Cuttings re-injection : studio di fattibilità del processo e progettazione della pompa centrifuga operante nel sistema

Many regulatory agencies are demanding zero-discharge policies, requiring all generated wastes to be disposed of in a responsible way. The differences in environmental legislation from one place to another introduce variances in assurance control needs but anyway success rests on the ability to manage risk via a control process in which exposure to risk is minimized. In the oil and gas industry this requires adequate management of wastes generated during drilling operations, including cuttings, excess drilling fluid, contaminated rainwater, produced water, and produced sand. Old practices for every field involve temporary box storage and hauling waste products to a final disposal site. Often, these sites are several kilometers away from the generation source, creating not only liabilities for the operating company but also environmental risks. The Cuttings Re- Injection technology consists in the re-injection of the wastes generated as a slurry in the formation, as a consequence it would give the possibility to dispose the wastes in the same field and it would considerably minimize transportation costs and the associated health, safety and environmental risks. It is possible to prove the efficiency of the technology with a study of the problem using a Software that guarantees that the slurry will not contaminate aquifers or other reservoirs and at the same time thanks to a total control on the operations with a continue monitoring of the parameters of the process. Successful implementation of the waste injection approach would eliminate sophisticated and costly treatment of cuttings and liquid waste. Significant advances have been made in the design of centrifugal slurry pumps that are used for pumping very viscous fluids. In this work it is demonstrated that centrifugal pumps are able to pump high viscous material as the slurry produced in a site of Cuttings Re-Injection, so the suitability and application of multistage centrifugal pumps for drilling waste injection is discussed. Determining the pump head and efficiency and providing a design of the pump related to the fluid pumped thanks to a complete study of its reology is performed to obtain a machine that provides a continuous flow without the pulsation normally associated with using plunger-style pumps.

Molte delle pratiche ambientali adottate dagli stati impongono una politica di smaltimento dei rifiuti che non preveda l’utilizzo di discariche, richiedendo che tutti gli scarti prodotti vengano trattati in maniera responsabile. La necessità di avere un controllo sulle operazioni di smaltimento dipende dall’attività regolatoria del sito, nonostante ciò si può affermare che il successo risiede nella capacità di evitare i rischi tramite un attento processo di verifica grazie a cui l’esposizione ai danni risulta essere minimizzata. Nell'industria petrolifera ciò significa operare un adeguato trattamento dei rifiuti generati durante le operazioni di perforazione, tra cui detriti di roccia, fluidi da perforazione in eccesso, acque contaminate, acque di produzione o sabbia. In passato per tutti i siti di perforazione esistenti si utilizzavano dei serbatoi temporanei che dessero la possibilità di contenere i rifiuti fino al loro invio negli appositi siti di stoccaggio. Spesso tali siti possono però essere collocati a diversi chilometri di distanza dall'area in cui sono stati generati, dunque il loro trasporto comporta sia responsabilità da parte delle compagnie coinvolte sia rischi dal punto di vista ambientale. Il processo di Cuttings Re-Injection consiste nella re-iniezione dei rifiuti generati sotto forma di uno slurry nel sottosuolo, di conseguenza può dare la possibilità di smaltire questi ultimi direttamente in sito, riducendo notevolmente i costi associati al trasporto dei rifiuti, oltre a minimizzare i rischi ad esso correlati. È qui dimostrata la validità di un processo di re-iniezione, il quale permette di evitare l’implementazione di altre tecnologie di trattamento degli scarti che potrebbero risultare sofisticate e costose. È possibile accertarsi della validità del processo grazie ad uno studio del problema utilizzando appositi software che garantiscano che lo slurry iniettato nel sottosuolo non contamini nessun acquifero o giacimento esistente e allo stesso tempo grazie ad un controllo sullo svolgimento delle operazioni tramite un continuo monitoraggio dei parametri del processo. Inoltre negli anni sono stati fatti molti progressi sulla progettazione di pompe centrifughe da slurry, utilizzate per elaborare fluidi ad alta viscosità. È stato dimostrato che esse sono in grado di pompare materiali ad alta viscosità proprio come lo slurry prodotto in un sito di Cuttings Re-Injection, dunque ne è qui discusso l’utilizzo. Determinandone la prevalenza e l’efficienza e garantendone una progettazione attenta abbinata ad uno studio delle proprietà reologiche dello slurry è possibile ottenere una macchina in grado di fornire un flusso continuo, evitando la pulsazione tipica di pompe volumetriche.