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。     

处理含油污泥和钻屑的一种高效广谱除油剂

含油固体废弃物对井场环境会造成严重污染,而常规除油剂往往专用性较强,通用性能需加强。针对含油钻屑和含油污泥的污染特性,通过分子结构设计,研制了能同时处理含油钻屑和含油污泥的新型高效广谱除油剂——四聚丙烯基丙基醚硫酸钠。通过红外光谱、质谱等分析手段对除油剂进行了结构表征;表面张力和润湿性分析表明其具有很高的表面活性,并分别优化了含油钻屑和含油污泥最佳除油条件。结果表明,含油钻屑的最佳除油条件为1 000 mg/L除油剂、温度为50℃,离心速度为4 000 r/min,离心时间为10 min ;含油污泥的最佳除油条件为2 000 mg/L除油剂、温度为50℃,离心速度为4 000 r/min,离心时间为10 min ;除油率测试结果表明,该除油剂可同时高效处理含油钻屑和含油污泥,除油率均可达90%以上,实现了新型除油剂高效广谱除油效果。      

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.     

一种新型除油机理及含油钻屑除油技术

油基钻井液是页岩气开发中最为常用的一种钻井液体系,随着页岩气勘探开发的加快发展及油基钻井液的大量使用,其产生的含油钻屑带来的环境污染也逐渐成为油气田企业的环保难题。为此,进行了现场含油钻屑组成、重金属含量和浸出液生物毒性分析,确定了含油钻屑污染特性和处理重点:针对含油钻屑污染特性,基于化学清洗法,首次引入过渡态理论,通过理论和实验分析,提出了一种新型岩屑除油机理,油滴从岩屑表面移动至油相存在着一个势能壁垒,清除岩屑中的油污需越过此势能壁垒;进而设计了含油钻屑除油配方,并通过单剂筛选、配方优化和除油条件优选,最终开发了一套含油钻屑化学清洗法除油技术。使用效果表明:在所研制的聚氧乙烯类除油剂与硫酸盐类、磺酸盐类辅助除油剂的共同作用下,势能壁垒可降低92.81%,由其处理的含油钻屑除油率达到93.02%。结论认为,该技术工艺安全简单、成本低、除油率高,可有效地解决含油钻屑的环境污染问题。     

三聚氰胺基疏水海绵的制备及其吸油性能

采用单宁酸(TA)/Fe³⁺复合物(TA/Fe³⁺)对三聚氰胺海绵(MS)进行预处理,然后通过生物蜡乳液浸渍法对三聚氰胺海绵进行疏水改性,制备了高吸油倍率的疏水三聚氰胺海绵(MS-TA/Fe³⁺-Wax)。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和接触角测试等手段对三聚氰胺海绵改性前后样品进行微观形貌、结构组成和表面润湿性表征,并考察其对不同油品的吸油性能。结果表明：MS-TA/Fe³⁺-Wax具有高度疏水性,水接触角可达141.5°;在常温常压条件下,MS-TA/Fe³⁺-Wax对正辛烷、二氯甲烷、甲苯、柴油、泵油和菜籽油的吸油量为54.91～97.46 g/g,吸油过程符合拟二级动力学。疏水改性的三聚氰胺海绵材料通过挤压解吸附可实现循环使用,在处理油-水污染物方面具有潜在的应用前景。     

十六烷基三甲基溴化铵和FC911对砂岩表面润湿性的影响

分别用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和阳离子氟碳型表面活性剂FC911处理石英砂,然后用Washburn法测定处理后石英砂对水和油的接触角,研究两种阳离子表面活性剂对砂岩表面润湿性的影响。实验结果表明随着处理液CTAB浓度从0增至10000 mg/L,石英砂水相接触角由0°增至89°,再减至66°,表面从水湿变为中性润湿,再变为弱水湿。FC911浓度为10～1000 mg/L时,水相接触角由〉90°逐渐减小至89.7°;油相接触角由15.3°逐渐增至〉90°。石英砂表面由强油湿变为弱油湿后再变为中间气湿。较低浓度的FC911即可将石英砂表面转变为既疏水又疏油的中间气湿,最佳使用浓度为200 mg/L。     

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。      

界面润湿性调控驱油剂的制备与性能评价

为高效剥离吸附在岩石表面的油膜,以油酸、过氧化氢、乙酸、氢氧化钠等为主要原料,经两步反应制备了一种新型界面润湿性调控驱油剂9,10-二羟基硬脂酸钠(SDHS)。通过红外光谱、核磁共振氢谱对产物进行了结构表征,并对其吸附性能、润湿性调控性能、降低界面张力性能以及油膜剥离性能进行了评价。结果表明,SDHS在亲油处理后的云母片表面均匀吸附。SDHS可通过吸附调控亲油岩石表面润湿性至强亲水/水下疏油状态。将亲油处理的玻璃片在0.3%SDHS溶液中浸泡48 h,玻璃片表面的水滴接触角由99.2°降至27.1°,水下油滴接触角由18.1°增至142.3°。SDHS可将油水界面张力降低至1 mN/m以下,0.3%SDHS溶液降低界面张力能力最强。40℃下,经0.3%SDHS处理48 h,载玻片表面的油膜面积减小53.6%,油膜剥离能力优于传统表面活性剂如十二烷基硫酸钠。SDHS同时降低油水界面张力和调控固液界面润湿性,油膜剥离效果较好,有望进一步提高采收率。     

凝析气藏氟碳气湿反转剂FC-1的室内研究

本文采用核壳乳液聚合法制备了一种氟碳气湿反转剂FC-1,采用红外光谱表征了共聚物的结构,对FC-1处理前后岩心的接触角、表面能谱、扫描电镜和透射电镜等表征。结果表明:FC-1为含氟丙烯酸酯共聚物。FC-1对岩石有良好的气湿反转能力,处理后的岩心表面由强亲液转变为疏油疏水的中性气湿。经10%FC-1溶液处理并经100℃热处理12 h后的岩心,蒸馏水在其表面的接触角最高可达124.98°,正十六烷在其表面的接触角可达84.69°,表面能降低至8.33 mJ/m2。     

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。     

油基钻屑常温清洗—微生物联合处理技术

油基钻井液因具有抑制性强、润滑性好、抗高温、抗污染、安全和钻速快等优点而被广泛应用在对非常规油气资源的勘探开发工作中,而其钻屑矿物油含量高、乳化严重、不易回收等缺点也成为环保治理的难点。为此,针对不同类型油基钻屑的物性特点,将高效清洗剂破乳清洗处理、油—水—固三相分离和石油微生物消除等3种工艺有机集成,试制出一套油基钻屑现场处理装置,形成了油基钻屑常温清洗—微生物联合处理技术。经过对4口井的油基钻屑进行放大试验,结果表明:油相回收率超过85%,清洗后废渣总石油烃含量小于2%,再经生物深度处理30天后,废渣中总石油烃含量降至0.3%以下,均达到相关标准的要求。结论认为:该联合处理技术实现了油相的回收再利用以及废渣的无害化处理,不仅有效解决了油基钻屑环保治理难题,而且还节约了钻井工程综合成本,具有良好的推广应用前景。     

延长油田油基钻井液废弃物回收处理技术

油基钻井液应用中产生的废弃物的高效处理难度大是制约其广泛应用的重要原因和难点之一,针对油基钻井液技术难点,研发了高效的岩屑除油剂(CYJ-1)及针对废弃油基钻井液的破乳剂配方。研发的除油剂为一种润湿剂,通过改变岩屑表面润湿性实现除油。实验结果表明,其除油率高达98.27%,除油效果良好。通过破乳实验确定了破乳剂单剂种类及复配比例,并确定了破乳剂配方的最佳反应温度、反应时间、离心速度、离心时间等条件。将研究成果在现场云页平1井进行了初步试验。现场试验表明,CYJ-1及废弃油收油剂配方效果良好,处理效率高,实现了基油的回收利用,固相排放达到要求,有效降低了钻井液成本,减少了环境污染。     

基于油基钻井液提高钻速的原理与方法

结合通用钻速方程和油基钻井液的特点,分析了油基钻井液对钻速正反两方面的影响,指出了影响机械钻速的主要因素是地层岩石特性,其次是井型和钻井液性能.提高机械钻速的主要途径包括钻头的合理选型、钻进技术参数的合理优化,以及钻井液配方与性能优化.通过调整钻井液配方与性能,使其能够有效清洁钻头、改变井底岩石的润湿性、大幅度提高钻井液的极压润滑性;向钻井液中加入中性润湿剂改变微裂隙表面润湿性;加入抗高温的油溶性高分子增黏提切剂代替有机土、氧化沥青等胶体颗粒,以便降低微米、亚微米颗粒含量,提高剪切稀释性和携岩效率,从而提高机械钻速.     

强封堵防塌剂XZ-OSD在准噶尔盆地南缘山前构造带的现场应用

为解决准噶尔盆地南缘山前构造带钻井过程中出现的井壁失稳及井漏问题,通过对目标地区的岩样和掉块进行实验分析,明确了目标地区的井壁失稳机理。根据实验结果知道,主要是地层破碎性、油相损害和强水敏性导致目的地区的井壁失稳。针对井壁失稳机理,采用油基钻井液避免地层强水敏性引起的井壁失稳,并研选了一种油基钻井液强封堵防塌剂XZ-OSD,XZ-OSD粒子通过封堵不同尺寸孔缝,胶结破碎性地层,在岩石表面形成疏油吸附层,避免地层破碎性、油相损害引起的井壁失稳。现场试验表明, 对比邻井,XZ-OSD降低GHW001三、四开阶段井径扩大率46%～49%;对比四开阶段,XZ-OSD降低呼探1井五开井段井径扩大率83.3%。解决了准噶尔盆地南缘地区井壁失稳难题,为该区域优质钻井提供了钻井液技术支撑。      

油基钻井液体系在东海气田的试验应用

东海地区油气层系主要分布在花港组和平湖组,存在砂泥岩互层胶结疏松、裂缝性泥岩以及煤层发育等地层特性,井壁稳定和井眼清洁是导致钻井复杂情况的主要原因。研究气田的大位移井最大井深为6 716 m,最大水平位移达4686 m,垂深最大为4 429 m,井底温度最高在150℃以上,井口返出钻井液温度在115℃以上。大井斜、高水垂比和长水平位移,使井眼清洁难度更大;地层温度高,使设备维护难度大。为满足该气田大位移井安全高效作业要求,建立了一套低黏高切的油包水钻井液体系,并加入了2%封堵剂PF-MOLSF、2%成膜封堵剂PF-MOLPF和2%~3%疏水胶体封堵剂PF-MOHCP。在现场应用中,通过调节提切剂PF-HSV-4加量,该油基钻井液表现出了很好的携岩性,井眼净化效果好;在地层稳定性差的井段增加成膜封堵剂的加量,7口井没有发生漏失,井下事故率为零,个别井段遇阻均划眼通过,划眼时间相比探井减少70%以上,其他作业都安全顺利;钻井液在储层段的高温高压滤失量均在3 mL以内,且滤失的几乎全为油相,对储层液损程度小,避免了水敏等伤害。室内评价和现场应用结果表明,该油基钻井液具有良好的流变性、电稳定性和润滑性,井壁稳定和储层保护效果明显,加上钻井液维护及油基岩屑处理等配套措施的完善,使其在东海的应用获得了成功。      

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。     

浮选法处理油基钻屑实验研究

油基钻屑因组成复杂、处理难度大,成为固废处理领域主要难题之一.在组成和性质分析的基础上,采用浮选法处理油基钻屑.通过单因素实验考察了磨矿时间、浮选时间、捕收剂用量和抑制剂用量对油基钻屑浮选效果的影响.结果表明:磨矿时间18 min、浮选时间35 min、捕收剂用量1400 g/t、抑制剂用量1600 g/t,浮选尾矿的...     

页岩气井强化封堵全油基钻井液体系——以长宁—威远国家级页岩气示范区威远区块为例

为了破解四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区威远区块钻井过程中井壁失稳引起的复杂事故频发难题,在分析测定该区下志留统龙马溪组页岩的矿物组成、孔缝构造、表面润湿性和岩样吸液率的基础上,分析了井壁失稳的机理,通过对基础配方的深度优化,以及多种类、多级配复合封堵剂的优选,形成了一套密度介于1.80～2.40 g/cm³、抗温150℃以上的强化封堵全油基钻井液体系。室内性能评价结果表明:①该钻井液体系具有良好的高温高压流变性、沉降稳定性和电稳定性;②该钻井液体系抗污染能力较强,在含页岩岩屑20%、含水10%时的综合性能依然保持稳定;③对龙马溪组页岩岩屑的一次回收率和二次回收率分别为100.00%和99.98%;④添加封堵剂的全油基钻井液能有效地封堵400mD渗滤砂盘、快速地阻缓流体压力在页岩内部的传递,具有更好的井壁稳定效果。结论认为,该钻井液体系能够满足该区页岩气钻井施工的技术需求,为降低复杂事故发生率、提高页岩气资源开发效率提供了技术思路和解决路径。