刘小年，关彦磊，张杰，邓贺

海上钻井岩屑传输技术现状及发展趋势研究

刘小年，关彦磊，张杰，邓贺

（中海油能源发展工程技术公司，天津 300452）

随着海洋石油勘探开发事业迅速发展，海洋石油钻井规模不断扩大，钻完井废弃物对环境的影响越来越严重，高效率、低成本、安全环保的钻屑传输方式对提高海上钻井效率及经济效益有着重要意义。通过对国内外钻井岩屑传输技术的调研，详细分析、阐述了目前国内外钻井岩屑传输技术的发展现状，并分析了海上钻屑传输技术的未来发展趋势，为高效率远距离钻屑传输技术的研究提供一定的指导。

海洋石油钻井；钻完井废弃物；钻屑传输技术

近年来，海洋石油勘探开发事业迅速发展，海上石油钻井规模不断扩大，由此产生的钻完井废弃物对环境的影响越来越严重，随着海事、环保、渔业等多方面管理，海洋功能区划分越来越精细，生态红线区域的限排、禁排和禁渔期的禁排区域将越来越大，对钻完井废弃物处理的要求也越来越严格，受海上钻井平台作业空间的限制，海上钻井岩屑必须经过收集、转运至陆地处理厂进行集中处理。传统的岩屑传输方式已无法满足海上石油钻井的需要，亟须传输方式上的变革。

1 海上钻井岩屑的来源及排放标准

海上钻井岩屑是在钻井过程中钻头切削地层岩石而产生的碎屑，通过泥浆循环经钻机四通处返出后将带有钻井废弃物的钻井液传输至固控系统，经振动筛等固控设备分离后的固体就是钻井岩屑。钻井岩屑中往往包含高分子有机物、重金属等多种有害物质的混合物，处理难度较大，如果堆积或倾倒会造成环境污染[1]。由于岩屑是由泥浆携带至地面，因此钻井岩屑中含有部分泥浆，若按照泥浆的分类，岩屑也可分为水基岩屑、油基岩屑与合成基岩屑。国家标准《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》（GB4914—2008）中规定：非水基钻井液不得排放入海，在渤海海域不得排放非水基钻井液钻屑，不得排放钻井油层的水基钻井液和钻井油层的水基钻井液钻屑。其他海域，当回收水基钻井液、水基钻井岩屑和非水基钻井液岩屑确实有困难时，经所在海区主管部门批准后，可向海里排放[2]。因此，高效率、低成本、安全环保的钻屑传输方式对提高海上钻井效率及经济效益有着重要意义。

2 海上钻井岩屑传输技术现状

海上油田目前的钻屑传输主要利用螺旋输送机将钻井平台上的钻井废弃泥浆、钻井岩屑等传输至专用的收集罐内，再吊装至运送船舶，最后运至陆地处理厂做集中处理，这种方式传输效率较低，处理成本高，安全风险高且易受海洋天气的限制。为提高钻屑传输效率，降低钻屑输送成本及安全环保风险，国内外各大石油公司纷纷研究钻屑传输新技术。

无线传感器网络课程是已项目、实例为主线的教学方式，基本理论知识的讲解学习均以视频、课件的形式通过线下学习获得，每个基础理论知识的学习均围绕项目、实例需求来组织开展，课堂上以小组讨论、答疑解惑解决实际的工程问题或是根据课前的理论知识测试反馈，有针对性的讲解相关知识点。如图2所示，无线传感器课程翻转课堂教学模式研究主要由课前视频、课堂教学组织和综合评价三个方面构成。

环保清淤技术主要是在清淤作业后可以对河道水质进行改善，具体就是应用专门的螺旋式挖泥装置或密闭式旋转斗轮挖泥设备，疏浚河道河底的淤泥，利用压缩空气和静水压力来清除河底的淤泥。相应的设备不会扰动河底，同时不会污染周围水域。环保清淤技术可以避免出现漏挖、超挖或损伤河道底部原生土的问题，同时不会扰动河道或污染水体，不会对周边居民生活产生影响［2］。

2.1 圆管带式输送机

CCB岩屑传输系统是一种正压气动岩屑密闭传输装置，如图3所示，其包括密封罐体、岩屑进料斗、排气管、压缩空气输送管和岩屑输送管。CCB岩屑传输系统工作状态如图4所示。密封罐体的顶部设置有进料口，进料口处设置有第一阀门，密封罐体的底部设置有出料口，出料口处设置有第二阀门；压缩空气输送管接入密封罐体，用以向密封罐体内输送压缩空气；岩屑从振动筛返出后经螺旋输送器或排砂槽落入输送泵收集料斗，输送泵将岩屑输送至暂存罐或岩屑箱，当工作船就位时，将暂存罐内存储的岩屑利用压缩空气吹送至工作船的岩屑存储设备，再由工作船运输上岸进一步处理。

图1 圆管带式输送机

经典名著作为人类文化与思想的集大成者，也是前人留给我们的宝贵的精神财富。初中阶段作为学生学习与成长的重要阶段，通过阅读经典名著可以开拓学生的视野与思维，同时可以提高其语文综合素养与阅读能力。由此新版教育部编语文教材十分重视名著选读部分，与之前的教材相比，“名著选读”的位置有所提前，同时增加了阅读指导，由此说明教育部门对学生阅读能力的培养愈发重视，这也需要我们广大一线语文教师更加关注名著导读的教学。

2.2 螺杆泵传输技术

CCB岩屑传输系统提供了一种安全可靠的岩屑传输方式，大量减少了吊装来回周转的作业量。岩屑在一种自然状态由气压正压力传输，没有任何压缩，大大提高钻屑传输效率，但此方式仍有一些弊端，例如须额外配置一台21 m3·min-1空压机和储气罐，动力源需要超过150 kW，其水平传输距离能达到100 m，但传输管线振动明显，出料口出料喷溅、不连续，须固定并增加减压装置，除此之外，CCB操作需要根据钻屑的状态进行频繁调整吸排时间，钻屑含水率小于50%时无法顺利传输。

圆管带式输送机包括尾部过渡段、圆管段和头部过渡段，物料经输送机输送到尾部加料漏斗，输送带由平形变成槽型，最后逐渐变成圆管形，物料进入圆管段进行封闭传输，物料输送到头部过渡段时，输送带由圆管形变成平板形，完成卸料。带式输送机的输送距离短，且物料易黏附在输送带上，同时占地面积较大，无法满足海上钻完井废弃物高效率传输的要求。

图2 螺杆泵

2.3 CCB岩屑传输系统

圆管带式输送机是在普通带式输送机的基础上优化的一种新型带式输送机，如图1所示。

钻井废弃物经液气分离器、振动筛、真空除气器、水力旋流器、沉降离心机处理后，螺旋输送机将固相钻屑输送至平台储存罐，为防止钻屑沉淀，保证其可输送性，平台储存罐底部安装有液压排料器及搅拌器[3]，液压排料器通过一个闸阀与螺杆泵连接，螺杆泵出口通过输送软管与三用工作船上的兼容储存罐连接，钻屑经螺杆泵输送到三用工作船的兼容储存罐内，兼容储存罐的出口处配备螺杆输送泵，实现钻屑由工作船向岸的输送。螺杆泵属于回转式容积泵（如图2所示），应用在中低压环境，出口压力小于8 MPa，对螺杆的加工和装配要求较高，泵的性能对钻屑的黏度变化比较敏感，当钻屑中砂岩含量较高时，间歇停泵则会造成钻屑在管道中沉淀发生堵塞，无法再次启动，必须疏通管道方可继续工作。

在后续发展中，相关养殖人员以及疾病防控单位应进一步将非洲猪瘟重视起来，针对具体的防控办法及疫苗等进行研究，尽量将这一疾病对我国猪养殖业的影响降低到最小，避免因为这一疾病导致养殖人员遭受经济损失，最终达到促进我国养殖业不断发展的目的。

图3 CCB岩屑传输系统

图4 CCB岩屑传输系统工作状态

2.4 正压密闭输送系统

正压密闭输送系统是一种钻井平台钻屑输送装置，包括进料斗、振动装置、输送罐、进气管、出料口通气管和排气管，如图5所示[4]。进料斗用于收集钻屑，振动装置安装在进料斗上，防止钻屑在出口堵塞，输送罐位于进料斗下方，进料斗的出口通过进料隔离阀与输送罐的进口相连接，输送罐的出口安装有可开闭的出料隔离阀，钻屑从振动筛返出后经螺旋输送器输送到进料斗，当钻屑填满进料斗时，进料隔离阀开启，钻屑在重力作用下进入输送罐中，同时振动装置启动辅助物料进入输送罐，待物料全部进入输送罐后，出料隔离阀完全打开，同时进气管和通气管将压入气体引入输送罐内用于输送钻屑，钻屑将进入排出管道，进而泵送至岩屑箱。正压密闭输送系统与CCB岩屑传输系统类似，须额外配置一台空压机和储气罐，出料口出料不连续，对钻屑含水率的要求较高。

图5 正压密闭输送系统

3 海上钻屑传输技术发展趋势

为满足海上钻完井废弃物远距离传输的稳定性、连续性、安全性和零排放下的环保要求，并减轻人力劳动强度，改善作业环境，提高施工效率，目前的岩屑箱收集、转运方式会逐渐被摒弃，传输方式需要由传统的敞开式改进为密闭式， 如上文所述CCB岩屑传输系统提供了一种安全可靠的岩屑传输方式，但由于须额外配置空压机、出料不平稳等缺陷，未来的海上钻屑传输技术需要在其基础上进一步改进，摒弃气动传输方式，在钻屑传输技术上进行技术攻关，主要包括钻屑高效传输装置优化、远距离高效传输工艺设计、钻屑高效减量工艺设计等，形成钻屑减量高效传输配套技术，实现海上钻完井废弃物高效率远距离传输和钻完井废弃物零排放。

4 结束语

近几年，海上石油钻井规模不断扩大，海上钻井岩屑的回收工作量不断增加，钻井岩屑的传输效率直接影响海上钻井效率及经济效益，亟须高效率远距离的钻屑传输方式。使用高效率远距离钻屑传输技术可以缩短海上钻井作业工期，保障海上石油钻井效率。本文对海上钻井岩屑传输技术现状进行了阐述，并分析了其未来发展趋势，可为高效率远距离钻屑传输技术的研究提供一定的指导。

[1] 马文杰，岳明，王凯，等.水基钻完井废弃物固化处理技术研究[J].辽宁化工，2020，49（6）：720-722.

[2] GB4914—2008，海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值[S].

[3] 赵广宇，白鹤，曹兴涛，等.海上钻井废弃物集中处置技术及工程化应用[J].环境工程，2016，34（12）：129-132.

[4] 倘向阳. 海上钻井平台钻屑处理与远距离输送技术[D]. 北京：中国地质大学，2010．

Research on Offshore Drilling Cuttings Transfer Technology and Its Development Trend

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（CNOOC Energy Development Engineering & Technology Company, Tianjin 300452, China）

With the rapid development of offshore oil exploration and development, the scale of offshore oil drilling continues to expand, and the impact of drilling and completion waste on the environment is becoming more and more serious. High efficiency, low cost, safe and environmental protection drilling cuttings transmission method is of great significance to improve the efficiency and economic benefits of offshore drilling. Based on the investigation of drilling cuttings transmission technology at home and abroad, the development status of drilling cuttings transmission technology at home and abroad was analyzed in detail, and the future development trend of offshore cuttings transmission technology was discussed, which could provide certain guidance for the research of high efficiency long distance cuttings transmission technology.

Offshore oil drilling; Drilling and completion waste; Cuttings transfer technology

渤海“零排放”水基钻完井废弃物处理关键技术研究（项目编号：2019JZZY010408）。

2020-01-05

刘小年（1984-）男，山东省泰安市人，中级工程师，2005年毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业，研究方向：钻完井环保技术。

TQ022.4

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1004-0935（20210）06-0879-03