含油鉆屑離心—熱洗法處理技術(shù)研究

李世勇 , 張新發(fā) , 徐 軍

(1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室 ， 陜西 西安 710018 ；2.川慶鉆探工程有限公司 鉆采工程技術(shù)研究院 ， 陜西 西安 710018)

含油鉆屑離心—熱洗法處理技術(shù)研究

李世勇1,2, 張新發(fā)1,2, 徐 軍1,2

(1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室 ， 陜西 西安 710018 ；2.川慶鉆探工程有限公司 鉆采工程技術(shù)研究院 ， 陜西 西安 710018)

針對殼牌四川金秋項(xiàng)目鉆井過程中，使用油基鉆井液產(chǎn)生大量的固體廢棄物即含油鉆屑，無法安全排放的問題，對XX1、XX2、XX3和JH3井鉆井過程中產(chǎn)生的固體廢棄物進(jìn)行分析,得出廢棄物含油均大于15%。通過離心機(jī)將固體廢棄物中液體回收，回收后的液相可循環(huán)利用，對回收的固體加入洗液進(jìn)行熱洗，經(jīng)甩干機(jī)后可使鉆屑含油降至0.92%，解決了固體廢棄物無法排放的問題。

油基鉆井液 ； 固體廢棄物 ； 含油量 ； 熱洗處理

0 前言

隨著石油鉆井開發(fā)難度的增加，如鉆復(fù)雜的頁巖、高溫深井、生產(chǎn)層的鉆進(jìn)和取芯、含H2S和CO2的地層等，由于油基泥漿抗高溫、抗鹽鈣侵蝕，有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好、對油氣層損害小，廣泛運(yùn)用在各類鉆井平臺(tái)[1-3]。油基鉆井液大量使用在海上平臺(tái)、人工島上以及陸地鉆井作業(yè)越來越多，但是在使用油基鉆井液的過程中會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物，若其中含有帶有毒素的芳香烴，所含芳香烴的量越多，毒性越大。其中含有的油類、鹽類、及有機(jī)硫化物和有機(jī)磷化物等污染物，在很長時(shí)間內(nèi)都難以分解，對環(huán)境污染嚴(yán)重，產(chǎn)生極大的危害[4-7]。2011年，我國“渤海蓬萊油田溢油事故”主要泄漏的就是油基鉆井液。

1 概述

1.1 現(xiàn)狀分析

油基鉆井液廢物處理技術(shù)薄弱，配套技術(shù)匱乏，目前國際上對含油鉆屑的處理一般采用集中處理，有熱分離技術(shù)、脫油凈化深埋、生物降解、焚燒法和回注地層(美國禁用)等方法，其中由阿莫科(Amoco)生產(chǎn)公司研制的熱處理(蒸餾)法，可將含油鉆屑中巖屑、油和水分離回收，處理后的鉆屑含油量大大減少可直接排放，但是其投資較大，處理成本很高[4]。

國內(nèi)處理案例較少，一般采用填埋、焚燒或回注地層的方法，這幾種處理方法還存在難度大、處理費(fèi)用高等缺點(diǎn)，同時(shí)留下了潛在的污染隱患，浪費(fèi)了大量的基礎(chǔ)油等資源，并不適用于規(guī)?；茝V應(yīng)用，因此尋找一種經(jīng)濟(jì)有效的含油鉆屑處理與資源化再利用技術(shù)對保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源及企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都有重要意義[8-12]。

1.2 離心—熱洗法處理流程

“離心—熱洗”技術(shù)主要是通過離心法先回收廢鉆屑中大部分液體，液體經(jīng)過調(diào)配后循環(huán)利用，離心后的固相含油在10%以下，含油固相在高溫下配合高效表面活性劑進(jìn)行加熱翻滾、熱洗、熱甩干等程序后，使固相含油量<1.0%，達(dá)到廢物排放控制指標(biāo)[13-14]。

圖1 含油鉆屑處理流程

2 檢測分析

2.1 含油鉆屑分析

室內(nèi)對XX1井、XX3井、XX2井和JH3井不同井段含油鉆屑成分分析，依據(jù)國標(biāo)《水質(zhì)石油類和動(dòng)植物油的測定紅外光度法》，儀器為北京華夏科創(chuàng)儀器技術(shù)有限公司的OIL-510型紅外分光測油儀進(jìn)行含油測定。

由表1可知，使用油基鉆井液鉆井過程中排放的廢棄物鉆屑中，鉆屑含油量平均為16.19%，含水為8.63%，固相平均含量為75.19%。

表1 鉆屑中油水含量分析

2.2 離心處理

對鉆井過程中產(chǎn)生的廢棄鉆屑進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，離心后將大部分油基鉆井液回收。不同時(shí)間不同轉(zhuǎn)速離心后，根據(jù)回收的液相體積，確定最佳時(shí)間和轉(zhuǎn)速。

取足量現(xiàn)場排放的廢棄含油鉆屑，在攪拌器中攪拌均勻后，取50 g進(jìn)行離心分離實(shí)驗(yàn)，時(shí)間分別為5、10、15 min，轉(zhuǎn)速分別為1 500、2 000、2 500和3 000 r/min下離心，各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 離心分離試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表2對比分析可得，在2 500 r/min時(shí)，在時(shí)間10、15、20 min內(nèi)油基鉆井液回收率的平均值為74.98%，固相含油率均在8.0%左右。從能耗和處理量上考慮，優(yōu)選轉(zhuǎn)速2 500 r/min下，離心時(shí)間10 min為最佳處理?xiàng)l件。

2.3 回收后液相重新配液后性能測試

在離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min時(shí)，離心時(shí)間10 min后，回收含油液體，再對含油液體加入適量水、乳化劑、有機(jī)膨潤土、提黏劑等藥劑調(diào)配攪拌后測其各項(xiàng)指標(biāo)，具體指標(biāo)見表3。

表3 油基鉆井液性能指標(biāo)測試

由表3可以看出，含油鉆屑離心后的回收液，經(jīng)補(bǔ)充藥劑調(diào)配后各性能指標(biāo)同現(xiàn)場用油基鉆井液指標(biāo)相近，性能穩(wěn)定，滿足現(xiàn)場鉆井要求。

2.4 熱洗處理實(shí)驗(yàn)

室內(nèi)通過試驗(yàn)篩選出合適的熱洗液，用此熱洗液沖洗鉆屑[10,16]。取離心后回收的含油鉆屑200 g加入到500 mL、耐溫200 ℃及耐壓3.6 MPa的陳化釜中，加入適量熱洗液后，分別在65、70、75、80 ℃條件下熱洗120 min，熱洗后，再對下層巖屑經(jīng)甩干機(jī)、烘箱烘干，使其質(zhì)量恒定測其含油量，同一條件下進(jìn)行兩組實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表4[6]。

表4 熱洗甩干后測其含油量

由表4可以看出，當(dāng)溫度>65 ℃時(shí)，鉆屑含油率均<1.0%，洗液均變黑，鉆屑中大部分油被去除，在80 ℃時(shí)，鉆屑含油率最低為0.92%，處理過程中可將溫度控制在75 ℃以上，處理后的鉆屑可滿足現(xiàn)場排放要求。

3 結(jié)論

針對殼牌四川用油基鉆井液產(chǎn)生的固相廢棄物，實(shí)驗(yàn)后確定離心轉(zhuǎn)速為2 500 r/min，時(shí)間為10 min，離心處理后，熱洗溫度控制在80 ℃，固相含油最低為0.92%。采用離心、熱解洗、甩干等處理方法，形成了一種室內(nèi)廢物處理技術(shù)。回收的油基鉆井液重新調(diào)配后,各指標(biāo)均符合循環(huán)利用要求。

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Study on Centrifugal Heat Washing Technology of Solid Waste of Oil-based Drilling Fluid

LI Shiyong1,2, ZHANG Xinfa1,2, XU Jun1,2

(1.Low Permeability Oil and Gas Field Exploration and National Enqineering Laboratory , Xi′an 710018 , China ; 2.Drilling Enqineering Institute of Technology , CNNP Chuanqing Drilling Engineering Co.Ltd , Xi′an 710018 , China)

A large amounts of solid waste emissions is produced using oil-based drilling fluid in the well drilling process in Sichuan Shell Jingqiu project.The solid waste oil content which from well XX1、XX2、XX3 and JH3 drilling process,are all more than 15%. Recycling the liquid from solid waste through centrifuge,after recycling the liquid can be reused.The solid oil content can down to 0.92% after adding the lavage fluid and drying by the centrifuger, and the solid waste emissions can meet the standard requirements,solve the problem of solid waster cannot emisson.

oil-based drilling fluid ; solid waste ; oil content ; thermal washing process

2016-12-08

李世勇(1982-)，男，工程師，從事油氣田環(huán)境保護(hù)、油田化學(xué)及油田水處理方面研究工作，電話：029-86594975，E-mail：shiyong566@cnpc.com.cn。

TE925.1

A

1003-3467(2017)03-0023-03