ドリル切削片

掘削屑^[1]は、回転式、打撃式、またはオーガー式で掘削されたボーリングホールから取り除かれ、掘削泥とともに地表に運ばれた固形物の破片である。この方法で掘削されたボーリングホールには、石油やガスの井戸、水井戸、地質調査や鉱物探査のために掘削された穴などがある。^[2]

掘削された掘削片は、通常、さまざまな深さで掘削された地下物質の記録 (坑井ログ) を作成するために検査されます。石油業界では、これは泥ログと呼ばれることがよくあります。

掘削屑は、岩や土壌を進むドリルビットによって岩が破壊されるときに生成されます。掘削屑は通常、ドリルビットから循環する掘削流体によって地表に運ばれます。掘削屑は、シェールシェーカー、遠心分離機、またはサイクロン分離機によって液体の掘削流体から分離できます。サイクロン分離機は空気掘削にも有効です。ケーブルツール掘削では、掘削屑は穴の底から定期的に汲み出されます。オーガー掘削では、掘削屑はオーガーフライトによって地表に運ばれます。

掘削屑を出さない掘削方法の 1 つに、代わりに岩石または土の固体円筒を生成する コア掘削があります。

泥（掘削流体）によって運ばれた掘削屑は、通常、プラットフォームの表面で回収され、そこでシェーカーまたは振動機械を通過して掘削流体から掘削屑が分離されます。このプロセスにより、循環流体が掘削プロセスに再び入ることができます。

掘削されたサンプルは、その後、泥質ロガーと坑井現場の地質学者によって調査されます。石油・ガス業界では、オペレーターはラボでさらに分析するためにサンプル一式を必要とする可能性があります。多くの国の規制では、掘削された坑井のサンプル一式を国の機関に保管しなければならないと規定されています。たとえば、英国の場合は英国地質調査所 ( BGS ) です。

掘削屑の大部分は処分が必要です。処分方法は、使用する掘削液の種類によって異なります。特に危険な添加物を含まない水性掘削液 (WBM) の場合、掘削屑は船外に投棄できます (オフショア シナリオ)。ただし、油性掘削液 ( OBM ) を使用する場合は、掘削屑を処分する前に処理する必要があります。スキップに入れて専用施設に輸送するか (スキップと船)、または現在では掘削現場で掘削液の汚染を燃やして処理できる移動式プラントがあります。これにより、大量の掘削屑を輸送するロジスティクスとコストを節約できます。興味のないトピックと思われるかもしれませんが、スキップと船のシナリオでは、スキップを移動するためにクレーン操作に依存すると、掘削屑の処理を継続できず、悪天候で掘削が停止する状況につながる可能性があります。

埋設とは、ピットや埋立地などの人工または自然の掘削場所に廃棄物を置くことです。埋設は、掘削廃棄物（泥や切削片）を処分するために使用される最も一般的な陸上処分方法です。通常、固体は、液体が蒸発した後、廃棄泥や切削片の収集と一時保管に使用されるのと同じピット（予備ピット）に埋められます。ピット埋設は、廃棄物を坑井現場から運び出す必要がない低コストでローテクな方法であるため、多くの事業者にとって非常に魅力的です。

埋設は、最も誤解されている、または誤って適用されている廃棄方法かもしれません。掘削した掘削片の上に単に予備ピットの壁を押し込むだけでは、一般的に受け入れられません。埋設セルの深さや配置は重要です。埋設した掘削片の水分含有量の制限を設定し、化学組成を決定する必要があります。現場でのピット埋設は、高濃度の油、塩、生物学的に利用可能な金属、工業用化学物質、およびピットから移動して使用可能な水資源を汚染する可能性のある有害成分を含むその他の物質を含む廃棄物には適さない可能性があります。

一部の油田地域では、複数の油井からの油田廃棄物を処分するために大規模な埋立地が運営されています。埋立地では通常嫌気性状態になるため、好気性状態が優勢な土地で耕作または散布された廃棄物と比較して、それ以上の分解が制限されます。 ^[3]

掘削廃棄物を土地に散布する目的は、土壌に自然に存在する微生物がその場で廃棄物の成分を代謝、変換、同化できるようにすることです。土地への散布はバイオレメディエーションの一形態であり、別のファクトシートで説明されています。^[4]

この廃棄物管理アプローチを説明するために、処理と廃棄の両方の役割を果たすいくつかの用語が使用されています。一般的に、土地耕作は廃棄物を土壌表面に繰り返し適用することを指しますが、土地散布と土地処理は、廃棄物を土壌表面に 1 回適用することを説明するときに、同じ意味でよく使用されます。専門家の中には、同じ用語規則に従わず、3 つの用語すべてを同じ意味で使用している人もいます。読者は、各プロセスに付けられた特定の名前ではなく、テクノロジーに注目する必要があります。

最適な土地利用技術は、土壌の完全性を破壊したり、地下土壌汚染問題を引き起こしたり、その他の環境への悪影響を引き起こしたりする ことなく、廃棄物の追加と廃棄物成分を同化する土壌の能力とのバランスをとります。

探査および生産業界では、長年にわたり、石油産業の油性廃棄物の処理に土地農業を利用してきました。土地農業とは、土壌の微生物を利用して炭化水素成分を自然に生分解し、金属を希釈して弱め、廃棄物成分を変換して同化させながら、廃棄物を土壌表面に制御された方法で繰り返し施用することです。

土地農業は、比較的低コストの掘削廃棄物管理アプローチになり得ます。いくつかの研究では、土地農業は土壌に悪影響を与えず、むしろ保水能力を高め、肥料の損失を減らすことで、特定の砂質土壌に利益をもたらす可能性があることが示されています。無機化合物と金属は土壌中で希釈され、マトリックスに取り込まれることもあります (キレート化、交換反応、共有結合、またはその他のプロセスを介して)。または、酸化、沈殿、および pH の影響によって溶解性が低下することもあります。重金属の減衰 (または植物による金属の吸収) は、粘土含有量と陽イオン交換容量 によって異なります。

土地農場の運営の最適化:水、栄養素、その他の改良剤 (肥料、わらなど)を追加すると、土壌の生物学的活性と通気性が向上し、無機汚染物質の浸出や移動を促進する可能性のある条件の発達を防ぐことができます。長期間の乾燥期間中は、ほこりを最小限に抑えるために水分管理も必要になる場合があります。

混合物を定期的に耕作し（通気性を高めるため）、廃棄物と土壌の混合物に栄養分を加えると、炭化水素の好気性生分解を促進できます。廃棄物を散布した後、炭化水素濃度を監視して進行状況を測定し、生分解プロセスを強化する必要があるかどうかを判断します。流出の可能性を最小限に抑えるために、散布量を制御する必要があります。

廃棄物を堆肥化して前処理し、定期的に回転（ウィンドロウ）または強制換気（バイオパイル）によって好気性生分解を活性化すると、土地耕作に必要な面積を減らすことができます（Morillon et al. 2002）。

掘削廃棄物の土地農場の例: 1995 年、コロラド州で操業している石油およびガス会社 HS Resources は、掘削泥水などの同社の非有害油田廃棄物を処理およびリサイクルするための非商用の土地農場の許可を取得しました。土地農場では、他の施設からの炭化水素で汚染された土壌と混合された廃棄物が 1 フィート以下の層に広げられます。自然のバクテリアの作用は、市販の肥料を時々追加したり、毎月耕したり (酸素を追加するため)、散水したり (水分含有量を 10 ～ 15% に維持するため) することで強化されます。炭化水素レベルが規制機関によって指定された濃度に達すると、処理が完了したとみなされます。すべての機関が同じ許容基準を採用しているわけではありません。水と土壌は定期的に監視され、土壌や地下水に悪影響が及んでいないことを確認し、修復された土壌の供給源と処分の記録が保持されます。輸送、散布、修正、監視を含む推定処理コストは、1 立方ヤードあたり約 4 ～ 5 ドルです。処理された材料が埋め戻し材としてリサイクルされる場合、純コストは 1 立方ヤードあたり約 1 ドルです。資本コスト (処理コストの見積もりには含まれません) は、運用開始後 8 か月以内に回収されました (Cole and Mark 2000)。

実施上の考慮事項: 土地農業の利点には、その単純さと低い資本コスト、同じ土地に複数の廃棄物負荷を適用できること、土壌状態を改善する可能性があることなどがあります。土地農業に関連する懸念は、その高い維持費 (定期的な土地耕作、肥料など)、潜在的に大きな土地要件、および必要な分析、テスト、デモンストレーション、および監視です。掘削廃棄物の炭化水素濃度が高いと、現場での廃棄物の適用率が制限される可能性があります。

塩分を含む廃棄物も、注意して土壌に散布する必要があります。炭化水素と異なり、塩分は生分解しませんが、塩分を受け入れる能力が限られている土壌に蓄積する可能性があります。塩分レベルが高くなりすぎると、土壌が損傷し、炭化水素の処理が阻害される可能性があります。塩分は水に溶けるため、管理できます。塩分管理は、土地農場の慎重な運営の一部です。

土地農業に関するもう一つの懸念は、低分子量の 石油化合物は効率的に生分解するのに対し、高分子量の化合物はよりゆっくりと生分解するということである。これは、繰り返し施用すると高分子化合物が蓄積する可能性があることを意味する。高濃度では、これらの扱いにくい成分は土壌の撥水性を高め、植物の成長に影響を与え、多様な生物群を支える土壌の能力を低下させ、処理または改良なしでは土地農業が使用できなくなる可能性がある。^{[5]最近の研究は、選択された有機改良剤とともに}ミミズを圃場規模で追加すると、従来の処理方法で石油汚染された土壌の長期的な回復が早まる可能性があるという考えを支持している。ミミズの穴掘りと摂食活動によりスペースが生まれ、そうでなければ生き残ることができない他の土壌生物が食料資源を利用できるようになる。ヨーロッパではミミズの使用により、いくつかの大規模な土地再生プロジェクトの土壌の生物学的品質が向上した。

廃棄物管理の選択肢として土地農業を検討する場合、いくつかの項目を考慮する必要があります。これには、サイトの地形、サイトの水文学、近隣の土地利用、廃棄物とその結果生じる廃棄物と土壌の混合物の物理的（テクスチャと嵩密度）および化学的組成が含まれます。大量の油とさまざまな添加物を含む廃棄物は、食物連鎖の各部分にさまざまな影響を及ぼす可能性があります。特に懸念される成分には、pH、窒素（総質量）、主要な可溶性イオン（Ca、Mg、Na、Cl）、電気伝導率、総金属、抽出可能な有機ハロゲン、油分、および炭化水素があります。油ベースの泥は通常、重量で20〜35パーセントのCaCl ₂塩水の乳化相を使用します。この塩は、カナダの一部、中央大陸、ロッキー山脈など、一部の地域では問題になる可能性があります。このため、硝酸カルシウムや硫酸カリウムなどの環境に好ましい有益な塩を乳化内部水相として使用する代替泥システムが登場しました。

生物学的に利用可能な重金属や残留毒性化合物を大量に含む廃棄物は、土地利用農業には適していません。これらの物質が土壌に蓄積し、土地がそれ以上利用できなくなるレベルになる可能性があるためです (E&P Forum 1993)。(現場監視は、このような蓄積が発生しないようにするのに役立ちます。) 土地利用農業には、規制当局からの許可証やその他の承認が必要な場合があり、土壌の状態によっては、一部の土地利用農業ではライナーや地下水監視井戸が必要になる場合があります。

土地処理（土地散布とも呼ばれる）では、そのプロセスは土地農業のものと似ており、土地農業では自然の土壌プロセスを利用して廃棄物の有機成分を生分解します。ただし、土地処理では、廃棄物は土地の一区画に一度だけ散布されます。目的は、汚染物質の蓄積を制限し、表層水と地下水の質を保護することで、下層土の化学的、生物学的、物理的特性を保存する方法で廃棄物を処分することです。土地散布エリアは、土壌と混合した後の絶対塩分濃度、炭化水素濃度、金属濃度、およびpHレベルを考慮して計算された負荷率に基づいて決定されます。掘削廃棄物は土地に散布され、炭化水素の揮発と生分解を促進するために上層土ゾーン（通常は土壌の上部 6～8 インチ）に組み込まれます。土地は、土壌システムが廃棄物成分を分解、輸送、同化できるように管理されます。各土地処理サイトは通常、一度だけ使用されます。

土地処理作業の最適化: 水、栄養素、その他の改良剤 (肥料、わらなど) を加えると、土壌の生物学的活性/通気性が高まり、無機汚染物質の浸出や移動を促進する可能性のある状況の発生を防ぐことができます。長期間の乾燥期間中は、ほこりを最小限に抑えるために水分管理も必要になる場合があります。混合物の定期的な耕作 (通気性を高めるため) と廃土混合物への栄養素の追加により、炭化水素の好気性生分解を促進できますが、実際にはすべての土地処理プロジェクトで繰り返し耕作が行われるわけではありません。廃棄物を散布した後、炭化水素濃度を監視して進行状況を測定し、生分解プロセスを強化する必要があるかどうかを判断できます。

実施上の考慮事項: 土地散布サイトでは廃棄物が 1 回だけ散布されるため、廃棄物の成分が土壌に蓄積する可能性は低くなります (廃棄物が繰り返し散布される土地耕作と比較して)。通常、土地処理サイトではライナーや浸出液の監視は必要ありませんが、サイトの地形、水文学、廃棄物および結果として生じる廃棄物と土壌の混合物の物理的および化学的組成を評価し、廃棄物の散布率を制御して流出の可能性を最小限に抑える必要があります。

フランスで行われた実験では、農地に油性泥土を散布し、その後耕起、耕起、施肥を行ったところ、土壌には当初の油量の約10%が残留することが示されました。種子の発芽や芽生えに対する植物毒性は見られませんでしたが、トウモロコシと小麦の収穫量は10%減少しました。^[6]他の作物の収穫量は影響を受けませんでした。炭化水素の減少率や作物の収穫量は、多くの要因（散布後の時間、炭化水素の種類、土壌の化学性、温度など）に応じて、場所ごとに異なります。

陸上散布コストは、通常、油で汚染されていない水性掘削液 1 バレルあたり 2.50 ～ 3.00 ドルですが、塩分を含む油性廃棄物の場合はさらに高くなる可能性があります (Bansal および Sugiarto 1999)。コストは、サンプル採取と分析の要件によっても異なります。

土地散布の利点は、処理コストが低いことと、このアプローチによって土壌特性を改善できる可能性があることです。土地散布は、炭化水素と塩分の含有量が低い掘削廃棄物に最も効果的に使用されます。潜在的な懸念事項としては、広大な土地が必要であること、分解プロセスが比較的遅いこと (生分解速度は、廃棄物成分の固有の生分解特性、土壌温度、土壌水分含有量、および微生物と廃棄物の接触によって制御されます)、および分析、テスト、および実証が必要であることが挙げられます。また、高濃度の可溶性塩または金属は、土地散布の使用を制限する可能性があります。

掘削廃棄物管理オプションとして土地散布を評価する場合、いくつかの項目を考慮する必要があります。これには、地域全体の地形と地質の特徴、処分場周辺での現在および将来の活動、水文地質データ (既存の表層水塊と淡水または使用可能な帯水層の位置、サイズ、流れの方向)、自然または既存の排水パターン、湿地、市街地、歴史的または考古学的遺跡、保護された生息地などの近くの環境に敏感な特徴、絶滅危惧種の存在、および潜在的な大気質への影響が含まれます。さらに、過去の降雨分布データを確認して、土地散布の水分要件を確立し、純蒸発率を予測する必要があります。施設システムへの、または施設システムからの水の流れを制御するために必要なデバイスを特定する必要があります。評価中に廃棄物の特性を明らかにする必要があります。炭化水素と塩分濃度の高い掘削廃棄物は、土地散布に適さない可能性があります。

一部の切り株は再利用すると有益です。切り株を再利用またはリサイクルする前に、炭化水素と塩化物の含有量が適切な管理機関の再利用基準内に確実に下がるように手順を実行する必要がある場合があります。

一部の地域では、道路敷設による伐採木の再利用が許可されています。これを行うには、適切な管理機関と土地所有者の両方からの許可が必要になる場合があります。

掘削屑は、現場の道路や土台などのバルク粒子状固体建設資材としてリサイクルすることもできます。掘削屑は、まずふるいにかけて乾燥させてから、パグミルまたは同様の混合方法で処理する必要があります。^{[3] [7]}掘削廃棄物は、他の大型で実質的にモノリシックな特殊コンクリート構造物の混合物としてリサイクルすることもできます。

この記事には、米国エネルギー省の ウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。

• Bansal, KM、および Sugiarto、1999、「探査および生産業務 - 廃棄物管理の比較概要: 米国とインドネシアの事例」、SPE 54345、SPE アジア太平洋石油ガス会議、インドネシア、ジャカルタ、1999 年 4 月 20 ～ 22 日。
• Callahan, MA, AJ Stewart, C. Alarcon、および SJ McMillen、2002、「ミミズ（Eisenia Fetida）および小麦（Triticum aestivum）のわらの添加が石油汚染土壌の特定の特性に与える影響」、Environmental Toxicology and Chemistry、第 21 巻、第 8 号、pp. 1658–1663。
• Cole, E.、および S. Mark、2000 年、「E&P 廃棄物: 土地利用によるコスト効率の良い管理」、World Oil、8 月号、第 221 号、第 8 号。(購読が必要)
• E&P フォーラム、1993 年、「探査および生産 (E&P) 廃棄物管理ガイドライン」、レポート番号 2.58/196、9 月。
• Morillon, A.、JF Vidalie、US Hamzah、S. Suripno、および EK Hadinoto、2002、「掘削および廃棄物管理」、SPE 73931、2002 年 3 月 20 日から 22 日まで開催された石油およびガスの探査と生産における健康、安全、環境に関する SPE 国際会議で発表。
• スミス、M.、A. マニング、M. ラング、1999 年、「陸上での掘削切削物の再利用に関する研究」、1999 年 11 月 11 日