页岩气油基钻屑萃取处理技术

随着页岩气、致密气等非常规油气的开发,因油基钻井液较水基钻井液有不可替代的优点,油基钻井液的使用规模逐渐增加,但钻井过程中产生的油基钻屑是含油危险废弃物,对环境、生态及安全均产生严重的影响。因此,研发了一种萃取剂CQJ,形成了适合于处理页岩气油基钻屑萃取工艺。该萃取剂CQJ与常规溶剂相比,具有闪点高、挥发性低、萃取效果好、毒性低的优点。对四川页岩气某区块油基钻屑进行了油基钻屑萃取处理中试,累计处理油基钻屑56 m3,取得了良好的效果。结果表明:处理后钻屑含油量平均达到0.76%,其钻屑浸出液指标符合污水排放标准;萃取剂回收率平均达到95.4%,油回收率平均达到91.5%,萃取剂可重复使用,同时回收油性能满足二次配制油基钻井液要求,实现了无害化、资源化,不造成二次污染的目标。      

超临界CO2萃取废弃油基钻屑的实验研究

采用超临界CO_2为萃取剂,以萃取后油基钻屑的残油率为主要评价指标,研究了不同萃取条件(萃取压力、萃取温度、萃取时间)对废弃油基钻屑萃取的影响。实验结果表明,当萃取温度为50℃、萃取时间为100min、萃取压力为25 MPa时,残油率为0.748%,此萃取工艺展现出了良好的处理效果。     

油基钻井液含油钻屑无害化处理工艺技术

开发出一种新型油基钻井液含油钻屑无害化处理工艺技术,该技术将甩干机机械除油处理工艺、高效除油剂化学处理技术和石油微生物处理等3种除油处理技术通过科学设计、合理的配比有机集成在一起.利用该技术对新疆油田阜东081井白油包水钻井液和苏10-32-45CH井全油基钻井液中的钻屑进行了处理,取得了良好的效果,通过离心甩干和生物法处理后,钻屑的含油量降至了1.17％,符合国际通用含油量不大于2％的指标要求,达到了预期的效果.应用结果表明,该工艺是一种操作简单、投资小、处理效率高、可靠性好的含油钻屑无害化处理及油类回收利用的新技术,具有较好的社会效益和经济效益.     

页岩油油基钻屑随钻处理装置的研制与应用

钻页岩油(气)井时普遍采用油基钻井液技术,在钻井过程中产生的大量含油废弃钻屑对环境污染很严重,不能随便排放,必须进行脱油处理。为此,研制了页岩油油基钻屑随钻处理装置。该装置采用油基钻井液回收和清洗分步实施工艺,可使油基钻井液的回收率超过90%,既节约成本,又清洁环保;基于生物酶的清洗剂干粉具有清洗能力强和环保等优点,经清洗剂处理后油基钻屑含油质量分数低于1%,满足现场排放环保要求;装置集成了多种新型设备,处理能力达到5 m3/h,满足油基钻屑随钻处理要求。页岩油油基钻屑随钻处理装置在胜利油田渤页2HF井等3口页岩油井中应用,均取得较好的效果。     

海上含油钻屑超临界CO_2萃取除油研究

为解决海上含油钻屑处理难题,利用超临界CO2萃取工艺对海上含油钻屑萃取除油进行研究。通过分析超临界CO2不同萃取条件对废弃油基钻屑萃取的影响,及基油在超临界CO2中的溶解度,得到如下结论:在给定的因素水平内萃取温度、萃取压力和萃取时间对萃取效果的影响主次顺序为萃取温度萃取压力萃取时间;满足一级海域排放要求的最佳萃取工艺条件为萃取压力25 MPa、萃取温度60℃、萃取时间80 min,在该工艺条件下钻屑平均残油率为0. 71%;基油在不同存在条件时溶解度大小顺序为基油独立存在基油存在于干钻屑基油存在于含水钻屑浆体;若要提高超临界CO2的除油效果,则应尽量降低含油钻屑的含水率;用Chrastil方程计算得到的溶解度与实验室测得的溶解度相对误差最高为2. 46%,最低仅0. 40%,平均相对误差为1. 57%,因此该方程具有良好的预测性。研究结果可为超临界CO2萃取随钻处理设备试制和现场最佳处理参数调整提供指导。     

超临界CO_2萃取法处理含油钻屑实验研究

为探求提高超临界CO_2萃取含油钻屑效率的最优方案,文章重点研究了萃取温度、萃取压力、萃取时间、挟带剂等关键参数对萃取效率的影响。根据CO_2相态变化,设定超临界CO_2萃取装置的温度、压力梯度变化,同时引入3种挟带剂,开展不同萃取参数的正交实验,采用红外分光光度法检测萃取后钻屑含油量。实验结果表明,稳压10 MPa、恒温45℃,同时加入2%的非极性挟带剂石油醚,连续萃取2 h后,钻屑含油量可降低至0. 2%以下,且回收后的基础油相与白油成分接近,重复配置的油包水钻井液体系经150℃热滚16 h后,检测流变、滤失等性能均未受影响。     

超临界CO2萃取法处理油基钻屑工艺实验

为了进一步优化油基钻屑无害化处理技术，提高资源可回收性，研究了一种利用超临界CO₂萃取法处理油基钻屑的工艺。在室内建立实验研究装置，对超临界CO₂萃取法处理油基钻屑工艺进行了对比研究。实验成功萃取出钻屑中的基础油，处理后的干钻屑含油率最低可达0.13%，表明该工艺在技术上可行，且萃取出的基础油固相含量低、无异味，满足二次配制钻井液的要求。此外，根据实验结果，分析了压力、温度、时间、钻屑含水率、夹带剂等因素对于萃取效果的影响，推荐了该工艺工业化应用的关键参数:萃取压力为10 MPa，萃取温度为35 ℃，萃取时间为1 h，萃取系统CO₂最低循环压力为4.5～5.7 MPa，冷却制冷温度为1～5 ℃，不使用夹带剂，为该工艺在现场的应用推广提供了技术支持。     

海上钻井油基钻屑清洗室内分析

使用油基钻井液进行钻井作业时,产生的油基钻屑含有基础油、钻井液处理剂等污染物,若其直接排放,会严重危害环境,也会造成大量油类资源的浪费。为此,使用表面活性剂水洗法处理海上钻井平台产生的油基钻屑,利用人工海水配制清洗液,得到清洗液配方为:0.7 %脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子活性剂AEO-5+0.3%阴离子活性剂SDBS+0.15% Na₅P₃O₁₀。通过室内清洗实验,探究了钻井液处理剂和钻屑矿物种类对残油率的影响。结果表明,钻井液处理剂会增大油相去除难度;钻屑矿物种类中,高岭石相比于云母石、长石、石英石清洗难度增加。最后确定最佳清洗工艺条件为:搅拌速率为500 r/min,固液比为1 ∶ 4,清洗时间为15 min,清洗温度为25 ℃。清洗结束后,钻屑残油率可降至1%以下,达到海上《海洋石油勘探开发排放限值》油基钻屑排放标准。      

化学清洗处理高含油率油基钻屑的研究

在使用油基钻井液进行油气勘探开发的过程中会产生大量的油基钻屑,若不对其进行正确、高效的处理则容易造成严重的环境污染及资源浪费。以高含油率(35.2)的油基钻屑为研究对象,采用化学清洗法处理油基钻屑,筛选出了一种高效除油的清洗剂:2.0 SDS+0.25 TX-100+0.86硅酸钠+5.0正丁醇+91.89去离子水。实验表明此清洗剂除油效率可达97.3,处理后钻屑中油固比为0.02。采用3.5 NaCl溶液(模拟海水)配制的清洗剂,可以提高钻屑除油率。该研究为钻井现场直接利用海水处理油基钻屑提供了新的思路和借鉴。     

西非深水钻井含油钻屑清洗方法室内研究

针对目前西非深水钻井现场产生大量含油钻屑的情况,选取表面活性剂清洗法清除钻屑表面的油污,使其达到环境保护的要求。通过室内实验,清洗剂选用ABS或ABSN,清洗搅拌时间为15 min;使用油基钻井液的岩屑处理方案为:淡水+0.5%ABS或海水+0.5%ABS+0.1%三聚磷酸钠,可将钻屑含油量降至2%以下,达到西非海域就地排放钻屑的要求。结合现场情况,确定采用振动式钻屑清洗机与LWTU污水处理系统,并制定了海上钻屑处理工艺流程。     

含油钻屑微乳状液除油剂的研制及机理

绘制了乳化剂混合物/十四烯/氯化钠溶液的拟三相图,选择拟三相图中的一个合适的点作为含油钻屑除油剂配方,并使用粒径分析手段证明除油剂属于微乳液。然后使用现场含油钻屑,对除油剂的性能进行评价,并通过动态界面张力实验解释了除油剂除油的机理。实验结果表明:除油剂分散相粒径范围在20~60 nm,属于微乳液;当除油剂与含油钻屑质量比大于等于1:1.5时,处理后含油量可以降至1% 之下;与白油/蒸馏水界面张力相比,5号白油与除油剂之间的界面张力可以迅速降低4~5个数量级。此外,使用后的废弃除油剂和从钻屑中洗去的油均有回收利用价值。该除油剂有效解决了油基钻井液钻井过程中产生的含油钻屑数量大、处理难和排放要求日益增高的问题。     

威202H3平台废弃油基钻井液处理技术

目前处理废弃油基钻井液一般采用集中填埋或回注地层,依然存在潜在的环境污染问题,同时也浪费了大量矿物油资源。笔者对威202H3平台废弃油基钻井液进行回收利用研究,首先测定了废弃钻井液本身的性质,测得其表观黏度为100~120 mPa·s、塑性黏度为80~100 mPa·s、动切力为20 Pa、初终切为20/35 Pa/Pa,粒度主要集中在5.59~13.74μm。在现场及实验室进行复配再利用研究,发现在威202H3-3井龙马溪地层加入2 m3废弃油基钻井液后,油基钻井液终切不断升高、动塑比难以控制;利用废弃油基钻井液中劣质固相,在长宁H12-3井用于配制堵漏浆,施工顺利,效果较好。因此得出,废弃油基钻井液回收再利用的困难在于其中含有大量粒径小于20 μm的固体颗粒,现有固控设备难以除去,并且现有处理技术均存在安全、占地面积、能耗、交通运输、环保及成本问题,建议这种废弃油基钻井液体系用于配制页岩地层发生漏失时的堵漏浆,在一定程度上减小经济损失。而在今后废弃油基钻井液处理技术的研究过程中,如果超临界CO₂流体萃取技术能够降低成本,将成为废弃油基钻井液重要的处理技术。      

油基钻屑热解析油的异味去除实验研究

油基钻井液产生的含油钻屑大多采用热解析的方法净化处理,但这种高温热解析回收的残余油存在难闻的异味,严重影响了热解析油在油基钻井液中的回收利用效果。通常情况下,物质产生异味的主要原因是其中含有易挥发的异味组分。采用蒸馏方法测定了现场柴油基钻屑热解析油中的低沸点馏分含量,研究了酸解方法、吸附-离心方法以及蒸馏方法对热解析油的异味去除效果,同时,采用气-质联用仪测定了热解析油处理后的组分,分析了热解析油产生异味的原因。结果表明:热解析油中低于150℃的馏分含量为2.5%,这些轻质组分是其产生异味的主要原因。该热解析油经酸解或吸附-离心后,仍然存在一定量的低沸点烯烃等成分,不能去除异味。蒸馏方法能有效去除热解析油中的低沸点馏分,将收集的高沸点馏分油回收用于油基钻井液,异味去除效果明显,现场可操作性强。      

油基钻屑热解析油的异味去除实验研究

油基钻井液产生的含油钻屑大多采用热解析的方法净化处理,但这种高温热解析回收的残余油存在难闻的异味,严重影响了热解析油在油基钻井液中的回收利用效果。通常情况下,物质产生异味的主要原因是其中含有易挥发的异味组分。采用蒸馏方法测定了现场柴油基钻屑热解析油中的低沸点馏分含量,研究了酸解方法、吸附-离心方法以及蒸馏方法对热解析油的异味去除效果,同时,采用气-质联用仪测定了热解析油处理后的组分,分析了热解析油产生异味的原因。结果表明：热解析油中低于150℃的馏分含量为2.5%,这些轻质组分是其产生异味的主要原因。该热解析油经酸解或吸附-离心后,仍然存在一定量的低沸点烯烃等成分,不能去除异味。蒸馏方法能有效去除热解析油中的低沸点馏分,将收集的高沸点馏分油回收用于油基钻井液,异味去除效果明显,现场可操作性强。     

油基钻屑改质流体燃料技术研究与应用

根据油基钻井液钻井过程中产生的油基钻屑特性、存在的危害和处理现状,研究采用添加改质剂对油基钻屑进行改质,制备成流体燃料。对改质剂、改质工艺,以及改质流体燃料使用过程中的安全、环保性能进行了研究,对改质后的流体燃料性能进行了评价。研究表明,油基钻屑改质后制备的流体燃料不仅具有流动性好、稳定性好,安全性能高等特点,而且技术工艺简单,可操作性强、处理彻底,可实现油基钻屑"不落地、零污染"资源化利用。现场应用表明:该技术社会及经济效益显著。     

咪唑类离子液体协同正丁醇处理油基钻屑的研究

目的解决在使用溶剂萃取法处理油基钻屑的过程中,有机溶剂作为萃取剂存在闪点低、易挥发、安全隐患大等的问题。 方法对比正丁醇采用具有安全性高、萃取能力强的咪唑类离子液体协同正丁醇处理油基钻屑。 结果通过对比可知,溴化1-乙酸-3-十八烷基咪唑离子液体与正丁醇质量比为1.0∶10.0,钻屑与萃取剂质量比为1∶3,萃取40 min,6 000 r/min离心5 min,萃取率可达到99.19%,钻屑中含油率从23.30%降至0.19%,萃取剂闭口闪点从35 ℃提高至57 ℃,危险等级从Ⅱ级降至Ⅲ级,蒸气压从0.739 kPa降至0.476 kPa,极大地提高了正丁醇的安全性能。 结论离子液体协同正丁醇,极大地提高了其闪点,降低了其蒸气压。      

钻井液废弃物无害化处理的新技术研发

首先对水基钻井液废弃物,油基钻井液含油钻屑内在污染机理进行了研究,在此基础上,一是研发出水基钻井液废弃物用高效破胶剂、高效固化剂,形成了水基钻井液废弃物无害化处理的新型工艺技术;二是以物理、化学及微生物等技术集成形成了油基钻井液含油钻屑处理新工艺新技术。这两套工艺技术操作简单、处理效果好、投资小、可靠性好,具有很好的社会效益和经济效益。     

油基钻井液井筒清洗技术室内研究

油基钻井液在解决南海涠洲12-1油田易垮塌硬脆性泥岩的剥落掉块以及提高钻速、减少井下复杂情况等方面具有较好的应用效果。但是在固井作业完成后,含有钻屑的油基钻井液会牢牢粘附在套管内壁,射孔作业时这些污物将直接影响油井的储层保护效果。因此,室内研制了油基钻井液井筒清洗装置,并开发出针对性的清洗液,该清洗液不仅能对套管内壁上的油膜产生较强的渗透清洗力,并且能防止洗掉的油污造成二次污染,具有较理想的清洗效果,清洗率达90%以上,有效的保护了储层。     

油基钻屑三相离心机研制与应用

针对页岩气开发中的水平段钻井所采用油基钻井液而产生的油基钻屑环境污染问题,研制了适用于油基钻屑处理的三相离心机,设计了转鼓液面调节装置和溢流实时调节机构两种高效分离结构,实现了改变固相含液量及在不停机情况下实时改变离心机工作特性的目的。现场试验证明,三相离心机工作性能稳定,参数调节方便,满足了油基钻屑处理的需要。     

油田废弃钻井液处理技术的思路与实践

随着日愈严格的环境保护及HSE体系的要求,在钻井过程中及完井后对钻井液及钻屑进行有效的无害化处理日愈重要。本文通过对国内外废弃钻井液处理技术现状的分析,以克拉玛依钻井公司在废弃钻井液处理中的试验成果,提出了西部油田废弃钻井液无害化处理的思路和建议。