Borra sticklingar

Borrspån är trasiga bitar av fast material som avlägsnas från ett borrhål som borrats med rotations- , slag- eller skruvmetoder och förs upp till ytan i borrslammet . Borrhål som borrats på detta sätt inkluderar olje- eller gaskällor , vattenbrunnar och hål som borras för geotekniska undersökningar eller mineralprospektering.

Borrspånen undersöks vanligtvis för att göra en registrering (en brunnslogg ) av de underjordiska materialen som penetrerats på olika djup. Inom oljeindustrin kallas detta ofta för en lerstock .

Borrspån produceras när berget bryts av att borrkronan går fram genom berget eller jorden; skäret bärs vanligtvis till ytan genom att borrvätska cirkulerar upp från borrkronan. Borrspån kan separeras från flytande borrvätska med skifferskakare , med centrifuger eller med cyklonseparatorer , de sistnämnda är också effektiva för luftborrning. Vid kabelborrning räddas borrkaxen periodiskt ut ur botten av hålet. Vid skruvborrning förs sticklingar till ytan på skruvskruvarna.

En borrmetod som inte producerar borrkax är kärnborrning , som istället producerar solida cylindrar av berg eller jord.

Hantering av borrkax

Borrspån som bärs av lera (borrvätska) hämtas vanligtvis vid plattformens yta där de går genom skakmaskiner eller vibrerande maskiner för att separera borrspånen från borrvätskan, denna process tillåter den cirkulerande vätskan att hyra borrningsprocessen.

Prover från sticklingarna studeras sedan av lerloggare och brunnsgeolog . Inom olje- och gasindustrin kommer operatören sannolikt att kräva en uppsättning prover för ytterligare analys i sina labb. Många nationella bestämmelser föreskriver att för varje borrad brunn måste en uppsättning prover arkiveras hos ett nationellt organ. Till exempel i fallet med Storbritannien med British Geological Survey ( BGS ).

Huvuddelen av sticklingarna kräver kassering. Metoden för bortskaffande är beroende av vilken typ av borrvätska som används . För vattenbaserad borrvätska (WBM) utan särskilda farliga tillsatser, kan borrklippet dumpas överbord (i offshore-scenariot). Om däremot en oljebaserad borrvätska ( OBM ) används måste skäret bearbetas innan de kasseras. Antingen i skip och transporteras till en dedikerad anläggning (aka skip and ship), eller nu finns det mobila anläggningar som kan bearbeta dem på riggplatsen och bränna bort borrvätskans förorening. Detta sparar logistik och kostnader för att transportera sådana mängder sticklingar. Även om det möjligen betraktas som ett ointressant ämne, kan beroendet av kranoperationer för att flytta båtar leda till situationer där dåligt väder stoppar borrningen eftersom skärhanteringen inte kan fortsätta.

Avfallshantering som avfall

Begravning

Nedgrävning är placering av avfall i konstgjorda eller naturliga utgrävningar, såsom gropar eller deponier . Nedgrävning är den vanligaste deponeringstekniken på land som används för bortskaffande av borravfall (lera och skär). I allmänhet grävs de fasta ämnena ner i samma grop (reservgropen) som används för uppsamling och tillfällig lagring av avfallsslam och sticklingar efter att vätskan tillåts avdunsta. Gropgravning är en billig, lågteknologisk metod som inte kräver att avfall transporteras bort från brunnsplatsen och därför är mycket attraktiv för många operatörer.

Begravning kan vara den mest missförstådda eller felanvända avfallshanteringstekniken. Att helt enkelt trycka reservgropens väggar över det borrade skäret är i allmänhet inte acceptabelt. Djupet eller placeringen av gravcellen är viktig. En fukthaltsgräns bör fastställas på de nedgrävda sticklingarna och den kemiska sammansättningen bör bestämmas. Nedgrävning av grop på plats kanske inte är ett bra val för avfall som innehåller höga koncentrationer av olja, salt, biologiskt tillgängliga metaller, industrikemikalier och andra material med skadliga komponenter som kan migrera från gropen och förorena användbara vattenresurser.

I vissa oljefältsområden drivs stora deponier för att ta hand om oljefältsavfall från flera brunnar. Nedgrävning resulterar vanligtvis i anaeroba förhållanden, vilket begränsar ytterligare nedbrytning jämfört med avfall som odlas eller sprids på land, där aeroba förhållanden dominerar.

Applicering på markytor

Syftet med att applicera borravfall på marken är att tillåta markens naturligt förekommande mikrobiella population att metabolisera, omvandla och assimilera avfallsbeståndsdelar på plats. Markansökan är en form av biosanering beskrivs i ett separat faktablad.

Flera termer används för att beskriva denna avfallshanteringsmetod , som kan betraktas som både behandling och bortskaffande. I allmänhet markjordbruk den upprepade appliceringen av avfall på markytan, medan markspridning och markbehandling ofta används omväxlande för att beskriva engångsapplicering av avfall på markytan. Vissa utövare följer inte samma terminologikonvention och kan byta ut alla tre termerna. Läsare bör fokusera på tekniken snarare än på de specifika namn som ges till varje process.

Optimala markappliceringstekniker balanserar tillskotten av avfall mot en marks förmåga att assimilera avfallsbeståndsdelarna utan att förstöra markens integritet, skapa problem med markföroreningar under ytan eller orsaka andra negativa miljöpåverkan.

Jordbruk

Prospekterings- och produktionsindustrin har använt markodling för att behandla oljehaltigt avfall från petroleumindustrin i flera år. Jordbruk är kontrollerad och upprepad applicering av avfall på markytan, med användning av mikroorganismer i jorden för att naturligt bryta ned kolvätebeståndsdelar , späda ut och försvaga metaller och omvandla och assimilera avfallsbeståndsdelar.

Jordbruk kan vara ett relativt billigt tillvägagångssätt för hantering av borravfall . Vissa studier tyder på att markodling inte påverkar marken negativt och till och med kan gynna vissa sandjordar genom att öka deras vattenhållande förmåga och minska gödselförlusterna . Oorganiska föreningar och metaller späds ut i jorden och kan också införlivas i matrisen (genom kelering , utbytesreaktioner, kovalent bindning eller andra processer) eller kan bli mindre lösliga genom oxidation , utfällning och pH-effekter. Försvagningen av tungmetaller (eller växternas upptagning av metaller ) kan bero på lerhalt och katjonbyteskapacitet .

Optimering av markdrift: Tillsats av vatten , näringsämnen och andra tillägg (t.ex. gödsel , halm ) kan öka den biologiska aktiviteten och luftningen av jorden, och därigenom förhindra utvecklingen av förhållanden som kan främja urlakning och mobilisering av oorganiska föroreningar. Under perioder med långvariga torra förhållanden kan fuktkontroll också behövas för att minimera damm.

Periodisk jordbearbetning av blandningen (för att öka luftningen ) och näringstillsatser till avfallsjordblandningen kan förbättra den aerobiska biologiska nedbrytningen av kolväten. Efter applicering av avfallet övervakas kolvätekoncentrationerna för att mäta framsteg och fastställa behovet av att förbättra de biologiska nedbrytningsprocesserna. Appliceringsmängder bör kontrolleras för att minimera risken för avrinning.

Att förbehandla avfallet genom kompostering och aktivera aerob biologisk nedbrytning genom regelbunden vändning ( strängar ) eller genom forcerad ventilation (biopålar) kan minska mängden areal som krävs för markodling (Morillon et al. 2002).

Exempel på borrning i Waste Land Farm: 1995 fick HS Resources, ett olje- och gasföretag verksamt i Colorado, tillstånd för en icke-kommersiell landgård att behandla och återvinna företagets ofarliga oljefältsavfall, inklusive borrslam . På markgården sprids avfall blandat med jord som är förorenad med kolväten från andra anläggningar i ett lager en fot tjockt eller mindre. Naturlig bakterieverkan förstärks genom tillfällig tillsats av handelsgödsel, månatlig bearbetning (för att lägga till syre ) och vattning (för att bibehålla 10–15 % fukthalt). Behandlingen anses vara avslutad när kolvätenivåerna når koncentrationer som anges av tillsynsmyndigheter; inte alla byråer använder samma acceptansstandarder. Vatten och jord övervakas regelbundet för att bekräfta att inga negativa effekter på marken eller grundvattnet har inträffat, och register över källan och dispositionen av den sanerade jorden upprätthålls. Beräknade behandlingskostnader, som inkluderar transport, spridning, ändringar och övervakning, är cirka 4–5 USD per kubikgård. När det behandlade materialet återvinns som återfyllning är nettokostnaderna cirka 1 USD per kubikyard. Kapitalkostnader (som inte ingår i behandlingskostnadsberäkningarna) återvanns inom de första åtta månaderna av driften (Cole och Mark 2000).

Implementeringsöverväganden: Fördelarna med markodling inkluderar dess enkelhet och låga kapitalkostnad, möjligheten att applicera flera avfallsladdningar på samma jordskifte och potentialen att förbättra markförhållandena. Bekymmer som är förknippade med markodling är dess höga underhållskostnader (t.ex. för periodisk jordbearbetning, gödningsmedel ); potentiellt stora markbehov; och nödvändig analys, testning, demonstration och övervakning. Förhöjda koncentrationer av kolväte i borravfall kan begränsa spridningsmängden för ett avfall på en plats.

Avfall som innehåller salt måste också appliceras på marken endast med försiktighet. Salt, till skillnad från kolväten, kan inte brytas ned biologiskt men kan ackumuleras i jordar som har en begränsad förmåga att ta emot salter. Om salthalterna blir för höga kan jordarna skadas och behandling av kolväten kan hämmas. Salter är lösliga i vatten och kan hanteras. Salthantering är en del av en försiktig drift av en landgård.

Ett annat problem med markodling är att medan petroleumföreningar med lägre molekylvikt bryts ned biologiskt effektivt, bryts föreningar med högre molekylvikt ned långsammare. Detta innebär att upprepade applikationer kan leda till ackumulering av högmolekylära föreningar. Vid höga koncentrationer kan dessa motsträviga beståndsdelar öka mark-vattenavstötning, påverka växttillväxt, minska jordens förmåga att stödja ett mångsidigt samhälle av organismer och göra markgården inte längre användbar utan behandling eller ändring. Nyligen genomförda studier har stött idén att tillägg i fältskala av daggmaskar med utvalda organiska ändringar kan påskynda den långsiktiga återhämtningen av konventionellt behandlad petroleumförorenad jord. Daggmaskarnas grävande och matande aktiviteter skapar utrymme och gör att matresurser blir tillgängliga för andra jordorganismer som annars inte skulle kunna överleva. Användningen av daggmaskar i Europa har förbättrat den biologiska kvaliteten på marken i vissa storskaliga landåtervinningsprojekt.

När man överväger markodling som ett alternativ för avfallshantering bör flera punkter beaktas. Dessa inkluderar platstopografi, platshydrologi, angränsande markanvändning och den fysiska (textur och bulkdensitet) och kemiska sammansättning av avfallet och den resulterande avfalls-jordblandningen. Avfall som innehåller stora mängder olja och olika tillsatser kan ha olika effekter på delar av näringskedjan. Beståndsdelar av särskilt intresse inkluderar pH, kväve (total massa), större lösliga joner ( Ca , Mg , Na , Cl ), elektrisk ledningsförmåga, totala metaller, extraherbara organiska halogener, oljehalt och kolväten. Oljebaserad slam använder typiskt en emulgerad fas av 20 till 35 viktprocent CaCl2 _- saltlösning. Detta salt kan vara ett problem i vissa områden, som vissa delar av Kanada, mitten av kontinenten och Klippiga bergen. Av denna anledning har alternativa lersystem dykt upp som använder ett miljömässigt föredraget fördelaktigt salt, såsom kalciumnitrat eller kaliumsulfat , som den emulgerade inre vattenfasen.

Avfall som innehåller betydande halter av biologiskt tillgängliga tungmetaller och långlivade giftiga föreningar är inte bra kandidater för markodling, eftersom dessa ämnen kan ackumuleras i marken till en nivå som gör marken olämplig för vidare användning (E&P Forum 1993). (Bevakning av plats kan hjälpa till att säkerställa att sådan ackumulering inte inträffar.) Landgårdar kan kräva tillstånd eller andra godkännanden från tillsynsmyndigheter, och, beroende på markförhållandena, kan vissa landgårdar kräva liners och/eller grundvattenövervakningsbrunnar.

Markbehandling

Vid markbehandling (även känd som markspridning) liknar processerna i markodling, där naturliga jordprocesser används för att biologiskt bryta ned de organiska beståndsdelarna i avfallet. Vid markbehandling görs dock en engångsapplicering av avfallet på ett markskifte. Målet är att omhänderta avfallet på ett sätt som bevarar undergrundens kemiska , biologiska och fysikaliska egenskaper genom att begränsa ansamlingen av föroreningar och skydda kvaliteten på yt- och grundvatten. Landspridningsområdet bestäms utifrån en beräknad belastningshastighet som tar hänsyn till den absoluta saltkoncentrationen , kolvätekoncentrationen , metallkoncentrationen och pH -nivån efter blandning med jorden. Borravfallet sprids på marken och införlivas i den övre jordzonen (typiskt övre 6–8 tum av jord) för att förbättra kolväteförångningen och biologisk nedbrytning . Marken sköts så att marksystemet kan bryta ned, transportera och assimilera avfallsbeståndsdelarna. Varje markbehandlingsplats används i allmänhet endast en gång.

Optimering av markbehandling: Tillsats av vatten, näringsämnen och andra tillsatser (t.ex. gödsel, halm) kan öka den biologiska aktiviteten/luftningen av jorden och förhindra utvecklingen av förhållanden som kan främja urlakning och mobilisering av oorganiska föroreningar. Under perioder med långvariga torra förhållanden kan fuktkontroll också behövas för att minimera damm. Periodisk jordbearbetning av blandningen (för att öka luftningen) och näringstillsatser till avfallsjordsblandningen kan förbättra aerob biologisk nedbrytning av kolväten, även om i praktiken inte alla markbehandlingsprojekt inkluderar upprepad jordbearbetning. Efter applicering av avfallet kan kolvätekoncentrationer övervakas för att mäta framsteg och fastställa behovet av att förbättra de biologiska nedbrytningsprocesserna.

Implementeringsöverväganden: Eftersom markspridningsplatser endast tar emot en enda applicering av avfall, minskar risken för ackumulering av avfallskomponenter i marken (jämfört med markodling, där avfall appliceras upprepade gånger). Även om liners och övervakning av lakvatten vanligtvis inte krävs vid landbehandlingsplatser, topografi , hydrologi och den fysiska och kemiska sammansättningen av avfallet och den resulterande avfalls-jordblandningen bedömas, med avfallsspridningsmängder kontrollerade för att minimera risken för avrinning .

Experiment utförda i Frankrike visade att efter att ha spridit oljebaserade lersticklingar på jordbruksmark, följt av plöjning , bearbetning och gödsling , fanns ungefär 10 % av den ursprungliga mängden olja kvar i jorden. Fytotoxiska effekter på fröns groning och groning observerades inte, men skördarna för majs och vete minskade med 10 %. Skörden av andra grödor påverkades inte. Procentandelen kolvätereduktion och skördens prestanda kommer att variera från plats till plats beroende på många faktorer (t.ex. längden efter applicering, typ av kolväte, markkemi, temperatur).

Landspridningskostnaderna är vanligtvis $2,50 till $3,00 per fat vattenbaserade borrvätskor som inte är förorenade med olja, och de kan vara högre för oljehaltigt avfall som innehåller salter (Bansal och Sugiarto 1999). Kostnaderna beror också på provtagning och analyskrav.

Fördelarna med markspridning är den låga reningskostnaden och möjligheten att tillvägagångssättet skulle kunna förbättra markegenskaperna. Markspridning används mest effektivt för borravfall som har låga halter av kolväten och salter. Potentiella problem inkluderar behovet av stora landområden; den relativt långsamma nedbrytningsprocessen (hastigheten för biologisk nedbrytning styrs av avfallsbeståndsdelarnas inneboende biologiska nedbrytningsegenskaper, marktemperatur, mark-vattenhalt och kontakt mellan mikroorganismerna och avfallet); och behovet av analyser, tester och demonstrationer. Höga koncentrationer av lösliga salter eller metaller kan också begränsa användningen av markspridning.

När man utvärderar markspridning som ett alternativ för hantering av borravfall bör flera punkter beaktas. Dessa inkluderar områdesomfattande topografiska och geologiska särdrag; nuvarande och sannolika framtida aktiviteter runt slutförvarsplatsen; hydrogeologiska data (plats, storlek och flödesriktning för befintliga ytvattenförekomster och färska eller användbara akviferer); naturliga eller befintliga dräneringsmönster; närliggande miljökänsliga områden som våtmarker, stadsområden, historiska eller arkeologiska platser och skyddade livsmiljöer; förekomsten av hotade arter; och potentiella effekter på luftkvaliteten. Dessutom bör historiska nederbördsfördelningsdata ses över för att fastställa fuktkrav för markspridning och förutsäga nettoavdunstningshastigheter. Enheter som behövs för att kontrollera vattenflödet till, till eller från anläggningssystem bör identifieras. Avfall bör karakteriseras under utvärderingen; borravfall med höga halter av kolväten och salter kanske inte är lämpligt för markspridning.

Återvinning

Vissa sticklingar kan med fördel återanvändas. Innan sticklingarna kan återanvändas eller återvinnas kan det vara nödvändigt att följa steg för att säkerställa att kolväte- och kloridhalten sänks till nivåerna för återanvändning av lämpliga styrande organ.

Återanvändning av sticklingar genom vägspridning är tillåten i vissa områden. För att göra detta kan det krävas tillstånd från både lämpliga myndigheter och markägare.

Borrspån kan också återvinnas för användning som bulkformiga fasta konstruktionsmaterial såsom vägbas för vägar och dynor. Sticklingarna måste först siktas och torkas innan de bearbetas i en pugmill eller liknande blandningsmetod. Borravfall kan också återvinnas i blandningar för andra stora, väsentligen monolitiska specialiserade betongkonstruktioner.

Den här artikeln innehåller material som är allmän egendom från webbplatser eller dokument från United States Department of Energy .

Bansal, KM och Sugiarto, 1999, "Exploration and Production Operations - Waste Management A Comparative Overview: US and Indonesia Cases", SPE 54345, SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference, Jakarta, Indonesien, 20–22 april 1999.
Callahan, MA, AJ Stewart, C. Alarcon och SJ McMillen, 2002, "Effects of Earthworm (Eisenia Fetida) and Wheat (Triticum Aestivum) Straw Additions on Selected Properties of Petroleum-Contaminated Soils", Environmental Toxicology and Chemistry , Vol . 21, nr 8, s. 1658–1663.
Cole, E. och S. Mark, 2000, " E&P Waste: Manage It Cost Effectively through Land Farming", World Oil , August Vol. 221, nr 8. (prenumeration krävs)
E&P Forum, 1993, "Prospektering och produktion (E&P) Waste Management Guidelines", rapport nr 2.58/196, september.
Morillon, A., JF Vidalie, US Hamzah, S. Suripno och EK Hadinoto, 2002, "Drilling and Waste Management", SPE 73931, presenterad vid SPE International Conference on Health, Safety and Environment in Oil and Gas Exploration och produktion, 20–22 mars 2002.
Smith, M., A. Manning och M. Lang, 1999, " Research on the Re-use of Drill Cuttings Onshore ", 11 november 1999