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。     

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.     

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。     

全油合成基钻井液的室内研究

近年来,以合成基气制油为基液的油包水乳化钻井液已成为海上油田开发井使用的主要钻井液之一,但仍存在一定不足,因此对全油钻井液进行了研究,给出了其基本配方,并对其性能进行了评价.实验结果表明,新型的全油合成基钻井液采用低毒、容易生物降解的气制油为基液,体系不含水,具有电稳定性好、塑性黏度低、滤失量小等特点,且抗钻屑、抗水污染性以及抑制性都很强,对储层保护效果也很好,可用于易塌地层、盐膏层,特别是水相活度差异较大的地层;同时,该体系还具有密度低(可以降到0.8 g/cm3)、低温流变性好等特点,因此也可用于能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井.     

裸眼水基钻井液替换油基钻井液技术

塔里木油田库车山前克深区块“库姆格列木群”层位岩性属于复合盐膏层,该盐膏层具有压力系数高、裸眼长、易塑性变形等特点,均用油基钻井液钻进。KS603井钻遇该层位中途完钻时发生井漏,为避免油基钻井液在下套管过程中出现恶性井漏,采用欠饱和盐水钻井液替换油基钻井液完成中完作业。施工过程中,在隔离浆中加入高碱比抗盐钙降黏剂碱液,利用碱液的稀释特性与OH-离子对油基钻井液中Ca2+的中和作用,使隔离浆始终保持较低黏切;因隔离浆中不能加入堵漏材料,在隔离浆之后的第一罐井浆中加入8%堵漏剂,提高井浆的防漏能力,避免替浆过程中发生井漏;为保证盐膏层井壁稳定,替浆密度为2.39 g/cm3,严格控制钻井液中的Cl-含量不小于1.8×105 mg/L,避免盐晶颗粒过多地溶入钻井液中,同时使用盐重结晶抑制剂NTA-2;下套管前进行承压堵漏作业。钻井液性能稳定,在中完作业过程中光钻铤、单扶、三扶、四扶通井、测盐层蠕变静止72 h后四扶通井、下套管、固井作业均一次性成功,井壁稳定、井下安全。      

塔里木油田库车山前高压盐水层油基钻井液技术

塔里木山前深层盐膏层钻井时,高压盐水侵入会导致高密度钻井液性能变差,引发阻卡等井下复杂情况,通常采用排水降压的方式来降低高压盐水层透镜体的压力,对油基钻井液的抗盐水侵能力要求较高。为此,研发了单链多团的新型乳化剂,通过增加乳化剂分子结构上亲水基团的数量,提高其乳化效率,从而提高了油基钻井液的抗盐水侵容量限。室内评价结果表明,采用新型乳化剂形成的油基钻井液密度最高可达2.85 kg/L,抗盐水污染能力达60%以上,高温稳定性良好。克深1101井等多口超深井应用了油基钻井液,钻井过程中钻井液性能稳定,未出现卡钻或其他井下故障。研究表明,该油基钻井液具有良好的流变性、沉降稳定性和抗盐水污染能力,能够解决深井巨厚盐膏岩层或高压盐水层污染的问题,可在塔里木油田库车山前钻井中推广应用。      

国内外海洋钻井液研究现状

目前海洋钻井液的研究多集中在海洋钻井液的环保、降低成本以及回收再利用问题上,笔者介绍了几种海洋钻井液体系,如硅酸盐钻井液体系、甲酸盐钻井液体系、甲基葡萄糖甙钻井液体系、合成基钻井液体系、低油基钻井液体系、聚合醇钻井液体系的研究现状,并提出了几点针对海洋钻井液研究方向的建议。     

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。     

一种环保油基钻井液体系

针对目前油基钻井液存在因所含矿物油和处理剂的生物毒性大,而被限制或禁止排放的问题,制备出生物毒性低的油基钻井液基油,合成高效低毒的一体化乳化剂和新型高凝胶改性有机土,并对钻井液处理剂及加量进行优选,最终形成了一套环保型油基钻井液体系。该钻井液体系的生物毒性LC₅₀达到15 000 mg/L以上,生物可降解性好;体系的流变性良好,破乳电压达到800 V以上,高温高压滤失量小于6 mL;钻井液体系能抗5%石膏、5%钻屑和15%盐水污染;该油基钻井液应用性良好,油水比可在60/40～90/10的范围内调节,密度可在1.25～2.0 g/cm3范围内调节,抗温可达220 ℃,高温稳定性良好。研究结果表明,环保型油基钻井液具有低毒环保、可降解等优势,抗污染、抗高温、稳定性强、可调节范围广,完全可满足较复杂地层和环境保护要求高区块对钻井液的要求。      

Research and Application on Resource Utilization Technology of Oily Waste Drilling Fluid

Abstract

Oily waste drilling fluid is divided into two main types, oil based and oil mixed; each is included in the national list of hazardous waste because they contain oil, heavy metals, organic matter, and other pollutants. At present, waste drilling fluid is usually stored centrally or tightly closed all over the world, In this way, the pollutants are only sealed and isolated from the external environment but not completely eliminated and pose the risk of polluting the environment. Furthermore, re-injection into a formation or a landfill cannot recover the mineral oil and recycle the waste resources. This article proposes a technology of utilizing waste oily drilling fluid based on many tests and treatment options screening. The technology is chemical reaction-enhanced separation and hazard-free treatment. The obtained cleaner and the hazard-free treatment agent are added in the waste oily drilling fluid to recover the useful oil and make the remaining sludge less hazardous. The processed waste can be utilized to build cofferdam in the well site. The oil recovery ratio can be up to 85%. The compressive strength is moderate after addition of a hazard-free treatment agent. The product neither hardens soil nor affects the growth of plants; the oil, chemical oxygen demand (COD), heavy metals, and other pollutants in the leaching solution are lower than the second-level criterion in the Integrated Wastewater Emission Standard (GB8978-1996).     

用固液分离方法处理水基废弃钻井液

以阳离子聚丙烯酰胺为絮凝剂、铝盐为凝聚剂对四种不同类型的水基废弃钻井液进行了固液分离的试验研究。结果表明,阳离子聚丙烯酰胺不仅可以有效地中和粘土颗粒表面ζ电位,使废弃钻井液的CST(毛细抽吸时间)值降低到100—200 s,达到化学脱稳,而且通过絮凝作用清除了废浆中粒径小于20μm的微细颗粒,使废弃钻井液彻底实现了固液分离。     

中国钻井液环保监测机制亟待建立

近年来随着人们环保意识的增强,使得废弃钻井液的毒性问题越来越受到关注.废弃钻井液会对环境造成严重的影响,如污染地表水和地下水资源,造成土壤板结,使农作物无法生长;各种重金属滞留在土壤中影响农作物生长,并且富集于植物,间接危害人类健康,同时也会危害到水生动物和飞禽.分析了现有钻井废弃物处理方法的优缺点,认为所有处理方法都是事后的一种补救措施,具有暂时性、不彻底性的特点,因此建议在开钻前进行钻井设计时,就将钻井液的毒性问题考虑在内,使用双保钻井液.双保钻井液不但能够满足钻井需要,保护油层,而且不污染环境.由于目前双保钻井液的普遍推广应用还有一定困难,就有必要建立钻井液环保监测机制.     

高科1井废弃钻井液的固化处理

介绍了废弃钻井液固化处理技术在勘探井高科1井的应用。利用普通硅酸盐水泥和外加剂与废弃钻井液混合使其固化,固化的钻井液砖抗压强度可达到MU20号普通烧结粘土的标准,可制成条石或用于铺路。废弃钻井液固化处理技术在油田的实际应用,为解决废弃钻井液的排放以及由此造成的环境污染问题提供了一条可行的途径。     

废弃钻井液处理技术

针对国内外废弃钻井液的处理现状,介绍了国内外几种常用的废弃钻井液处理技术和方法。并指出了废弃钻井液处理技术的发展趋势是开发环保型钻井波及钻井液处理工艺、提高固控效率、统一钻井液处理技术的行业标准和加强对外技术交流与合作。     

煤层气钻井废液无害化处理工艺技术研究

通过对煤层气钻井废液组成、特性及危害分析,结合煤层气开采钻井废液特点提出了应用高效脱稳混凝技术进行废液无害化处理方法.实验分析了钻井废液污染情况,优选了脱稳混凝处理剂、达标排放处理剂及处理工艺条件,并对处理剂作用机理进行了研究,并通过研究得到了处理煤层气开采中钻井废液无害化处理工艺流程、优化处理工艺条件.采用上述流程和工艺条件使污染指标严重超标的钻井废液经过处理后,其主要指标均能够达到GB8978 - 1996一级排放标准,实现了无害化处理.该处理工艺技术具有处理效率高、效果好、处理方便等优点.     

吉林油田废钻井液固化实验研究

针对吉林油田废钻井液,确定了有效的固化配方,探讨了单一药剂对固化效果的影响,在此基础上采用正交试验方法,研究了各药剂对固化体强度和固化体浸出液的具体影响,并确定了最佳固化配方1．5％A＋1．0％B＋15．0％C＋8．0％D。研究表明,该固化方法能有效处理吉林油田废钻井液,固化强度好,浸出液毒性小,能满足国家综合污水排放标准GB8978—1996。同时,该固化方法也能很好地处理江汉和四川废钻井液,说明它具有很好的应用前景。     

废弃钻井液固化研究

生物毒性实验结果表明，大庆油田常用的钾基聚合物钻井液和两性复合离子聚合物钻井液无可检测毒性，但毒性组分和有害项目测试结果表明，它们均有潜在的毒性危害，必须进行处理，研究了废弃钻井液固化剂和固化工艺，提出固化剂配方为（5％－15％）疏松剂＋（5％－18％）硬化剂＋（1％－10％）吸收剂＋（1％－3％）破胶剂，评价了固化效果，固化物抗压强度为0．2－1．0MPa，孔隙度为28％－48％，pH值为7－9Cl^-浓度在2000mg/L，在清水中浸泡不造浆，不存在再次处理的可能性，表明固化处理后钻井液毒性组分得到很好的牵制，重金属和部分有机物浸出浓度及COD值很大程度地降低，完全达到对环境无害的要求，固化物的孔隙结构与土壤相似，有利于作物根部呼吸和过多水分蒸发及地表水下渗，能够很好地满足土地复耕需要。     

中国钻井现场污水及废弃钻井液脱水处理装置

为适应钻井作业施工满足环境保护的要求,介绍了目前中国油田对钻井作业现场污水和废弃钻井液脱水处理的方法及配套装置,展现了目前中国废弃物处理装置研发的最新动向.中国的脱水装置(板框压滤机、带式压滤机、卧式螺旋离心机)虽然已有改进,但在处理规模、处理效率、能源消耗等方面仍需提高改进,今后可以从解决降低废弃钻井液含水总量的方法上开拓思路,探讨出治理钻井废弃液的更好方案.     

煤层气聚合物钻井废液无害化处理研究

针对煤层气钻井液类型、钻井废液组成、特点及危害分析,根据煤层气钻井特点及煤层气废泥浆现场处理要求,提出了对煤层气钻井废液进行现场进行无害化处理优化工艺研究。通过对处理钻井废液各处理剂研究,得到处理无害化煤层气钻进废液的优化工艺条件:PC-1脱稳混凝剂加量为8000mg/L;QP混凝助剂加量为30mg/L;YH处理剂加量为1000mg/L,pH值为5～6,作用时间为50min。钻井废泥浆固化处理优化工艺:固化剂:FS为加量7%;破胶催化剂:CPCA加量为1.5%～2.0%。通过上述优化工艺对煤层气聚合物钻井废液处理后各项指标达到一级排放标准(GB8978-1996)。