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%。     

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。     

川渝地区页岩气钻井固废分类资源化处置利用略论

本文在简要分析川渝地区主要页岩气区域长宁、威远和涪陵页岩气钻井作业主要特点基础上,重点论述了页岩气钻井不同井段及不同钻井液体系钻井固废性质特点,针对页岩气钻井水基固废和油基钻屑两大类固废的资源化处置利用情况及存在的主要问题进行了论述,提出了川渝地区页岩气钻井应分井段或分不同钻井液体系固废进行收集并分类采用不同处置利用技术进行资源化处置利用,可达到更经济安全环保的利用效果。水基钻井固废就地生物处理资源化土壤利用是最优先择,第二选择是就地作为井场公路及井场场地路基建设利用,其次才是制成水泥块或免烧砖,最后才是转运制砖利用;油基钻屑的处置利用最关键的问题是争取脱油能按一般固废对待的国家或地方政策或规定争取,脱油后的油基钻屑最好的资源利用方式应是协同水泥窑焚烧处置,其次制成水泥块或作井场路基材料利用。同时针对性提出了页岩气钻井固废分类处理利用等方面的建议措施,对油气勘探钻井环保决策管理者和工作者具有一定参考价值和指导意义。     

川渝地区页岩气钻井固废分类资源化处置利用

在简要分析川渝地区主要页岩气区域长宁、威远和涪陵页岩气钻井作业主要特点基础上,重点论述了页岩气钻井不同井段及不同钻井液体系钻井固废性质特点,针对页岩气钻井水基钻井固废和油基钻屑两大类固废的资源化处置利用情况及目前存在的主要问题进行了论述,提出了川渝地区页岩气钻井固废应分井 段或分不同钻井液体系进行收集并分类采用不同技术进行资源化处置利用,以达到更经济安全环保的效果。水基钻井固废就地生物处理资源化土壤利用是最优选择,第二选择是就地作为井场公路及井场场地路基建设利用,其次是制成水泥块或免烧砖,最后是转运制砖利用;脱油后的油基钻屑较好的资源利用方式是协同水泥窑焚烧处置,其次制成水泥块或作井场路基材料利用。同时针对性地提出了页岩气钻井固废分类处理利用等方面的建议措施,对油气勘探钻井环保决策管理具有一定参考价值。     

高性能水基钻井液废物不落地处理先导试验

高性能水基钻井液是"水代油基"钻井液技术发展的新型水基钻井液,采用物理分离-资源化处理工艺处理高性能水基钻井液废物,回收钻屑夹带的钻井液,剩余固相通过资源化处理制成铺路基土和免烧砖等资源化产品,产品的浸出液主要指标达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准,产品质量符合相应的国家建材产品质量要求。     

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。     

含油钻屑处理技术现状及发展趋势

针对微生物处理、热脱附、热清洗、焚烧和萃取等含油钻屑处理技术存在普适性差、资源浪费、技术不成熟或投资较高等问题,探究更为高效、性价比高的含油钻屑处理技术。分析了国内外含油钻屑处理的法律法规,对目前国内外常用的含油钻屑常规处理技术、资源化利用技术,及其应用现状进行了综述,通过对各类技术的对比分析,提出含油钻屑处理技术高效低成本、"高价值"基础油回收与固相残渣的资源化利用、工厂化和随钻化处理的双极发展趋势,对油基钻井液中的基础油、水进行回收利用,处理后的固相可以转化为可利用的资源。     

含油污泥热解尾渣基岩土工程材料研究进展及趋势

热解技术能够回收85％以上的油品且达到含油污泥减量50％以上的效果,其固相产物即热解尾渣的含油率低于1％。目前,热解尾渣可大宗应用于油田井场铺设通井路、铺垫井场,但仍有50％以上未实现 资源化应用。鉴于尾渣管理成本较高,且存在二次污染的风险,国家通过法律约束和政策引导等多种形式大力倡导固废的资源化应用,热解尾渣的资源化应用成为研究热点。国内外学者在研究热解尾渣理化性质的基础 上尝试作为材料将其用于道路路基、灌注桩、微型桩等岩土工程中,但目前大多仍处于实验室研究阶段。在现 场研究和文献调研的基础上对含油污泥热解尾渣在岩土工程材料中的应用进行综述,分析目前研究成果的局 限性和面临的问题,展望其在岩土工程中多元资源化应用的趋势,提出研究建议。     

苏里格气田水基钻井废物资源化处置

为避免或减小水基钻井废物对环境造成的影响,苏里格气田本着"建一个气田,留一片绿色"的理念,对液相循环利用,固相外委处置,同时进一步探索钻井岩屑减量和资源化利用途径。文章通过对钻井岩屑成分分析,对泥浆池土壤和植被进行环境调研,进一步探讨钻井废物在苏里格气田的处置及资源化利用,介绍了2015年之前固化法的应用情况,2015年之后实施钻井液不落地技术的应用情况。提出优化钻井液体系,强化现场处置及监管力度,进一步实现源头控制及循环利用。同时,结合国内外钻井废物处置、再利用现状,积极探索钻井固废铺垫井场、铺垫油区道路等资源化利用方式。     

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。     

海上油基岩屑脱油残渣与偏高岭土混掺对混凝土性能影响研究

为解决海上钻井油基岩屑上岸后热解脱油残渣堆积及潜在环境风险问题,研究了残渣与偏高岭土混掺制备混凝土的可行性。考察了残渣基本性能及不同掺量、养护龄期下混凝土力学性能与耐久性能变化情况,并探究了混凝土强度形成机理及环境特性。结果表明：单掺残渣对混凝土性能具有较大的负效应,在最佳掺量10％时可达到设计强度（30MPa）。偏高岭土可有效改善混凝土性能,提升残渣掺量。混凝土主要矿物相为二氧化硅、钙钒石、氢氧化钙和水化硅酸钙等,这些水化产物在体系内共同作用赋予混凝土基本强度。混凝土浸出液COD、重金属离子等指标可达到GB8978—1996《污水综合排放标准》一级排放限值,环境安全性良好。该研究为海上油气田油基岩屑回收上岸后热解残渣的资源化处置提供参考。     

含油污泥热解残渣吸附性能初探＊

含油污泥热解残渣的处理和应用是石油石化企业生产领域急需解决的难题。以含油污泥热解残渣为研究对象,在对其进行无害化处理的基础上,对热解残渣的吸附性能进行了探讨。通过能谱分析可知,热解残渣由碳和无机元素组成,碳元素含量达36.92%;通过SEM电镜扫描、比表面积和孔结构等吸附性质表征研究,含油污泥热解残渣吸附性能优良,对含油污水中的石油类和COD有较好的去除作用。研究结果表明:含油污泥热解残渣可作为一种吸附材料,这项研究为含油污泥热解残渣的资源化利用提供了一条途径。     

含油污泥热解工艺优化及资源化利用

针对含油污泥危害性大、难处理的环保难题,以实现含油污泥资源化利用为目标,开展了含油污泥热解实验研究,优化了热解工艺,并对热解产物进行了分析。在催化剂加量1.2％、热解温度为420℃、停留时间3.0 h、加热速率12℃/min、N2流速为90 mL/min条件下对含油污泥进行热解,结果表明：热解油回收率 可达72.35％;热解回收油品质有较大的改善,产生的不凝气体组分可用于燃烧供热,热解残渣热值较高,可制成燃料重复利用,实现了含油污泥的资源化利用。     

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。     

页岩气勘探开发钻井固废特性鉴别研究

为实现清水钻屑、水基钻屑和油基钻屑3类钻井固废的资源化处理处置,对现有页岩气勘探开发产生的3类钻井固废的成分进行固废特性的鉴别。分析了固废的来源与产生方式,根据GB 5085.1～6—2007从氧化性、摩擦感度、遇水放气、腐蚀性对危险废物特性进行鉴别,从浸出毒性、毒性物质含量、急毒性物质初筛、生物毒性评价方面对危险废物进行毒性鉴别,根据GB 18599—2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》对其进行一般工业固废的鉴别。结果表明:3类钻井固废不具有GB 5085—2007《危险废物鉴别标准》所规定的易燃性、反应性等危险固废特性指标;3类钻井固废生物毒性远低于危险固废所规定的最低值,水基钻屑和油基钻屑热解灰渣的生物毒性评价结果均为无毒;除pH值高于9.0之外,3类固废的浸出液其他指标均低于GB 18599—2001中第Ⅱ类一般工业固废标准要求。     

农作物废料对海洋溢油吸附研究

根据海上围油栏围油原理,使用小型围油设备模拟出在围油栏除油后海上剩余溢油的质量M。收集稻壳、小米壳、小麦壳3种农作物废料作为吸油材料,室温下分别测出3种吸油材料对质量为M的溢油的饱和吸附时间。在吸附平衡的条件下,利用紫外分光光度计分别测出3种吸油材料吸附海水表面M质量溢油后的平衡吸附浓度ce。根据物理吸附理论,由平衡吸附浓度ce和平衡吸附量qe分别得出3种材料的Freundlich吸附等温式,从Freundlich吸附等温式比较了3种农作物废料的吸油性能。结果表明:稻壳的吸油性能最佳。     

钻井固废资源化处置利用技术综述

钻井固废具有固相含量高、有机物含量高、pH值较高、黏附性强、色度深、有害重金属含量低、不同类别固废其组成来源不同、性质差异较大等特点,处理处置及资源化利用难度较大,已成为当前油气勘探钻井污染治理的处置利用重点和难点。文章基于固废处置的减量化、资源化和无害化原则,分析论述了现钻井固废的资源化处置利用技术,分析了各技术适用处理对象,对油气田环保工作具有一定参考价值。