含油钻屑热解析处理技术研究进展

针对非常规油气开发过程中使用油基钻井液钻井产生大量含油钻屑而存在潜在环境污染及基础油资源浪费的问题,探讨热解析技术处理含油钻屑的研究现状和进展。文章对含油钻屑热解析处理技术的特点进行分析,阐述了燃烧加热式热解析技术、电加热式热解析技术、电磁加热式热解析技术、微波加热式热解析技术、摩擦加热式热解析技术等的研究现状及处理效果,在此基础上对热解析技术在含油钻屑处理领域的发展提出了建议及展望。     

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。     

非常规油气开发含油钻屑危险特性分析

文章对含油钻屑处理后的固体进行了危险特性的分析,比对了三种含油钻屑处理后固体的易燃性、腐蚀性和毒性,经分析,其危险特性满足相关国家标准的要求。热解处理后的含油钻屑尚未列入2016版《国家危险废物名录》的豁免名单中,此次通过分析处理后含油钻屑处理后固体的危险特性,为处理后含油钻屑的从危险废物名录中豁免提供相关数据支持。从而推进油田含油钻屑的最终无害化处置工作的进一步开展。     

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。     

油田含油污泥与芦苇共热解实验研究

以北方某油田湿地芦苇与油田某污水处理厂剩余污泥为对象,利用同步热分析仪及静态热解炉研究油田含油污泥及含油污泥-芦苇混合物的热解特性,将静态热解过程数据与同步热分析TG(热重分析)、DTG(微分热重分析)、DSC(差示扫描量热分析)曲线结合,计算了终止温度、产物量等。结果表明:不同含油污泥样品其产物生成率差别不大,热解TG、DTG和DSC曲线有较大差别,添加一定比例的芦苇可以使含油污泥热解过程变得匀速缓和,5%(质量比)的芦苇添加量可以使热解残渣恒重温度降低约25℃。混掺芦苇的样品残渣呈分散颗粒状,无聚结现象,对热解结焦将产生一定抑制作用。     

塔河油田含油污泥低温热解研究

为实现塔河油田含油污泥资源化利用及无害化处置而开展实验,以热解残渣的矿物油值为依据对热解过程进行评价,同时考察了热解工艺的油品回收问题,对比分析了回收油和原油的物化性质,确定了塔河油田含油污泥热解的最佳工艺条件为:热解温度500℃,热解时间30 min,此时残渣中矿物油最低值1 764.89 mg/kg,油品回收率62.3%,回收油品质显著改善,热解残渣矿物油含量符合GB 4284—84《农用污泥中污染物控制标准》要求。     

锤磨热解析技术处理含油钻屑后的危险特性分析

文章介绍了一种热解析技术处理含油钻屑的过程,通过对处理后的含油钻屑进行危险特性的分析,结果表明经锤磨热解析处理技术处理后的含油钻屑样品不具有易燃性、反应性、腐蚀性,对其中重金属和有 机物等毒性指标的检测数据均不超过GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》及GB 5085.6— 2007《危险废物鉴别标准 毒性物质含量鉴别》的要求。对锤磨热解析处理后含油钻屑危险特性的分析,可为该类固废的环境风险管控及资源化回收利用提供依据。     

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。     

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。     

含油污泥热解的影响因素初探＊

以含油污泥"无害化"为目的,考察了温度、升温速率及含水率对热解反应效果的影响。实验结果表明:温度越高,热解剩余残渣率和残渣含油率越低,热解产气率越高;含油污泥中有机质发生热解反应的主要温度为350～500℃和575～625℃,若热解残渣含油率控制在3.0‰以下,热解温度选择600℃较为适宜;升温速率对热解产气率、剩余残渣率和残渣含油率基本无影响,但升温速率越快,热解反应的产气量曲线峰越向前迁移,热解反应的时间缩短;含油污泥含水率越低,则热解产气率及残渣率越高,但含水率对残渣含油率和热解反应时间无影响。     

含油污泥的热解处理与利用

文章对油田和炼油含油污泥进行了热解处理室内实验,测定了回收油气组成、热解残渣含碳量和Al2O3含量,开展了热解残渣对沥青的吸附性能和再生处理的絮凝性能测试分析。结果表明,含油污泥热解处理具有较好的油气回收和残渣再生利用价值,可实现污泥“零排放”,具有显著的直接经济效益和社会效益。污泥热解的产油率一般可达10%以上,废白土可达20%～30%,油回收率高;污水处理污泥热解残渣的Al2O3含量可达20%以上,有较高的铝含量,初步再生评价对污水有较好的絮凝作用,可再生循环利用;废白土热解残渣的吸附性能与活性白土相当,可循环使用。     

含油污泥热解处理的试验与应用

介绍了欢三联含油污泥热解处理工程的工艺流程、技术要点、设计参数、运行效果和效益情况。调试工作表明,热解炉系统工艺作为一个整体,能够稳定有效运行,残渣的测验结果表明,残渣可以达到无害化程度,含油率小于0.3%(满足GB 4284-84《农用污泥中污染物控制标准》的要求)。以12t/d的处理量运行,能耗成本为74.47元/t,产生的经济效益为125.50元/t,同时产生较好的社会效益。另外,热解固态产物也有较好的利用价值,可以进一步研究利用。     

聚磺钻屑资源化处理技术研究与应用

通过室内实验研究和现场实施应用,研究气田深井聚磺钻屑的资源化利用。聚磺钻屑无害化处理后制成的铺路基土、免烧砖经检测,浸出液的COD、石油类、色度等指标均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准要求;免烧条石达到了GB/T 8239—2014《普通混凝土小型砌块》要求,28d后抗压强度≥10MPa;该工艺有利于钻井废弃物的减量化、资源化、无害化利用的循环经济模式,可以降低石油天然气勘探开发过程中钻井废弃物的环保风险。     

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。     

海上钻屑远距离输送技术及数值模拟研究

为解决“零排放”背景下渤海油田钻屑回收总量大、转移收集困难、高频次吊装等多项难题,满足整井段钻屑随钻实时输送的要求,开发了一种安全高效、适用于渤海油田水基钻屑处置的远距离输送技术。依托曹妃甸A钻井平台“零排放”项目,对拟定管线敷设方案开展了数值模拟研究,分析了钻屑在泵管中的流变性能与压力损失规律,并与现场实测结果作对比,验证了数值模拟方法的可靠性,更好地指导了装置选型和管线敷设方案设计;钻屑远距离输送技术在该平台成功实现了首次应用,高效稳定传输钻屑14 000 m³,平均每天减少吊装作业80次,释放钻井平台甲板面积约150 m²,保障了钻井作业的高效顺利实施,对“零排放”背景下钻屑的收集与输送具有一定的推广价值和借鉴意义。     

钻屑、钻井液固化处理及对环境的影响分析

钻屑和废钻井液的固化处理是现阶段钻井废物无害化处理的主要研究方向,研究利用固化剂对钻屑和废泥浆进行固化处理,优选配方(水泥+粉煤灰+添加剂)进行固化处理;同时考查了钻屑、钻井液固化填埋后对周围环境的影响。结果表明,固化物浸出液的分析结果符合国家危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)和国家污水综合排放标准(GB8978-1996),对周围环境水质调查监测,环境水质未受到污染,与填埋前的监测指标变化不大。     

油气田钻屑与废泥浆固化处理技术的初步研究

由于钻井废弃泥浆流失会对环境造成严重污染,所以必须对废弃泥浆进行固化处理。通过大量实验研究,筛选出了分别适合于钻屑与高密度（ρ〉2.0g／cm^3）、中密度（ρ=1.6g/cm^3左右）、低密度（ρ=1.2g/cm^3左右）钻井废泥浆的几种固化剂配方。现场结合具体情况选用实验筛选的固化荆配方对废钻井泥浆和钻屑固化处理,固化物的强度达到0.3MPa以上,固化物浸出液中污染物含量达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准要求。     

含油污泥热解工艺技术方案研究

文章以辽河油田欢三联合站稠油污水处理系统压滤脱水污泥及沉降罐清罐污泥为处理对象,根据含油污泥热解处理的技术原理,通过对物料输送系统、热解反应系统、剩余固体排出系统和馏分冷凝分离系统等主要工艺单元的技术比选,提出了"柱塞泵管道密闭输送、多燃烧器回转炉热解、高温馏分管式换热器冷凝、不凝气罗茨风机引送和湿式排渣"的含油污泥热解处理工艺技术方案。同时,文章还对污泥热解处理运行的能耗与费用做了简要理论分析。     

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。     

含油污泥热解残渣绿植化可行性分析

针对含油污泥热解处理后的热解残渣仍属危险废物,其处理处置已成为制约含油污泥热解技术发展的重要问题之一,文章对含油污泥热解残渣的应用进行研究总结。将几种用作绿植化的污泥与含油污泥热解残渣的组成、性质等进行分析对比,发现其性质组成具有很大的相似性,所以其他污泥的绿植化方法对含油污泥热解残渣的绿植化处理具有一定的参考价值,可以通过向含油污泥热解残渣中添加城市污泥或有机质及氮、磷、钾等营养物质,同时选择耐盐碱的超富集植物对含油污泥热解残渣进行绿植化处理。绿植化技术具有处理量大、应用范围广、二次污染小等特点,具有一定的应用前景。