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。     

钻井液的使用和钻屑的管理

澳大利亚矿产和能源部(DME)根据所处地区的环境敏感性、钻屑处置方式和钻井液的环境性能评估钻井液的使用及其废物排放。环境性能的标准包括基液和整个钻井液的生物毒性、可生物降解性和生物累积性。申请人有责任明确活动的环境领域和可能的环境影响。油基钻井液(OBF)的芳烃含量不超过1%,附在钻屑上的基液干重限值为10%。大钻屑堆可能是海洋低水平烃类渗漏到海洋环境的来源之一,对钻屑堆的移除和处置问题,需要慎重考虑。     

热脱附处理页岩气油基钻屑的研究与应用

介绍了油基钻屑的来源、组成、危害、处理方法以及热脱附技术研究进展与应用。综述了热脱附原理与工艺,并重点分析了钻屑性质、处理温度、停留时间、载气流速或压差、添加剂对油基钻屑处理效果的影响。讨论了当前热脱附处理油基钻屑存在处理过程能耗高、废气二次污染、废热回收利用率低等问题,提出针对油基钻屑性质选取合适的改性添加剂、提高传质传热效率、探究协同效应机理等油基钻屑高效节能处理的改进方向。     

转速对油基钻屑热解炉温度场影响的数值模拟

页岩气开采所产生的油基钻屑在采用热解法的处理过程中,为探究油基钻屑在回转窑内的温度场分布情况,采用Fluent软件对回转窑进行建模并对油基钻屑在窑内热解过程进行数值模拟。结果表明:当回转速度为0.02rad/s时,内部温度场较为均匀且物料温度较高,适宜油基钻屑的热解,转速过低或过高均会影响物料的均匀混合与升温速率;物料刚进入窑体内部时,温度有一个急剧攀升至660K的过程,其后温度变化较为平缓。结合模拟结果,选用适中的回转速度可提高油基钻屑热解温度,从而提高热解效果。     

硅藻土/活性炭对石油降解菌群的固定化研究

研究了一种石油降解菌群的固定化方法,其中菌群包括假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌。以硅藻土/活性炭作为降解菌群的固定化载体,对最佳固定化条件进行研究,结果表明:降解菌群的最佳固定化时间16h,温度37℃,硅藻土/活性炭加入量0.1g/mL,pH值7.5,120r/min振荡16h,降解菌群固定化率达97.1%。固定化菌群用于油基钻屑中油降解,降解14d,可使钻屑中TPH含量由30 000mg/kg降至10 450mg/kg,平均油去除率达65%。     

塔里木油田钻完井液环保处理技术研究

文章分别对水基磺化钻完井液和高密度柴油基钻完井液的环保处理技术进行了研究评价,对高温氧化、化学絮凝+机械脱水、生物修复等三类环保处理技术及工艺进行的研究表明,对水基磺化钻完井液产生的作业废物,3种方法中高温氧化处理技术处理效果稳定,COD去除率最高;化学絮凝+机械脱水工艺对COD去除效果不理想;生物处理工艺处理效果不能达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的二级标准,不适合于塔里木油田气候环境。对于油基钻完井液产生的作业废物,基于萃取脱附的LRET脱附技术处理后固相含油量小于1%,回收油全部回用作为配置油基钻井液的基油,处理效果稳定,处理后含油钻屑的含油量小于1%,达到DB 23/T 1413—2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》要求。     

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。     

页岩气钻屑固化填埋池监测与评价研究

为了探讨钻屑固化填埋池对周围土壤及水体环境的影响,以西南某页岩气田为例,分别选取了具有代表性的水基钻屑固化填埋池和油基灰渣固化填埋池,先对钻屑固化处置方式和效果进行了评价,再对钻屑固化填埋池土壤径流液及土壤进行了监测,分析了固化填埋池对周边土壤环境的影响。结果表明:钻屑固化体浸出液达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准,钻屑固化填埋池土壤径流液满足GB5084-2005《农田灌溉水质标准》旱作标准;水基钻屑固化填埋池和油基灰渣固化填埋池上覆土壤重金属综合污染指数分别是0.42、0.45,周边土壤重金属综合污染指数分别是0.45、0.54。钻屑固化填埋池各项监测指标均未超标,土壤重金属综合污染指数均小于0.7,钻屑固化填埋暂时未对周边土壤造成影响,属于清洁水平。短期内钻屑固化填埋效果较好,对周围土壤环境影响较小。     

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。