收转化为土壤化合物。提请审批的处理方案必须包括如下内容1）泥浆系统中的碳氢化合物类型2）使用盐体系或桥接剂时的盐溶液类型3）泥浆成分和处理剂4）待处理的油和盐成分5）土地处理的废物体积6）土地处理点的位置（法定位置）,③处置作业前的要求,7）与居民区距离、土地利用现状、植被覆盖面积和类型8）处理区域的表层土厚度，土地处理的土壤水平范围9）预计实施土地处理的土地面积10）废物利用的时机和频率11）土壤改良、利用率及时机的结合,③处置作业前的要求,15）土壤和废物混合物中初始碳氢化合物含量估值（）16）土壤和废物混合物中氯化物和钠负荷量估值（kg/ha）此方案必须在现场或异地处置作业前递交给当地环保局对备选处理方法的批复。,③钻井废物处置方案申报表,钻井废物处置方案申报表作业者须确保表格中信息的正确性，并在钻井废物处置前48小时递交给当地环保局。申报时间文件编号,1、环保局环保局传真其它政府相关部门传真,③钻井废物处置方案申报表,2.油井信息公司名称营业执照附件地面位置油井编号油井唯一标识符沉淀池或储藏区域的位置与地面位置相同泥浆类型,3.现场处置流体体积─────立方米固体体积─────立方米整体废物─────立方米土壤纹理─────空地扬洒应用厚度───厘米混合深度───厘米接收土壤导电率───厘米接收土壤钠吸附比───厘米最小范围最大应用率最大添加量公顷立方米/公顷千克/公顷氯化物─────────钠─────────氮─────────总溶─────────解固体毒性情况是/否/NA,4.异地处置流体体积─────立方米固体体积─────立方米整体废物─────立方米土壤纹理─────水平厚度─────厘米空地扬洒∙泵送∙钻井土地处置法∙使用厚度───厘米混合深度（如果合适）───厘米接收土壤导电率───厘米接收土壤钠吸附比───厘米,③处置作业后的要求,向当地环保局递交钻井废物处置完工报告。,③钻井废物数据库,钻井废物数据库将接受和保存所有钻井废物处置数据。数据库中包含全部钻井废弃物管理分析数据，包括钻井泥浆配方、处置方法和结果。,④推荐方法混合-掩埋-覆盖处置（M-B-C）,方法描述混合-掩埋-覆盖处置法是指使用地层土壤与钻井废物中的固相（有时是流体或全部废物）彼此混合以将其固化。以下内容共280字（略）。,④方法描述,典型的混合-掩埋-覆盖处置法包括在沉淀池内混合废物与底层土并覆盖在地面混合废物与底层土，再将混合物放入沉淀池中并覆盖以下内容共同30字（略）。将废物播撒在地表，混入底层土，并一边挖坑一边掩埋将废物扬洒在地表，烘干，再将废物放回沉淀池中，混合并覆盖以下略需兰顿授权,④处置标准,最终的底层土与废物混合物的底端必须至少高于水位与渗透材料层一米如果废物已经过处理，则在处置废物前，必须对废物进行重新取样，重新分析。微量元素的控制标准（见下表）,④处置标准,微量元素的控制标准,④处置标准,需兰顿授权,④取样要求,混合-掩埋-覆盖方法不需要收集流体样本。如果混合-掩埋-覆盖是唯一列入考虑范围的处置方法，则只需要采集一个整体废物样本。如果混合-掩埋-覆盖与其他方法结合使用，则必须根据其他处置方法对流体样本进行分析。以下内容共28字（略）。如果用混合-掩埋-覆盖法处置固相并使用其它方法处置流体时，则需要收集固相样本。如果流体和固相共同被处置，则必须收集整体废物样本。,④测试要求,混合-掩埋-覆盖处置法所需的测定,④信息要求,取样前如果油井或废物处置区域位于公共土地范围内，则作业公司应在钻井废物取样前24小时口头通知环保部门和政府相关部门。处置前在完成废物取样、处理（如果有要求），并符合选定处置方法的相关标准后，执照所有人可以按照选定的方法处置废物，但必须将钻井废物处置方案申报表递交给当地环保局。通知表中必须包含全部所需信息。当钻井废物被分别放置于多个沉淀池中或以不止一种方法加以处置时，则一个钻井区域或许需要采用多种申报表格式。,④信息要求,如果环保局对作业者有要求应提供处置方法、分析依据和信息。该数据库将接受并保存所有钻井废物处置数据。,④计算过饱和钻井废物方程式,在过饱和的钻井废物中，对氯化物和氮的分析工作需要在原始滤液中进行。钻井废物样本应该通过过滤或离心过滤处理，使之透过（11μ）滤纸或类似介质将其滤清，并对滤清的萃取物进行分析。含油量和微量元素分析需在原始样本中进行，并汇报干重条件下的分析数据。,④计算过饱和钻井废物方程式,M-B-C方程式1过饱和固相或整体废物的干容积密度（湿废物在指定体积下固相的干重）是使用美国石油协会（API）泥浆平衡法测定湿固相比重后计算得出的。[待测量泥浆密度-1000千克/立方米]*2.65（克/毫升）干容积密度（DBD）需兰顿授权其中干容积密度指定体积湿废物中固相的干重待测量的泥浆密度（千克/立方米）比重*10002.65（克/毫升）固相的粒子密度水的密度1000千克/立方米1克/毫升,④计算过饱和钻井废物方程式,M-B-C方程式2目的是将原始（过饱和）样本滤液的参数从毫克/升转化成废物固相干重的毫克/千克。2650-干容积密度参数废物（毫克/千克）参数滤液（毫克/升）*[]（2.65*干容积密度）其中参数废物（毫克/千克）干燥固相浓度参数参数滤液（毫克/升）原始滤液浓度参数干容积密度（千克/立方米）需兰顿授权2.65（克/毫升）固相粒子密度26502.65*1000,④计算欠饱和钻井废物方程式,欠饱和样本的原始干容积密度可以运用M-B-C方程式1计算得出。填充泥浆水平仪杯，使杯子边缘不会显著覆盖样本，向杯内加水（如果需要）以填充填孔隙，随后测量比重。将欠饱和固相分析作为独立的，附加的程序，并按下列步骤制备饱和浆液添加蒸馏水使子样本达到饱和浆液状态，使其最少维持4小时，以便使盐分可以与加入的水达到平衡。使用美国石油协会（API）泥浆平衡法测量饱和浆液的比重。过滤饱和浆液，分析萃取物中氯化物和氮的含量（如果要求）。,④计算欠饱和钻井废物方程式,M-B-C方程式3确定由欠饱和废物制备成的饱和浆液中水的体积比。2.65-比重水的体积分数（ФU）1.65其中SG（比重）使用美国石油协会（API）泥浆平衡法测量的饱和浆液的比重2.65（克/毫升）固相粒子密度,④计算欠饱和钻井废物方程式,M-B-C方程式4目的是将饱和浆液萃取物的滤液参数从毫克/升转化成废物固相干重的毫克/千克。ФU参数废物（毫克/千克）参数滤液（毫克/升）*[───────]2.65*（1-ФU）其中参数废物（毫克/千克）干燥固相浓度参数参数滤液（毫克/升）饱和浆液滤液浓度参数ФU水的体积比（需兰顿授权）2.65（克/毫升）固相粒子密度,④计算处置极限方程式,M-B-C方程式5为预测氯化物、氮或微量元素在过饱和或欠饱和废料中的质量。参数废物（毫克/千克）*DBD（千克/立方米）*体积（立方米）质量──────────────────────────────千克106（毫克/千克）其中参数废物（毫克/千克）干燥固相浓度参数干容积密度（千克/立方米）需兰顿授权（用M-B-C方程式计算得出体积（立方米）钻井废物的体积,④计算处置极限方程式,M-B-C方程式6计算符合氯化物标准所需的体积混合比率。干容积密度体积比[─────────]*需兰顿授权1700（千克/立方米）其中体积比与一份废物混合的底层土的体积份数干容积密度（千克/立方米）固相或整体废物的干容积密度氯化物废物（毫克/千克）M-B-C方程式2或4的氯化物含量1700（千克/立方米）接受土壤密度（底层土）2000（毫克/千克）处置后底层土与废物混合物中氯化物的浓度标准,④计算处置极限方程式,M-B-C方程式7统计体积混合比率以遵从碳氢化合物含量0.1的标准。干容积密度含油量废物体积比[─────────]*[──────－1.0]1700（千克/立方米）0.1其中体积比与一份废物混合的底层土的体积份数干容积密度（千克/立方米）固相或整体废物的干容积密度含油量废物（）分析得出的含油量（干重条件下）1700（千克/立方米）接受土壤密度（底层土）0.1（）底层土与废物混合物中的碳氢化合物含量标准,④计算处置极限方程式,注如果M-B-C方程式7计算含油量所需的体积比小于3，则废物必须以体积比为需兰顿授权的条件混合。M-B-C方程式6和7假设接受土壤不含氯化物或油。如果废物被掩埋的区域已经受到干扰或渗漏的影响，则必须考虑到土壤中含有的盐分和油分。,④计算处置极限方程式,M-B-C方程式8计算经混合-掩埋-覆盖法处置后土壤和废物混合物中的任何参数数值。参数废物*体积废物*干容积密度（千克/立方米）参数m───────────────────────────────{[3*体积废物（立方米）]*1700（千克/立方米）}[体积废物立方米*干容积密度千克/立方米]其中参数m毫克/千克或干重条件下土壤和废物混合物的参数值参数废物（毫克/千克或）干重条件下废物的参数值,④计算处置极限方程式,体积废物（立方米）废物体积1700（千克/立方米）接受土壤密度（底层土）干容积密度（千克/立方米）从M-B-C方程式1计算得出的固相或整体废物的干容积密度上述方程式假设土壤和废物的体积比为31。如果必要可以使用其他比例替代方程式中数字。,钻井废弃物生物处理方法,④,生物修复技术是如何作用的生物修复技术的强势以及存在的不足对于生物修复技术，我们如何扬长避短我们如何控制生物修补的液体以及废弃物管理系统,④,什么控制生物修复,微生物以及微生物的生长营养比如碳氢化合物类，糖以及其他有机物基质如果不提供它们喜欢的基质，它们就不会生长微生物生长需要的其他一些条件合适的生物种类或者生物种群生物利用度合适的终端电子接受者（一般是氧）氮、磷、钾、微量元素以及矿物质水（微生物的生活环境）适宜的温度生物修复，这是个自然的过程，但要想得到最佳的条件因素并不是非常简单的,,,N,P,Ketc,废弃物、微生物营养,O2,CO2,HO2,,,,微生物生长,④,碳氢化合物的降解,,,烷烃,CoA-CH3,,,O,,,OH,,,OH,1,2二醇,端饱和的烯烃也是可以进行氧化的,好氧氧化,厌氧反应,H2O,,,,烷烃,醇,氧化,酮,H2,,,O2,,NADHH,NAD,H2O,,,好氧氧化,,O2,,乙酰基辅酶A,,HO,,,,O,,,,,O,脂肪酸β氧化,H2,,,脂肪酸,CoA-,,辅酶A,,,,辅酶A,活化脂肪酸n-2carbons,,,能量循环,,乙醛酸循环,,,水,,水解,在某些条件（硫酸盐降低）下，烷烃类可以发生厌氧反应，被氧化成尾端甲基化的枝状脂肪酸,脂,④,生物修复技术的效益,可以大量处理废弃物的技术中的一种被证明的、环境可接受的技术－－将油转变为水，二氧化碳以及微生物，可以产生对农业有益的伴生产物成本效率取决于正确的应用（一般都是低成本的）生物反应器与其他生物处理方法相比，它提供了更好的过程控制，并且能提供生物净化方法。,④,泥浆池的原位生物修复,最常见的泥浆池原位封闭存储方法是将土壤与泥浆进行混合填埋底部衬层沉陷的问题以及油类溢出围堰的问题在许多地方都可以观察到这些问题需要在闭坑的过程中被考虑到，而不是在发生以后才考虑如何解决,④,泥浆池的原位生物修复续,目标-将钻井矿场以及土壤进行原位处理，进而转化为可耕种的土地在储备坑中的液体可以进行蒸发，直到没有自由流动的液体坑中固体、土壤以及围堰边的淤泥都被挖出，在深度6-9英尺的地方进行埋藏必须取样、分析土壤来确定需要的营养肥料推荐的肥料量是从矿坑土壤中计算出来的肥料是通过翻耕进行混合的,④,,④,生物修复的制约因素,分子结构枝状、环状以及带芳环的烃类比线性烃类难降解钻井液的生物毒性以及处理速率氧的浓度好氧降解的效率是最高的低的氧气浓度会降低降解的速率温度微生物的活性速率跟温度是有关系的较高的盐浓度影响生物活性以及最终废物的处理问题在实际生活中这些因素如何体现的,④,流体种类,在柴油中，普通的石蜡烃很容易被生物降解。但是，芳环烃、环状烃类是有毒的而且不能很快的进行降解线性烃类化学物质是一种基本流体，它是线性的，具有较低的分子质量而且在好氧的环境中降解很快。并且分子量相同时，线性烃结构的毒性比芳烃、环状烃以及烯烃结构的毒性要弱。,常见（线性）烃类,,未进行处理的异构烃，包括芳环烃，环烷烃以及枝状烃。,,,普通（线性）烃类,④,柴油馏分的生物修复,④,柴油馏分的生物修复,④,柴油馏分的生物修复,④,生物修复－－需要考虑的事项,需要处理的钻井液的适宜性基本流体、盐相的种类等气候的制约性干旱、冰冻、热带暴风雨等等时间尺度要求达到的目标，持续时间，其他相关部门的周期性占地低效的地面播散或者高效的生物反应器经济以及基础部门在当地哪种装置、过程是可以实现的必须进行改进的地方传输以及处理费用后处理检测费用,④,钻井过程以及生物修复涉及到的泥浆工程,功用最大化，缺点最小化微生物并不是什么都吃（不吃盐，不吃岩石）它们并不总是非常快的工作充足条件没有足够的水没有足够的氧气没有适宜的温度没有足够的营养如何设计泥浆系统来达到最佳的生物修复效果钻井液的设计反应器的设计生命周期分析我们打算如何处理废弃物相比较热解附处理，虽然并没有回收石油组分，但是一些生物恢复方法可以增强土壤的性质,油滴周围降解烃类物质的生物群,④,钻井液的发展,利用传统的观点来对待环境问题意识到问题的本源是化学添加剂的作用产品应该增强而不是破坏环境从投资收益的角度选择可以达到钻探要求的产品和处理技术在选择的添加剂的基础上建立投资效率高、技术竞争力强的泥浆控制系统设计投资效率高、能稳定操作的生物修复技术以始终满足环境操作标准,④,废物处理方法的选择,有多种技术可以用来处理钻井流体以及污染性的组分，但没有一种方法是普遍适用的非生物方面环空灌注填埋以及播撒封装和填埋/播撒热解吸附作用或者焚烧生物方面土地播撒以及土地耕种长垄或者堆制肥料生物反应器泥浆生物反应器通气的生物固体发酵方法,④,概要,石油组分的处理并不是处理泥浆的唯一问题并不是所有石油的组分都是相同的钻井废弃物中的盐类各种地层类型的岩屑对钻井废弃物处理技术来说，并没有普遍通用的技术，只是有些方法比其他方法更合适废物处理方法的选择取决于废弃物种类，预计的终点，生命周期分析以及可能的选择，气候环境以及当地的基础设施，传输等等方面。,④,土地耕作,成熟的技术通过蒸发、将污染物转移到土壤中并加以降解的综合方法来将污染物进行处理挥发作用移出大部分的轻烃，但是对重烃来说最重要的机理还是降解局限性包括空间、气候、盐含量以及毒性,,④,肥料堆积生物反应器,基于市政肥料堆积技术的生物反应器投资效率高，功率高，可以产生富含腐殖质的有机料，以应用于耕地种植采用连续供料措施来更快的对废弃物进行处理不受环境影响制约占地比其他方法小，需要较高的固定资产投资同时也需要一些可以进行降解的疏松物，比如木屑、秸秆、锯屑，以及某些能提供氮气和磷的物质，比如化学肥料等。,④,钻屑处理取样技术,取直径60mm，长300mm的岩心样品4次。在时间起算点进行第一次取样，之后每周一次。在5块培植区各自选取横截面积6m3m的区域，将直径60mm的塑料岩心管随机插入培植区的底部，进行取样。取样的第二天一早要将样品送至分析实验室进行分析。将样品研磨搅均之后，随即进行持续60天的具体分析（土壤化学、导电性和重金属含量）。,可供选择的生物处理工艺1,④,可供选择的生物处理工艺2,④,混合肥料中的线性烃,④,固化/稳定化,固化是一种利用高结构整体性固体将废弃物进行包裹固化的技术。该技术中，可以加入一种物质来减少水的用量。有时候称为稳定化或者胶囊化，干燥的材质经过处理后被填埋或在陆地铺设有时候铺设道路。大部分的过程都是采用化学黏合剂。稳定化是一种降低废弃物潜在危害程度的技术，可以将污染物的溶解性、转移性，或者毒性形式改变，以达到最小危害。稳态化过程中，废弃物的物理特性以及加工特性都没有必要改变。,④,,钻井固相废物检测,⑤,钻井液相废物检测,,,⑤,,,⑤,综合污水排放限值,⑤,一般信息,钻井作业者信息项目信息土地使用信息需兰顿授权作业活动信息所需的其他信息,⑥,污染物的信息,污染物的信息修复验证信息需兰顿授权特别要求,⑥,专业性保证,在修复与再利用评估时签字的专业人员第一阶段的ESA钻井废弃物处置的遵守方案第一阶段的ESA–现场调查修复与验证行结果需兰顿授权修复区的植被评估（DSA）,⑥,承诺声明,在我们的要求和指导下，本申请书详尽完善。根据我们的要求，本申请书各个部分的负责人员应完整填写申请的相关资料，并据我的所知及所信做到真实、准确和完整；我尽我所能的保证，该申请中的所有信息都是准确的，并包括对申请资料的完整描述。承担由此带来的一切法律责任。,⑥,谢谢大家,欢迎提问,