Browse Prior Art Database

Thermomechanical Cleaning of Drilling Cuttings – The Effect of Base Oil Selection Disclosure Number: IPCOM000250509D
Publication Date: 2017-Jul-26
Document File: 6 page(s) / 186K

Publishing Venue

The Prior Art Database

Related People

Dr. Pierre-Yves Guyomar: AUTHOR [+1]


Thermomechanical cuttings cleaning (TCC) has been available for multiple years, using the heat generated by a friction mechanism to evaporate the oil and water present at the surface of drilling cuttings. This paper describes how the distillation properties of the base oils and the composition of the cuttings influence the TCC drying process and it provides theoretical estimations of the TCC exhaust temperature required to achieve a desired Residual Oil on Cuttings (ROC) ratio.

This text was extracted from a PDF file.
This is the abbreviated version, containing approximately 35% of the total text.

Page 1 of 6   

  Thermomechanical Cleaning of Drilling Cuttings – The Effect of Base Oil Selection 

Dr. P.Y. Guyomar  ExxonMobil Chemical Europe 

Background: Thermomechanical cuttings cleaning (TCC) has been available for multiple years,  using the heat generated by a friction mechanism to evaporate the oil and water present at the  surface of drilling cuttings.* 

This paper describes how the distillation properties of the base oils and the composition of the  cuttings influence the TCC drying process and it provides theoretical estimations of the TCC  exhaust temperature required to achieve a desired Residual Oil on Cuttings (ROC) ratio. 

Cuttings drying principle: The evaporation of liquids is a function of their vapor pressure, itself  depending on temperature. When the liquid vapor pressure equals the pressure prevailing in  the vessel, the liquid starts to boil. However, if water is present beside the oil, the oil will be  entrained by steam at a temperature significantly lower than the oil boiling point (principle of  steam distillation). 

Most hydrocarbon base oils are complex mixtures of multiple specific hydrocarbon components  and therefore exhibit a boiling range rather than a boiling point. This must be taken into  account in the TCC ROC modelisation process as will be indicated below. 

Drill cuttings consist essentially of a high proportion of solids, generally more than 60wt% and  some 10 to 20wt% of water and 10 to 20wt% of oil. During the TCC operation, the heat  generated by friction flash evaporates the water and a very large volume of steam is produced  as one mole of water has a molar weight of only 18 g while it occupies the same volume as one  mole of oil weighing generally more than 10 times higher. The steam distillation entrainment  allows to evaporate effectively oils and to rapidly dry cuttings at temperatures significantly  lower than the atmospheric distillation range of the oil. 

TCC drying of drilling cuttings:  For complex mixture base oils, it is usual to consider them for  calculation purposes as a defined combination of “pseudo components “of specific vapor  pressure properties. A calculation model can then be defined where steam distillation principles  are applied to a cuttings mixture consisting of solids, water and oil. The pressure of the system  is set by the TCC operation conditions. 

*   Reference:  SPE 123559 –Reusing recovered Base oils from OBM cuttings  

From the input data (cuttings composition, water content, oil type and content, system  pressure), the model provides as output the temperature of the gas and the composition of the  cuttings coming out of the TCC equipment. 


Page 2 of 6   

Examples of estimations of ROC post TCC treatment 

3 base oils have been evaluated considering a typical drilling cuttings composition prior to TCC  treatment: 

Cuttings composition:  Solids 70wt%, Oil 15wt%, water 15wt% 

TCC equipment pressure: 120 kPa 

Example 1:  Escaid TM 110 Fluid base oil from ExxonMob...