드릴 컷팅

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드릴 컷팅은^[1] 회전, 타악기 또는 오거 방식으로 드릴링된 보어홀로부터 제거되어 드릴링 진흙에서 표면으로 가져온 고체 물질의 깨진 조각이다. 이런 방식으로 뚫린 보어홀은 석유나 가스정, 수정, 지질학적 조사나 광물 탐사를 위해 뚫은 구멍 등이 있다.^[2]

드릴 컷팅은 일반적으로 다양한 깊이로 침투한 지표면 아래 재료의 기록(우물통지)을 만들기 위해 검사한다. 석유 산업에서는 이것을 종종 진흙 통나무라고 부른다.

드릴 컷팅은 암석이나 흙을 통해 전진하는 드릴 비트에 의해 암석이 깨지면서 생성된다. 드릴 컷팅은 보통 드릴 비트로부터 순환하는 액체를 드릴링하여 표면으로 운반된다. 드릴 컷팅은 셰일 셰일 셰일 셰일 셰이커, 원심분리기 또는 사이클론 분리기에 의해 액상 시추액과 분리될 수 있으며, 후자는 공기 시추에도 효과적이다. 케이블 툴 드릴링에서는 드릴 컷팅이 정기적으로 구멍 바닥에서 방출된다. 오거 시추에서는 오거 비행에서 절단면이 표면으로 운반된다.

드릴 커팅을 생산하지 않는 한 가지 시추 방법은 코어 시추로, 대신 바위나 흙으로 된 단단한 실린더를 생산한다.

드릴 컷팅 관리

진흙(드릴링액)이 운반하는 드릴 컷팅은 보통 승강장 표면에서 파쇄기 또는 진동 기계를 통과하여 드릴링액과 절단을 분리하는데, 이 과정을 통해 순환하는 유체가 드릴링 공정을 렌터할 수 있다.

절단된 부분의 샘플은 진흙 벌목꾼과 현장 지질학자에 의해 연구된다. 석유 및 가스 산업에서 운영자는 추가 분석을 위해 일련의 샘플을 그들의 연구소에서 요구할 것이다. 많은 국가 규정들은 잘 뚫린 어떤 경우라도 샘플 세트를 국가 기구로 보관해야 한다고 규정하고 있다. 예를 들어 영국의 경우 영국 지질조사국(BGS)이 있다.

절단된 부분의 대부분은 폐기되어야 한다. 폐기 방법은 사용되는 시추 용액의 종류에 따라 달라진다. 특별한 위험 첨가물이 없는 물 기반 시추액(WBM)의 경우 절단면을 (해상 시나리오에서) 배 밖으로 버릴 수 있다. 그러나 OBM(오일 기반 드릴링 오일)을 사용할 경우 절삭은 폐기 전에 처리되어야 한다. 스킵해서 전용 시설로 운송하거나(일명 스킵 앤 선사로 불리며), 또는 이제 시추액 오염을 태우는 현장에서 이를 처리할 수 있는 이동식 공장이 있다. 이것은 그러한 양의 절단선을 운반하는 물류와 비용을 절약한다. 비록 관심이 없는 주제라고 생각될 수 있지만, 스킵과 선적 시나리오에서 스킵을 이동하기 위한 크레인 운용에 의존한다면, 컷팅 처리 작업이 계속될 수 없기 때문에 악천후로 인해 드릴링이 중단되는 상황을 초래할 수 있다.

폐기물 처리

매장

매장(Marge)은 사람이 만든 또는 자연적인 발굴물(예: 구덩이 또는 매립지)에 폐기물을 배치하는 것이다. 매립은 시추 폐기물(무더기 및 절단)의 처리에 사용되는 가장 일반적인 육상 처리 기법이다. 일반적으로 고형물은 액체가 증발할 수 있게 한 후 폐흙과 절토물을 수집하고 임시 보관하는 데 사용되는 같은 구덩이(예비구덩이)에 매장된다. 핏물매립은 저비용 저기술 방식으로 폐기물을 우물터 밖으로 운반할 필요가 없어 많은 사업자에게 매우 매력적이다.

매장하는 것이 가장 잘못 이해되거나 잘못 적용된 처분 기법일 수 있다. 드릴로 뚫린 절단부 위로 예비 구덩이의 벽을 단순히 밀어내는 것은 일반적으로 용납될 수 없다. 매장 세포의 깊이나 배치가 중요하다. 매설된 절토물에 수분 함량 제한을 설정하고 화학적 성분을 결정해야 한다. 고농도 석유, 소금, 생물학적으로 이용 가능한 금속, 산업 화학 물질 및 기타 유해 성분이 함유된 폐기물이 구덩이에서 이동하여 사용 가능한 수자원을 오염시킬 수 있는 경우 현장 매립은 좋지 않을 수 있다.

일부 유전지역에서는 대형 쓰레기 매립지를 운영해 복수의 우물에서 나오는 유전쓰레기를 처리한다. 매장되면 보통 혐기성 상태가 나타나는데, 이는 에어로빅 조건이 우세한 육지 또는 육지 확산성 폐기물과 비교할 때 더 이상의 저하를 제한한다.^[3]

지면에 적용

토지에 시추폐기물을 적용하는 목적은 토양의 자연발생 미생물군이 제자리에 있는 폐기물 성분을 대사, 변형, 동화시킬 수 있도록 하는 것이다. 토지 적용은 생물방식의 한 형태로서 별도의 사실표에 기술되어 있다.^[4]

이러한 폐기물 관리 접근법을 설명하기 위해 몇 가지 용어가 사용되는데, 이는 처리와 처리 모두를 고려할 수 있다. 일반적으로 육지농사는 토양 표면에 폐기물을 반복적으로 적용하는 것을 말하는 반면, 토지의 확산과 토지처리는 토양 표면에 폐기물을 일회적으로 적용하는 것을 기술하기 위해 서로 바꾸어 사용하는 경우가 많다. 일부 실무자들은 동일한 용어 규약을 따르지 않으며, 세 가지 용어를 모두 교환할 수 있다. 독자들은 각각의 과정에 주어진 특정한 이름보다는 기술에 집중해야 한다.

최적의 토지적용 기법은 토양 건전성을 파괴하거나 지표면 아래 토양 오염 문제를 일으키거나 기타 불리한 환경적 영향을 야기하지 않고 폐기물을 토양 구성 요소를 동화시킬 수 있는 토양의 용량과 균형을 맞춘다.

육지농업

탐사와 생산 산업은 수년 동안 기름진 석유 산업 폐기물을 처리하기 위해 육지 농업을 사용해 왔다. 육지농사는 토양의 미생물을 이용하여 탄화수소 성분을 자연적으로 생분해하고 금속을 희석·감쇠하며, 폐기물 성분을 변형·동화하는 것을 제어하고 반복적으로 토양 표면에 적용하는 것이다.

육지농사는 상대적으로 저렴한 시추 폐기물 관리 방식이 될 수 있다. 일부 연구는 육지 경작이 토양에 나쁜 영향을 미치지 않으며 심지어 특정 모래 토양의 수분 보유 능력을 증가시키고 비료 손실을 줄임으로써 이익을 얻을 수 있다고 보여준다. 무기 화합물 및 금속은 토양에서 희석되며, 매트릭스(첼레이트화, 교환 반응, 공동 밸런트 본딩 또는 기타 공정을 통해)에 통합되거나 산화, 강수량 및 pH 효과를 통해 용해성이 떨어질 수 있다. 중금속의 감쇠(또는 식물에 의한 금속의 섭취)는 점토 함량과 계간 교환 용량에 따라 달라질 수 있다.

토지 농장 운영 최적화: 물, 영양소 및 기타 수정사항(예: 거름, 짚)을 추가하면 토양의 생물학적 활동과 병충해를 증가시킬 수 있으므로 무기 오염물질의 침출 및 동원을 촉진할 수 있는 조건의 개발을 막을 수 있다. 건조 기간이 길어지는 동안에는 먼지를 최소화하기 위해 습기 조절이 필요할 수 있다.

혼합물의 주기적인 경작과 폐토 혼합물에 영양소를 첨가하면 탄화수소의 에어로빅 생분해 효과를 높일 수 있다. 폐기물을 적용한 후 탄화수소 농도를 모니터링하여 진행률을 측정하고 생분해 공정의 개선 필요성을 판단한다. 적용률은 결선투표 가능성을 최소화하도록 제어해야 한다.

정기적으로 회전(창)하거나 강제 환기(바이오파일)에 의해 유산소 생분해(생분해)를 활성화하여 폐기물을 미리 생성하면 육지 농사에 필요한 에이커(acreage)량을 줄일 수 있다(Morillon et al. 2002).

시추 폐기물 토지 농장 예: 1995년 콜로라도에서 운영 중인 석유 및 가스 회사인 HS Resources는 비상업용 토지 농장에 대해 진흙 시추 등 회사의 비위험 유전 폐기물을 처리하고 재활용할 수 있는 허가를 획득했다. 육지농장에서는 다른 시설에서 나온 탄화수소에 오염된 토양과 혼합된 폐기물이 1피트 이하의 두께로 층층이 퍼져 있다. 자연적인 박테리아 작용은 상용 비료, 월경(산소 첨가), 수분(수분 함량 10~15% 유지)의 추가 등을 통해 강화된다. 모든 기관이 동일한 수용성 표준을 채택하는 것은 아니며, 탄화수소 수준이 규제 기관에서 지정한 농도에 도달했을 때 치료는 완전한 것으로 간주된다. 물과 토양은 주기적으로 모니터링하여 유해한 토양이나 지하수 영향이 발생하지 않았는지 확인하고, 교정된 토양의 발생원 및 처분에 대한 기록을 유지한다. 운송, 확산, 수정 및 모니터링을 포함한 예상 처리 비용은 입방 야드당 약 4~5달러다. 처리된 재료를 다시 채우기 위해 재활용할 때, 순 비용은 입방 야드당 약 1달러가 된다. 자본 비용(치료 비용 추정치에 포함되지 않음)은 운영 후 처음 8개월 이내에 회수되었다(Cole 및 Mark 2000).

구현 고려 사항: 토지농업의 장점으로는 단순성과 낮은 자본비용, 동일한 토지에 여러 개의 폐기물 적재를 적용할 수 있는 능력, 토양조건 개선 가능성 등이 있다. 토지 농업과 관련된 우려사항은 높은 유지관리 비용(예: 정기적인 토지 경작, 비료), 잠재적으로 큰 토지 요건, 필요한 분석, 시험, 시연 및 모니터링이다. 시추 폐기물에서 탄화수소의 농도가 높아지면 현장의 폐기물 적용률이 제한될 수 있다.

소금을 함유한 폐기물은 토양에만 주의하여 발라야 한다. 소금은 탄화수소와 달리 생분해할 수 없지만 소금을 수용하는 용량이 제한된 토양에 축적될 수 있다. 염분 농도가 너무 높아지면 토양이 손상되고 탄화수소의 처리가 억제될 수 있다. 염분은 물에 녹아서 관리할 수 있다. 소금 관리는 토지 농장의 신중한 운영의 일환이다.

육상 농업의 또 다른 우려는 낮은 분자량 석유 화합물이 효율적으로 생분해되는 반면 높은 분자량 화합물은 더 느리게 생분해된다는 것이다. 이는 반복적으로 응용하면 고분자량 화합물이 축적될 수 있다는 것을 의미한다. 고농도에서 이 완강한 구성원들은 토양-물 퇴치를 증가시킬 수 있고, 식물 성장에 영향을 줄 수 있으며, 다양한 유기체의 공동체를 지탱할 수 있는 토양의 능력을 감소시킬 수 있으며, 토지 농장을 더 이상 치료나 수정 없이 사용할 수 없게 할 수 있다.^[5] 최근 연구들은 선택된 유기적 개정으로 지렁이의 현장 규모 추가가 전통적인 처리된 석유 오염 토양의 장기적인 회복을 촉진할 수 있다는 생각을 지지해 왔다. 지렁이의 굴을 파고 먹이를 주는 활동은 공간을 만들고 그렇지 않으면 생존할 수 없는 다른 토양 유기체들에게 식량자원을 제공할 수 있게 한다. 유럽에서 지렁이를 사용함으로써 일부 대규모 토지 개간 사업의 토양의 생물학적 질이 향상되었다.

토지 농업을 폐기물 관리 옵션으로 고려할 때 몇 가지 항목을 고려해야 한다. 여기에는 현장 지형, 현장 수문학, 인접 토지 이용, 물리적(혼합물과 벌크 밀도) 및 폐기물의 화학적 구성과 그로 인한 폐기물 토양 혼합이 포함된다. 기름과 각종 첨가물이 다량 함유된 폐기물은 먹이사슬의 일부에 다양한 영향을 미칠 수 있다. 특히 우려되는 성분으로는 pH, 질소(총질량), 주요 수용성 이온(Ca, Mg, Na, Cl), 전기전도도, 총금속, 추출 가능한 유기 할로겐, 오일 함량, 탄화수소 등이 있다. 오일 기반의 진흙은 일반적으로 무게 CaCl₂ brine에 의해 20에서 35%의 유화 단계를 이용한다. 이 소금은 캐나다의 일부 지역, 중대륙, 록키 산맥과 같은 일부 지역에서 문제가 될 수 있다. 이 때문에 질산칼슘이나 황산칼륨 등 환경적으로 선호되는 유익한 소금을 유화내수 단계로 사용하는 대체 진흙시스템이 등장했다.

생물학적으로 이용 가능한 중금속과 지속적인 독성화합물이 상당 수준 함유된 폐기물은 토양에 축적되어 토지가 추가 사용하기에 부적합한 수준으로 축적될 수 있기 때문에 토지 농업에 적합하지 않다(E&P 포럼 1993). (현장 모니터링은 그러한 축적이 발생하지 않도록 하는 데 도움이 될 수 있다.) 토지 농장은 규제 기관의 허가나 기타 승인을 요구할 수 있으며, 토양 조건에 따라 일부 토지 농장은 라이너 및/또는 지하수 감시 유정을 요구할 수 있다.

토지 처리

토지처리(토지확산이라고도 함)에서는 자연토양공정을 사용하여 폐기물의 유기성분을 생분해하는 토지농사의 공정이 유사하다. 그러나 토지 처리에서는 한 필지의 소포에 폐기물을 한 번 응용한다. 오염물질의 축적을 제한하고 지표면 및 지하수의 품질을 보호함으로써 지하수의 화학적, 생물학적, 물리적 성질을 보존하는 방식으로 폐기물을 처리하는 것이 목적이다. 토지확산면적은 토양과 혼합한 후 절대염분농도, 탄화수소농도, 금속농도, pH수준 등을 고려한 산출하중률을 기준으로 결정된다. 시추 폐기물은 토지에 퍼지고 상층토지대(일반적으로 6~8인치 토양의 상부)에 통합되어 탄화수소 부화 및 생분해성을 강화한다. 토지는 토양체계가 폐기물의 성분을 분해, 운반, 동화시킬 수 있도록 관리된다. 각 토지 처리장은 일반적으로 한 번만 사용된다.

토지 처리 운영 최적화: 물, 영양소 및 기타 수정사항(예: 거름, 짚)을 추가하면 토양의 생물학적 활동/증식을 증가시킬 수 있으며 무기 오염물질의 침출 및 동원을 촉진할 수 있는 조건의 개발을 방지할 수 있다. 건조 기간이 길어지는 동안에는 먼지를 최소화하기 위해 습기 조절이 필요할 수 있다. 실제로 모든 토지 처리 프로젝트가 반복 경작을 포함하는 것은 아니지만, 혼합물의 주기적인 경작(Aeration 증가)과 폐토 혼합물에 영양소를 첨가하면 탄화수소의 에어로빅 생분해 효과를 높일 수 있다. 폐기물을 적용한 후 탄화수소 농도를 모니터링하여 진행률을 측정하고 생분해 공정의 개선 필요성을 결정할 수 있다.

구현 고려 사항: 토지확산사업장은 폐기물을 한 번만 적용받기 때문에 토양에 폐기물 성분이 쌓일 가능성이 줄어든다(폐기물을 반복적으로 적용하는 토지농사에 비해). 토지 처리 현장에서는 일반적으로 라이너와 침출수 감시가 필요하지 않지만, 현장 지형, 수문학, 폐기물 및 그에 따른 폐기물-토양 혼합물의 물리적 및 화학적 구성을 평가해야 하며, 유출 가능성을 최소화하기 위해 폐기물 적용률을 제어해야 한다.

프랑스에서 시행된 실험 결과, 농지에 석유를 뿌린 진흙을 뿌리고, 쟁기질, 경작, 비료를 한 후, 기름 초기 양의 약 10%가 토양에 남아 있는 것으로 나타났다. 종자 발아 및 새싹에 대한 식물독성 효과는 관찰되지 않았지만 옥수수와 밀 수확량은 10%^[6] 감소했다. 다른 작물의 수확은 영향을 받지 않았다. 탄화수소 감소율과 농작물 수확량 성과는 여러 요인(예: 적용 후 기간, 탄화수소 유형, 토양 화학, 온도)에 따라 현장마다 달라진다.

토지 확산 비용은 일반적으로 기름에 오염되지 않은 수성 시추 용액의 배럴당 2.50-3.00달러이며, 염분을 함유한 기름성 폐기물의 경우 더 높을 수 있다(반살과 스기아르토 1999). 비용도 샘플링 및 분석 요건에 따라 달라진다.

토지 확산의 장점은 낮은 처리 비용과 접근방식이 토양 특성을 개선할 수 있다는 점이다. 토지 확산은 탄화수소와 염분이 낮은 폐기물을 시추하는데 가장 효과적으로 사용된다. 잠재적 우려사항으로는 넓은 토지 면적의 필요성, 상대적으로 느린 열화 과정(생물분해율은 폐기물 성분의 고유 생물분해 특성, 토양 온도, 토양-물 함량, 미생물과 폐기물 사이의 접촉에 의해 제어된다) 및 분석, 시험, 시위의 필요성 등이 있다.또한, 높은 농도의 용해성 소금이나 금속은 확산되는 땅의 사용을 제한할 수 있다.

토지가 확산되는 것을 시추 폐기물 관리 옵션으로 평가할 때는 몇 가지 항목을 고려해야 한다. 여기에는 지역 전체의 지형 및 지질학적 특징, 처리장 주변의 현재 및 향후 활동 가능성, 수력 지질학적 데이터(기존 지표수 본체와 신선하거나 사용 가능한 대수층에 대한 위치, 크기 및 흐름 방향), 자연적 또는 기존 배수 패턴, 습지, u와 같은 환경적으로 민감한 특성 등이 포함된다.rban 지역, 역사 또는 고고학적 유적지, 보호 서식지, 멸종 위기에 처한 종의 존재, 잠재적인 대기 질 영향. 또한 역사적 강우량 분포 데이터를 검토하여 토지 확산에 대한 수분 요건을 설정하고 순 증발률을 예측해야 한다. 시설 시스템으로의, 시설 시스템으로의 물 흐름 제어에 필요한 장치를 식별해야 한다. 평가 중에 폐기물을 특성화해야 한다. 탄화수소와 염분이 높은 폐기물을 시추하는 것은 토지 확산에 적합하지 않을 수 있다.

재활용

일부 절개는 유익하게 재사용될 수 있다. 절단을 재사용하거나 재활용할 수 있기 전에, 탄화수소 및 염화물 함량이 적절한 관리 기구의 재사용 기준 이내로 낮아지도록 하기 위한 단계를 따라야 할 필요가 있을 수 있다.

일부 지역에서는 도로확산을 통한 절단재 재사용이 허용된다. 이를 위해서는 토지 소유주뿐만 아니라 적절한 관리 기관 모두의 허가가 필요할 수 있다.

드릴 컷팅은 현장 도로 및 패드용 도로 베이스와 같은 대량 미립자 고형 건설 자재로 사용하기 위해 재활용할 수도 있다. 커팅은 퍼그밀 또는 유사한 혼합 방법으로 가공하기 전에 먼저 선별하고 건조시켜야 한다.^[3][7] 시추 폐기물은 또한 다른 크고 실질적으로 단일화된 특수 콘크리트 구조물에 혼합하여 재활용될 수 있다.

참조

이 글은 미국 에너지부의 웹사이트나 문서에서 가져온 공공 도메인 자료를 통합한 것이다.

• 1999년 4월 20-22일 인도네시아 자카르타에서 열린 SPE 아시아 태평양 석유 가스 회의(SPE 54345), "탐사 및 생산 운영 - 폐기물 관리 A 비교 개요: 미국과 인도네시아 사례" Vansal, K. M., Sugiarto, 1999.
• 캘러한, M. A. J. 스튜어트, C. 알라콘과 S. J. McMillen, 2002, "석유 오염 토양의 선별된 성질에 대한 지렁이(아이제니아 페티다)와 밀(트리트리쿰 미학) 지푸라기 추가의 영향", 환경 독성학 및 화학, 제21권, 제8권, 제1658–1663.
• 콜, E, S. 마크, 2000, "E&P 폐기물: 육지농사를 통한 비용효율적 관리" 세계석유 8월 221권 8호(가입필요)
• 1993년 E&P 포럼, "탐색 및 생산(E&P) 폐기물 관리 지침", 보고서 제 2.58/196호, 9월.
• Morillon, A., J. F. Vidalie, U. S. Hamzah, S. Suripno, and E. K. Hadinoto, 2002, "Drilling and Waste Management", SPE 73931, presented at the SPE International Conference on Health, Safety, and the Environment in Oil and Gas Exploration and Production, March 20–22, 2002.
• Smith, M. A. Manning 및 M. Lang, 1999년 11월 11일 "지상에서의 드릴 절단재활용에 관한 연구"