油基岩屑脱油残渣制备复合胶凝材料研究

针对油基岩屑脱油残渣末端处置难题，以脱油残渣作为辅助胶凝材料开展了制备复合胶凝材料的可行性研究。考察了不同原料配比对复合胶凝材料性能的影响，确定了最佳配比，探究了复合胶凝材料的水化过程。脱油残渣对复合胶凝材料基本性能具有负效应，在最佳配比条件下(熟料∶石膏∶脱油残渣∶矿渣=71∶4∶7.5∶17.5),复合胶凝材料性能满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》P·C 32.5R等级要求。脱油残渣中硅铝质物质在熟料水化产生的OH^-和Ca²⁺作用下发生二次水化反应形成部分C-S-H凝胶以及钙矾石，进而与熟料水化形成的产物相互交错生长，赋予力学性能。利用脱油残渣制备复合胶凝材料有效解决脱油残渣末端处置问题，从而为脱油残渣的资源化处置提供参考。     

页岩气油基钻屑剩余固相建材资源化利用进展

针对页岩气开发过程中产生的油基钻屑残渣,对其在建材领域的资源化利用现状进行综述,主要从用作道路填料、作为原材料烧制水泥、免烧陶粒和烧结陶粒、免烧砖和烧结砖及加气混凝土砌块五个方面进行总结。以ODCRs为原材料,采取固化稳定法制备路基、路面填料、免烧砖和陶粒以及加气混凝土砌块、混凝土等资源化产品,是目前最直接、简便的方式,但仍存在潜在的环境风险,应对其长期浸出性能进行追踪和评估。高温煅烧处理制备陶粒、砖和水泥能有效地消除ODCRs中的有机物,固化其中的重金属等污染物成分,但其掺量对烧结制品的组成和性能影响较大,尤其是水泥生产过程中BaO会抑制C₃S的生成,因而掺量受到限制。采用ODCRs制备陶粒支撑剂用于油气田开发可实现资源的循环利用,是目前较有发展前景的资源化利用方式。     

基础油在岩屑表面吸附行为研究

文章分析了油基岩屑中岩屑与基础油的基本特性,系统探究了岩屑粒径、温度、压力、油基钻井液用乳化剂浓度和水含量对岩屑吸附基础油的影响。研究结果表明：随着岩屑粒径的减小,其对基础油的吸附量逐渐增大,吸附行为符合Freundlich模型,即岩屑对基础油的吸附主要为多分子层的物理吸附;低温下基础油吸附至岩屑是一种自发行为,但随着温度的上升,基础油吸附量呈现降低的趋势;随着压力的增大,基础油吸附量先略 增大后变化较小;随着含水量的增大,基础油吸附量呈现下降趋势,而随着乳化剂含量的增大,基础油吸附量先增大后下降。油基钻井液用基础油在岩屑表面的吸附行为研究对于油基岩屑进行脱油处理具有一定的指导意义。     

Winsor I微乳液＋臭氧氧化联合处理油基岩屑研究

采用“含有配制油基钻井液用主乳和油相的Winsor I微乳液＋臭氧氧化”联合工艺对油基岩屑进行处理,Winsor I微乳液处理油基岩屑后所得的基础油和部分主乳化剂进入平衡油相,可以用来配制油基钻井液,臭氧氧化对岩屑进行深度处理,进一步降低岩屑表面含油量。文章以处理后岩屑含油量为指标,系统优化了微乳液组成、微乳液清洗油基岩屑工艺和臭氧氧化工艺。根据实验结果推荐微乳液组成为“脂肪醇聚氧乙烯 醚硫酸钠＋配制油基钻井液用主乳化剂（2:1）”,混合乳化剂浓度为6％,正戊醇浓度5％,柴油浓度36％,其他为盐水。微乳液清洗条件为固液比1:5,室温下搅拌清洗60min。此条件下岩屑含油量可降至1.41％,微乳液重复使用4次后,岩屑含油量仍可以保持在2.0％以下。臭氧氧化深度处理时,推荐工艺条件为臭氧氧化时间40min,清水pH＝7,固液比1:5,臭氧流量5mg/min ,处理后岩屑含油量可降至0.36％。     

涪陵页岩气田钻井岩屑资源化利用实践

总结了涪陵页岩气田开发初期钻井岩屑采用固化填埋方式处置存在占地面积大且易产生二次污染隐患等问题,因地制宜地探索钻井岩屑的资源化利用。分析了水基岩屑随钻预处理和油基岩屑热脱附技术,结合钻井岩屑的理化性质,开展了水基岩屑脱水后干渣制路基材料、制砖及水泥窑协同处置,油基岩屑灰渣制混凝土、制砖及水泥窑协同处置的探索和实践,基于环境安全、技术稳定可靠、消纳量大的原则,最终形成了涪陵页岩气田钻井岩屑资源化方案:水基岩屑"随钻预处理、水泥窑协同处置",油基岩屑"热脱附、水泥窑协同处置",实现了钻井岩屑的资源化综合利用。     

Winsor I微乳液+臭氧氧化联合处理油基岩屑的研究

采用“含有配制油基钻井液用主乳和油相的Winsor I微乳液+臭氧氧化”联合工艺对油基岩屑进行处理,Winsor I微乳液处理油基岩屑后的所得基础油和部分主乳进入平衡油相,可以用来配制油基钻井液,臭氧氧化对岩屑进行深度处理,进一步降低岩屑表面含油量。论文以处理后岩屑含油量为指标,系统优化了微乳液组成、微乳液清洗油基岩屑工艺和臭氧氧化工艺。实验结果建议微乳液组成为“脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠+配制油基钻井液用主乳(2:1)”混合乳化剂浓度为6wt%,正戊醇浓度5 wt%,柴油浓度36 wt%,其他为盐水。推荐微乳液清洗条件为固液比1:5,室温下搅拌清洗60 min。此条件下岩屑含油量可以降低至1.41 wt%,微乳液重复使用4次后,岩屑含油量仍可以保持在2.0 wt%以下。臭氧氧化深度处理时,建议工艺条件为臭氧氧化时间40 min,清水pH=7,固液比1:5,臭氧流量5 mg/min,处理后岩屑含油量可降低至0.36wt%。     

热脱附技术处理油基钻屑实验研究

页岩气非常规油气开发中产生油基钻屑,属于《国家危险废物名录》(2016)中的HW08类危险废物,是影响非常规油气开发的环保难题。油基钻屑中含有大量的矿物油,通过热脱附技术能够实现油基钻屑的安全处理,既能保证处理后残渣满足环保要求,又能回收矿物油。利用室内实验装置进行了加热温度和停留时间对油基钻屑的热脱附过程影响的实验研究,并分析了处理后固相残渣和回收油的基本属性。结果表明采用热脱附技术对于油基钻屑具有良好的处理效果,经检测,处理后残渣的含油率低于1%,回收油可以重新用于配置油基泥浆,性能满足使用要求,实现了回收油的资源化再利用。     

油基岩屑热脱附工程实验能耗分析与优化

热脱附技术被鼓励用于油基岩屑资源化处置,针对其工程应用中能耗相对偏高的问题开展研究, 采用两段螺旋推进式间接热脱附工程实验平台,设定天然气燃烧产生的热量与热脱附装置各环节消耗热量之和相等,据此进行平衡计算和能耗分析,基于响应曲面法对油基岩屑热脱附过程中的4个因素和两个目标进行 优化实验并加以验证。结果表明,水分蒸发吸收的热量和残渣余热之和约占总热量消耗的2/3;当油基岩屑中的含水率和含油率分别每增加1％,天然气消耗量将分别增加2.53Nm3和1.81Nm3;运用优化实验方法,可使 实验装置运行总能耗降低6.01％～13.16％。综上,通过采取降低油基岩屑含水率、含油率及优化运行参数等措施,可以显著降低热脱附装置的能耗,采用热量衡算和热脱附参数优化方法,可以为工业化油基岩屑热脱附节能降耗提供参考。     

涪陵页岩气田油基岩屑安全处置与利用实践

结合涪陵页岩气田油基岩屑理化性质,调研分析了目前各气田油基岩屑处置利用方案,开展了涪陵页岩气田油基岩屑安全处置及利用的研究与实践,分析了涪陵页岩气田热馏炉和回转窑热脱附设备运行工艺。实践表明:热馏炉设备处理能力可达40～50m~3/d,但炉内易结焦,设备检修率为每月5～8d;回转窑设备单炉处理能力为10m~3/d,能耗高,对原料的适应性广;回收的矿物油用于配制油基钻井液,脱油后灰渣的含油率均低于2%,送至水泥窑协同处置。涪陵页岩气田通过热馏炉和回转窑的协同作业,有利于油基岩屑的安全处置与资源化利用。     

水泥窑协同利用页岩屑技术可行性研究

按照固体废物减量化及资源化的处理要求，探讨页岩气开发中产生的含油率低于1％的油基岩屑 的资源化处理，因其组成性质与煤矸石等水泥原料性质相近，将残渣掺混煤矸石作为水泥辅料进行水泥生产， 通过试验研究探索其可行性。文章考察其对水泥生产工艺参数及能耗的影响，结果表明：使用页岩屑后，能耗 提高13MJ/t；水泥生产过程中烟囱SO2排放浓度比空白时偏高，但均符合GB16297—1996《大气污染物综合 排放标准》；采用0.5％页岩屑代替煤矸石所产出的水泥产品，样品的细度、凝结时间、强度等水泥质量指标符合GB175—2007《通用硅酸盐水泥》要求。     

离子液体处理油基钻屑的研究

一步法合成一种离子液体(Ionic Liquid,IL)1-十四烷基-3-甲基咪唑溴化盐[C_(14)MIm]Br,作为萃取剂替代有机溶剂用于油基钻屑的萃取处理。考察IL种类、加量、萃取时间及pH值等对萃取效果的影响,实验结果表明,油基钻屑与萃取液质量比为1∶1、pH值大于7时,萃取在20min时可以达到平衡,油基钻屑中油去除率大于88%,IL吸附损失率小于0.9%,分离后的IL可直接重复利用7次。     

物理—化学破乳协同处理废弃水包油钻井液

针对国内某油田的废弃水包油钻井液处理技术难题,采用物理-化学破乳协同技术,开发了废弃水包油钻井液除油技术,油回收率可达90%以上,回收柴油可用于配制水包油钻井液,并对废弃水包油钻井液除油后产生的中层废水及泥渣开展了回用和无害化处理技术研究。实验结果表明:中层废水处理后,水质清,pH值、COD、石油类及SS均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准,且该中层水可再用于收油处理的补充水;泥渣固化处理后,固化物浸出液无色透明,pH值、COD、石油类及重金属等指标均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准。     

油基钻屑低温热脱附处理工艺模拟

为减少油基钻屑对环境的不良影响和危害，并最大限度地回收资源，提出采用低温热脱附的方式 对其进行处理。通过钻井液油水固相分离装置并结合正交实验法对低温热脱附处理工艺进行模拟研究，选用 热重分析仪及气相色谱研究油基钻屑热解失重规律以及回收油总石油烃分布。结果表明：低温热脱附处理油 基钻屑的主要影响因素为处理温度，其次为停留时间，升温速率影响最小，350℃处理温度下，即可将油基钻屑 热脱附残渣含油率降至0.3％以下，满足GB4284—2018《农用污泥污染物控制标准》；油基钻屑中含水率的增 加有利于提高低温热脱附效果，原料含水率在5％～10％时热脱附效果及经济性最好；低温热脱附回收油品质 好，和原料总石油烃分布基本一致。     

页岩气油基钻井液损耗分析与回收利用

针对四川页岩气井三开采用油基钻井液产生的油基钻屑污染环境、难以处理的问题,首先分析了现场钻进过程中油基钻井液损耗的问题,钻屑携带的油基钻井液是造成钻井液损失的主要原因且数量较多,需要将其回收利用从而降低成本。文章介绍了现场回收钻井液的设备及其原理。利用评价回收油基钻井液性能的公式,在W-7井进行了回收效果的讨论,结果表明,回收设备可以较好降低回收钻井液的低密度固相,回收后的油基钻井液没有对循环中的油基钻井液造成影响。四川页岩气多口井在现场使用了回收设备,节约了成本,效果显著。     

油基岩屑热解后剩余固相资源化利用研究

热解剩余固相作为油基岩屑的无害化处理产物,其资源化利用方式受到广泛关注。文章分析了剩余固相的性质与组成,重金属含量低于GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》管制值,存在资源化利用的可能性。基于近年来的研究成果,综述了剩余固相在制水泥、砖、路基材料方面 的资源化利用途径,剩余固相中的火山脂活性可以提供建材所需的力学性能。从机理方面分析了剩余固相作 为催化剂和吸附材料的优势,其中含有的过渡金属可以有效催化多种反应,且具有化学吸附作用。解读了国内 油基岩屑热解后剩余固相资源化利用方面的最新政策,对以后的研究方向进行了展望。     

从炼厂含油污泥中回收油及残渣无害化治理的研究

通过对某油田石化厂的含油污泥中回收油及其残渣无害化治理问题的研究，确定了用热洗加离心分离实现污油回收及残渣无害化。根据实验室数据，处理此种含油污泥可达到如下结果：油回收率９５％，残渣中油及主要污染物含量基本符合ＧＢ４２８－８４标准，工艺污水符合进入污水场的要求。采用此法，按照２ｔ／ｈ的处理量计算，预计设备投资４５．７万元。     

页岩气油基钻屑热馏处理技术研究和应用

文章从油基钻屑及其特征出发,通过对油基钻屑的TG-IR、比热容等热分析,以热馏理论为核心研制了拥有自主知识产权的高效处理装置。该装置采用PLC自动控制系统,运用了石化行业的热蒸馏技术、煤化工行业的无氧热干馏技术、冶金行业移动床颗粒物料流动技术、粉煤热解处理中含尘干馏气混相处理技术等多项技术,处理后的残渣含油率≤0.3%,是减少污染、连续生产的处理装置。     

页岩气油基钻屑真空热解工艺优化试验

涪陵页岩气田油基钻屑热解技术具有油回收率高、稳定可靠、安全环保的优点，针对其存在能耗高、易结焦、回收油品质量低等工程实际问题，在充分调研现场热馏炉式连续回收处理设备的基础上，自制了热 解模拟试验装置。通过研究单因素对热解效果的影响，优选了油基钻屑热解参数，试验表明：热解终温、停留时间、升温速率、真空度对油基钻屑热解效果均有影响，其中热解温度是影响油基钻屑热解效果的主要因素；其次 正交试验筛选出了油基钻屑热解最佳运行条件，当热解温度为400℃，停留时间为50min，升温速率为30℃/min， 真空度为0.1MPa，试验未发现结焦现象，处理后的油基钻屑残渣含油率为0.29％，满足GB4284—2018《农用污泥污染物控制标准》农用地标准（含油率小于0.30％）；热解矿物油测试分析表明热解前后矿物油的组分分布 基本一致，以烷烃类（60％以上）和芳烃类（约占10％）为主，属典型油基钻屑中总石油烃类分布，热解试验并未 破坏基础油组分，回收矿物油的品质较高。     

海上油基钻屑电磁热脱附参数优化及应用评价

选取某三级海域A平台钻井过程中离心机出口的油基钻屑开展电磁热脱附实验,分析实验过程中脱附温度、脱附时间对钻屑干渣含油量的影响规律,在此基础上优化设备运行参数:脱附温度300℃,脱附时间40 min,在此条件下,干渣含油量可达到0.84%。根据参数优化结果对现场应用进行指导,结果表明:一次性进料1 t,实际脱附温度300～320℃,脱附时间40 min,实际干渣含油量1.30%～1.70%;A平台电磁热脱附设备运行86 d,共处理油基钻屑1 116.40 t,平均处理量12.98 t/d,最大处理量21.70 t/d;油基钻屑在海上平台进行热脱附处理,实现了无害化处理,资源化利用,经济效益最大化。为提高设备处理能力,建议提高设备稳定性和增加预加热模块,为确保处理后尾气连续达标排放,建议增加尾气实时检测系统。     

间歇式热脱附炉炉膛结焦原因探讨和对策分析

涪陵工区页岩气田三开采气过程中产生的油基岩屑主要采用热脱附方式处理。由于岩屑批次不同、加热温度不均等原因，采用的间歇式热脱附炉伴随有不同程度的结焦情况产生。文章对油基岩屑性质存在 差异、炉膛温度控制不合理这两个引起间歇式热脱附炉结焦的主要原因进行分析，对炉内摩擦钢环的加入量、辅助药剂的种类和加入量、炉膛温度的控制进行实验研究，提出在炉内加入约2t钢环、250kg辅助药剂NaHCO3、炉膛温度控制在550℃左右时，能有效改善炉膛结焦问题，装置热脱附处理效率得到有效提高。