页岩气油基钻屑脱油灰渣资源化利用进展

针对页岩气开发过程中产生的油基钻屑在堆放、运输和处理过程中均有可能对环境造成危害的问题,研究油基钻屑脱油灰渣的处置和资源化利用现状。在实际应用中,各种资源化利用技术由于政策、环保标准、经济性等原因,除水泥窑协同处置技术外,很多技术还不能大量推广应用。文章通过系统调研,阐述了各项技术的原理、优缺点及资源化利用所面临的政策障碍、实际应用及二次污染等问题,指出了资源化利用技术在开发过程中需要加强过程污染控制、开展相关政策和标准制定、提高产品高附加值等方面研究。     

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。     

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。     

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。     

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。     

废油基钻井液处理及油回收技术研究

目前现场处理废油基钻井液一般采用集中填埋或回注地层方法,这不仅难以解决其污染问题,同时也浪费了其中所含有的大量柴油资源。通过大量的实验室和现场试验研究,使用“化学热洗-析油-离心”处理工艺,油回收率达到84%以上;研制开发出的清油剂-凝聚剂-絮凝剂化学热洗配方体系,适用于多种废油基钻井液的回收油处理,具有较好的工业推广应用前景。     

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。     

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。     

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。     

废弃油基钻井液无害化处理技术与工艺进展

文章分析了近几年国内外废弃油基钻井液处理技术的研究进展,重点介绍了热解吸技术、摩擦热解吸技术、超临界流体萃取技术、化学反应-强化分离+无害化处理技术、超声波与化学破乳剂相结合技术以及除油剂-闪蒸回收技术等。分别对其处理废弃油基钻井液的作用原理、主要过程、处理效率及技术优缺点进行阐述,并对各种技术的优缺点进行了比较。     

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。     

废弃油基钻井液处理技术概况及其应用＊

文章阐述了热蒸馏、溶剂萃取、超临界流体抽提、坑内密封掩埋、注入安全地层或环行空间、生物修复、化学破乳几种废弃油基钻井液处理技术及其应用实例,分析各处理技术的优缺点。每一种处理技术都存在不足,必须结合油田实际生产,选择适宜有效的处理技术。生物修复法是当前最具前景也是最具难度的处理技术。     

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。     

页岩气水基钻井液废物处理技术实践

针对页岩气常规水基钻井液废物采用泥浆池就地固化填埋处理方式所存在的占地面积大、处理过程中及处理后存在环保风险等问题,提出采用钻井液废物不落地处理技术。阐述该技术的工艺流程、设备设施及具体的施工步骤,以及在昭通页岩气示范区的实际应用效果。实践表明,钻井液废物不落地处理技术在钻井施工过程中可以减少土地占用、避免土壤污染隐患、增加钻井液废物资源化利用率。     

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。     

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。     

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。     

化学热洗法处理页岩气开采废钻井液

针对页岩气开采过程中所产生的废钻井液处理,采用化学热洗的方法对废钻井液进行了油、水、固三相分离,并使用5%的清洗剂对废钻井液中的泥砂和岩屑进行除油。结果表明:温度为40℃、搅拌转速为160 r/min、破稳剂浓度为50 g/L、清洗剂的浓度为5%时,废钻井液中油的回收率达到了98%,泥砂与岩屑的含油量均小于2%。     

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。