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。      

水平井筛管完井井壁泥饼清洗技术研究

通过泥饼失重率指标测试,评选出一种适合水平井筛管完井的泥饼非酸性清洗剂,并对该剂对泥饼清洗效果进行了评价。实验结果表明,0.5%STPP+0.5%APS+0.05%ABS清洗效果最佳,泥饼失重率达86%以上;研究并配套了由SPJ-90泄压阀和皮碗增阻器组成的水平井多级分段清洗工艺管柱;在春光油田现场试验6口井,有效成功率100%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

钻井液防泥包性能室内动态评价实验方法

钻具泥包一直是影响钻井速度和困扰工程技术人员的问题。选取怀俄明州天然的钠基膨润土块HOLEPLUG作为实验用模拟钻屑,利用自制的钢棒和老化罐的滚动模拟井下钻进状况,通过对模拟钻屑的粒径、质量以及热滚时间和基浆组成等参数的筛选,建立了动态评价钻井液防泥包性能的室内实验方法。评价实验确定的模拟钻屑粒径为6~10目、质量为25 g,热滚时间为15 min,基浆组成为3%海水膨润土浆+0.2%NaOH+0.2%Na_2CO_3+0.3%护胶剂+0.5%提切剂。进行了3组平行实验,3组数据相对平均偏差仅为2.45%,说明本文实验方法具有较好的可重复性。选取4种海上常用钻井液体系进行了室内动态评价实验,实验结果与现场反馈情况相同,说明本文实验方法具有很好的准确性,可为有关科研和钻井生产提供可靠依据。     

酸碱开关溶剂处理废弃含油钻屑的研究

酸碱开关溶剂是一类由酸碱调控,可实现溶剂亲水性和疏水性之间相互转变的绿色智能溶剂。利用酸碱开关溶剂来处理废弃含油钻屑是一种高效、环保、易操作、可循环利用的方法。以N,N-二甲基环己胺为酸碱开关溶剂,选择乙酸/NaOH水溶液调节开关溶剂的亲疏水性,用于清洗废弃含油钻屑,对清洗效率及胺的回收率进行评价。实验结果表明:N,N-二甲基环己胺的亲疏水性可由乙酸/NaOH水溶液进行可逆调控,整个循环至少能够重复4次;N,N-二甲基环己胺的酸碱开关特性使得模拟油能够很好地与胺分离;当N,N-二甲基环己胺与含油钻屑质量比为3∶1或更高时,N, N-二甲基环己胺能够彻底清洗废弃含油钻屑,清洗后的钻屑含油率低至0.21%(w),且N,N-二甲基环己胺的回收率高达95%以上。这种开关溶剂能够高效清洗钻屑,同时能够重复利用,有效地降低成本。     

超声辅助清洗含油钻屑技术研究

含油钻屑中包含大量石油类、有机物等有害物质,不经过处理排放,会对环境造成严重污染。目前使用的含油钻屑处理技术主要包括热解析法、焚烧法、微生物代谢降解法等,但是,这些方法均存在不足,不能够快速、高效解决含油钻屑处理问题。本文提出了一种高效、低成本处理含油钻屑的方法,合成了一种含油钻屑清洗剂,采用超声辅助清洗的新技术处理含油钻屑,有效减少了清洗剂的用量,强化了清洗剂的清洗作用。在本文中,考察了清洗剂加量、加热温度和超声时间对除油效率的影响。当55℃的加热条件下,超声10 min,清洗剂加量为7.5 g/L时处理含油钻屑,油的回收率可达95%以上,处理后的钻屑含油量小于1%,剩下的含有清洗剂的废水,可以重复利用,继续作为清洗液清洗含油钻屑。这一技术提高了含油钻屑处理效率,大大降低了处理成本,极具推广价值。     

页岩气井油基钻屑氟碳除油剂的研制及作用机理

页岩气开发钻井过程中会产生油基钻屑,化学热洗法是处理油基钻屑的主要技术之一,但应用过程中存在现有除油剂除油效率低、新药剂开发缺少理论指导等不足。采用接触角测量仪、X射线衍射仪等分析手段,研究了油基钻屑表面油类吸附机理,合成了新型“疏水疏油”氟碳除油剂,并对合成产物的分子结构进行了红外光谱和核磁共振光谱分析表征。研究结果表明,不同油类对油基钻屑润湿性影响不同,柴油更易于在黏土矿物含量低的油基钻屑表面铺展;不同油类在干净钻屑表面吸附量0.1~0.2 g/g,且2~3 h即可达吸附平衡;吸附的有机物主要为C₁₆~C₂₀正构和异构烷烃,占有机物总量的56.5%;油基钻屑经“疏水疏油”氟碳除油剂洗油处理后,含油率由处理前的7%~10%降低至0.15%~0.97%,低于现场含油钻屑除油剂SDS的 2.08%~2.79%。通过接触角测定和分子模拟等方法研究了氟碳除油剂改变油相接触角、降低油基钻屑的油水界面张力和改变其润湿性等作用机理,为油基钻屑除油剂的开发及应用提供理论支持。     

生物热洗+微生物降解技术处理含油污泥的室内实验研究

为解决一直困扰油田的含油污泥处理难题,进行了“生物热洗+微生物降解”工艺处理含油污泥的创新性实验。对非离子型生物表面活性剂S1、阴离子表面活性剂R2和无机清洗助剂N2,通过正交实验确定了最优药剂配比(质量比)为S1∶R2∶N2=0.08∶0.03∶0.15;对生物热洗的工艺条件进行探索,确定最佳工艺条件清洗温度为60℃,液固比为5,清洗时间为50 min。对经过生物热洗后残留的石油,进行了3种条件下的微生物堆肥降解实验。实验结果表明:3^#实验(含油污泥+锯末+营养物质+菌剂+复合生物表面活性剂A1)降解率达到85.5%,相比1^#实验(含油污泥+锯末+营养物质)和2^#实验(含油污泥+锯末+营养物质+菌剂)降解率分别提高了71.0%和23.7%。最终经过“生物热洗+微生物降解”工艺处理后的含油污泥含油率降至0.8%,并且可以较好地回收油泥中的石油。本实验研究为下一步的现场应用提供了依据。     

Evaluation Indexes of Environmental Protection and a Novel System for Offshore Drilling Fluid

Oil resources are abundant in the offshore area that is an important channel for the human to obtain oil and gas. With oil exploration and development, the marine ecological environment has been influenced increasingly. Through a large number of laboratory tests, the evaluation indexes of the environmental offshore drilling fluid system were established, which are consisted of heavy metal, petroleum, acute biological toxicity, biodegradability, and so on. Four types of agents for environmental offshore drilling fluid and a novel environmental offshore drilling fluid system were developed on the basis of establishing the evaluation indexes. The basic formulation of the novel drilling fluid system is: 400 mL Seawater + 0.3% Na₂CO₃ + 0.2% NaOH + 4% Bentonite +0.5% HXB-1 + 2% MMF + 1.5% SDR-30 + 1%HXJ + 1% SDE-1 + 2%NFA-25, and the system has been applied successfully to Bohai Bay in Shengli oil field. The results showed that the environmental offshore drilling fluid system had favorable drilling performances, met the requirements of drilling engineering and marine environmental protection, and realized the source control of the environmental contamination from offshore drilling, the environmental performances of which were superior to sulfonated polymer drilling fluid and oil-based drilling fluid.     

聚驱后缔合聚合物三元复合驱提高采收率技术

三元复合驱是大庆油田聚驱后进一步提高采收率的重要途径,其驱油体系须保证超低油-水界面张力,且能大幅提高波及能力。通过研究烷基苯磺酸盐（ABS）-缔合聚合物（HAPAM）-NaOH三元复合驱体系的性能,并与超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）三元复合体系进行对比。研究结果表明,HAPAM三元复合体系在NaOH浓度为0.5%~1.2%、ABS浓度为0.025%~0.300%时具有良好的界面活性,油-水界面张力可达10^-3mN/m数量级。0.16%HAPAM-0.3%ABS-1.2%NaOH三元复合体系黏度达108.8 mPa ·s,采用HPAM达到相同黏度其浓度为0.265%,因此HAPAM可降低聚合物用量40%。驱油实验结果表明,在相同黏度下,HAPAM三元复合体系在不同孔隙介质中均能提高聚驱后采收率13%以上,比HPAM三元复合体系多提高采收率6%以上。HAPAM三元复合体系具有更高的阻力系数与残余阻力系数、更好的黏弹性以及乳化稳定性,可以为大庆油田聚驱后提高采收率提供新的技术手段。     

无机膜净化电脱盐污水的研究

采用无机膜对电脱盐污水进行处理，考察了操作参数对膜通量的影响，并进行了清洗再生试验。结果表明：在温度、压力、流速等最佳操作条件下，经无机膜过滤处理后电脱盐污水中COD去除率为74.77%，悬浮物去除率高达91.67%，油的去除率为84.42%，氨氮和挥发酚含量均下降，净化效果明显；随着过滤时间的延长，无机膜的膜通量有所下降，经RYT-02清洗剂清洗后，膜通量恢复率高达97.3%。     

针对SZ36-1油田稠油的柴油基洗井液的制备及性能评价

以渤海SZ36—1稠油油田的油污为研究对象,研究并确定了柴油基洗井液体系最佳配方：0^#柴油与渤海海水体积比为50：50,主乳化剂HCA—X加量3．0％,助乳化剂HAS加量0．25％,稳定剂HTC加量1．0％,NaCl加量1．0％。对该洗井液的各项性能评价表明,相对0^#柴油来说,柴油基洗井液具有洗井成本低、时间短、清洗能力强等优点,并且具有良好的配伍性和储层保护性能,泵送性和沉降稳定性也完全满足现场洗井施工要求。     

固井用润湿反转剂的研究与应用

注水泥前将黏附在环空界面上的油基钻井液和油膜清除,并将井筒内油基钻井液与隔离液的混合液转变成水润湿体系,是提高固井质量的关键因素,为此笔者研发了针对油基钻井液用润湿反转剂PC-W31S和PC-W25L,其加量范围为:PC-W31S为0.5%~1.0%（占水的质量百分数）、PC-W25L为5%~10%（占水的质量百分数）,并探讨了其作用机理;重点研究了该润湿反转剂对隔离液水润湿能力的影响,2者相互促进,复配使用。评价结果表明,以PC-W31S和PC-W25L为主剂的隔离液占混合液（油基钻井液与隔离液）的体积分数不大于50%,可使混合液从油连续相完全转变为水连续相;该隔离液冲洗黏有油基钻井液的转子,冲洗效率达80%以上,冲洗后的界面为水润湿;且与油基钻井液、水泥浆的流变相容性良好,对水泥浆稠化时间和抗压强度的影响均在可控范围内。该产品在LD8-1-7井成功应用,并中标东南亚某固井项目。      

表面活性剂的润湿性及增注机理研究

研究了改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对增注性能的影响。通过测定表面张力和润湿角筛选出了常规表面活性剂ABS、OPT以及两性Gemini表面活性剂GC26。通过岩心驱替试验考察了表面活性剂的增注性能和对岩心的油水相对渗透率的影响。结果表明,0.5%ABS、0.1%GC26、0.5%OPT的表面张力分别为25.07、28.33、29.57mN/m。活性剂处理岩心后,岩心表面润湿性向弱亲油方向移动,等渗点时含水饱和度下降,尤其是Gemini表面活性剂GC26,含水饱和度降到48%,显示出孔喉表面转变为亲油,岩心水相渗透率提高幅度达到86.57%,具有较好的增注效果。结合GC26的结构特点及表面性质,分析了表面活性剂增注效果的差异,认为提高吸附膜的致密性及疏水性程度是增注的关键。