氧化钙在油基钻屑热脱附中的协同作用

为了解决油基钻屑热脱附过程中所存在的能耗高、过度裂解改变油品性质和二次污染等问题,采用自主研发的动态电磁加热脱附实验装置,将氧化钙(CaO)作为添加剂与油基钻屑混合进行协同热脱附处理,考察了掺混CaO对反应工况、产物分布及性质的影响,分析了冷凝油与不凝气组分的变化特征。研究结果表明:①添加5%左右的CaO,可将脱附温度降低25℃,使回收油和不凝气产率分别提高9.0%和127.9%,使残渣含油率降低62.5%,并且减少了冷凝水的产量;②CaO催化促进了钻屑中油分裂解断链,增加了自由基碎片重新聚合的概率,提高了C₁₉～C₂₂化合物的产量,在一定程度上保持了基础油的性质;③不凝气中CH₄、H₂含量分别增加了12.1%和18.4%,吸收固定了CO₂,提高了不凝气热值。结论认为:①CaO与油基钻屑协同热脱附有利于优化反应条件,提高不凝气热值,改善回收油品性质,是节能降耗、增加产品附加值的有效途径;②CaO对油基钻屑热脱附具有催化长链烃裂解和促进结焦积碳的双重作用,因而需要结合实际情况确定...     

油基岩屑热脱附处理技术研究进展

近年来,油基岩屑热脱附处理技术因处理后残渣含油率可小于0.3%、油回收率高于75%等优点,在油基岩屑环保治理中得到了广泛的应用,但该技术的瓶颈问题也越来越突出,主要表现为:单套设备处置能力低、装备能耗高等。为此,基于对国内外大量文献资料、现场应用情况的调研,从油基岩屑热脱附机理、工艺及设备、主要影响因素、资源化利用等方面,系统介绍了油基岩屑热脱附处理技术的研究进展及应用情况,指出了该工艺技术存在的问题并提出了今后研究方向的建议。研究结果表明:(1)油基岩屑热脱附过程分为水分与轻质油、重质油、重质烃等不同成分分离阶段;(2)一段式和两段式工艺及设备结构主要热源有微波、电磁、天然气或柴油;(3)加热温度、加热时间对残渣含油率、回收油回收率及组分的影响最大;(4)残渣可用于制砖、筑路材料、土壤回填材料等资源化利用。结论认为:(1)油基岩屑热脱附技术存在着能耗成本偏高、装置稳定运行能力低、设备针对性不足等问题;(2)今后需加强油基岩屑预处理、热脱附工艺参数优化、传热传质优化、残渣多途径资源化利用等方面的研究。     

氧化钙在油基钻屑热脱附中的协同作用

为了解决油基钻屑热脱附过程中所存在的能耗高、过度裂解改变油品性质和二次污染等问题，采用自主研发的动态电磁加热脱附实验装置，将氧化钙（CaO）作为添加剂与油基钻屑混合进行协同热脱附处理，考察了掺混CaO对反应工况、产物分布及性质的影响，分析了冷凝油与不凝气组分的变化特征。研究结果表明：①添加5%左右的CaO，可将脱附温度降低25 ℃，使回收油和不凝气产率分别提高9.0%和127.9%，使残渣含油率降低62.5%，并且减少了冷凝水的产量；②CaO催化促进了钻屑中油分裂解断链，增加了自由基碎片重新聚合的概率，提高了C19～C22化合物的产量，在一定程度上保持了基础油的性质；③不凝气中CH4、H2含量分别增加了12.1%和18.4%，吸收固定了CO2，提高了不凝气热值。结论认为：①CaO与油基钻屑协同热脱附有利于优化反应条件，提高不凝气热值，改善回收油品性质，是节能降耗、增加产品附加值的有效途径；②CaO对油基钻屑热脱附具有催化长链烃裂解和促进结焦积碳的双重作用，因而需要结合实际情况确定最佳的掺混比例。     

锤磨热解析处理油基钻井液钻屑的效果评价

锤磨热解析是解决目前页岩气钻井过程中油基钻井液含油钻屑处理难题的新型环保技术,但国内对该技术的研究起步较晚,对其处理性能尚缺乏有效的评价手段和方法。为此,以处理效果、能耗以及处理量为评价指标,建立了含油钻屑锤磨热解析处理性能的评价体系,并在四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区某钻井平台建成了含油钻屑锤磨热解析处理站,开展含油钻屑锤磨热解析试验、建立系统能量平衡方程评价能耗、利用正交试验方法评价处理量,进而形成了一套评价含油钻屑锤磨热解析处理性能的方法。研究结果表明:(1)含油钻屑锤磨热解析处理性能评价体系准则——处理后固相残渣含油率小于1%、回收油含固率小于0.3%,系统热效率大于节能评价值88%、热利用率大于95%,锤磨热解析机单位功率处理量大于4.23×10-3 t/(h·k W);(2)在工作温度310℃、处理时间10 min的优化工况下,处理后的固相残渣含油率为0.88%,回收油含固率为0.28%,处理效果能满足环保标准;(3)锤磨热解析技术的热效率高达93.39%,热利用率高达98.82%,不仅处理含油钻屑效率高,而且节能降耗优势明显;(4)预处理含油钻屑以降低含水率可以显著提高处理量,而预热含油钻屑对于提高处理量的效果则不明显。结论认为,该研究成果为提高含油钻屑锤磨热解析处理性能提供了参考,并且利用回收油重配的油基钻井液能够满足现场钻井的要求,实现了油资源的有效再利用。     

海上油基钻屑热脱附装置研制与应用

油基钻屑环境危害大,经济价值高,处理难度大,国内外研究方向聚焦在实现油基钻屑的无害化处理、资源化利用和经济效益最大化。对油基钻屑处理技术的优缺点进行分析,优选出热脱附法是适合海上平台油基钻屑处理的技术路线。研究了热脱附技术,制定出技术路线图,并制造出第1代热脱附装置,在南海A平台开展测试,测试结果显示,单反应釜设计,处理速度慢,反应釜故障对整个系统影响大; 装置故障率高,处理效率低; 装置集成度低,安装周期长,占地面积大。针对以上问题,将装置改造升级为第2代热脱附装置:增加岩屑箱翻转架,提高上料速度; 双反应釜设计,提高处理速度; 装置集成为制氮装置撬、上料装置撬、热脱附装置撬、尾气处理撬、冷凝换热装置撬5大撬块,并在南海B平台应用。结果显示,占地面积由150 m²减小为120 m²,安装周期由7 d缩短至3 d,装置运行86 d,共处理1 116.4 t油基钻屑,平均日处理量13.0 t/d,最大日处理量21.7 t/d,处理后干渣含油率在1.3%～1.7%。     

新疆某油田油基钻屑热脱附残渣污染物筛查

针对油基钻屑热脱附残渣污染特性尚不明确、资源化利用难等问题,采用综合评价法和污染指数法,筛选并确定残渣污染因子.结果表明,油基钻屑热脱附残渣存在一定的污染特性,建议将有机物萘、苯并(a)芘、蒽、苯并(a)蒽、二苯并(a,h)蒽以及重金属锌、镉作为热脱附残渣潜在污染因子.结合当前研究现状,认为污染源多环芳烃主要来源于热转...     

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...     

微波处理油基钻屑脱油效果及特性研究

随着非常规油气田开发规模逐渐加大,油基泥浆的使用大规模增加,其钻井后产生的油基钻屑所造成的环境问题成为亟待解决的环保难题。在对油基钻屑性质分析的基础上,采用节能高效的微波处理法处理油基钻屑,分析了油基钻屑样品的组成,研究了微波功率、处理温度、处理时间以及石墨添加剂对除油效率的影响。结果表明,对于水质量分数2.41%、石油烃质量分数10.67%、固体质量分数86.92%的油基钻屑,微波功率越大,升温速率越快;石墨添加剂加入质量为油基钻屑的6%时,效果最佳,所达终温升高40℃;热解析最佳处理条件为温度250℃,时间30min,此时油基钻屑石油烃质量分数可降至0.23%,低于0.30%的农用土壤国家标准。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Surface and core wetting effects of surfactants in oil-based drilling fluids

Surfactants are used in oil-based drilling fluids to emulsify water and to ensure that cuttings are wetted by oil. The products used are based on drilling conditions and are essentially the same for traditional oil-based and synthetic oil-based fluids. Although much of these surface active materials adsorb on cuttings and filter cake, it is still likely that core samples are exposed to significant concentrations. Additional contamination can occur in subsequent core tests if the oil samples used are themselves contaminated with the drilling fluid.Commercial surfactant packages from several sources have been selected for examination of their effects on the tests normally used to assess the extent of wetting change in crude oil/brine/mineral systems. These products were characterized with respect to their interfacial properties by measurements of interfacial tension as a function of concentration and brine composition. Wetting tests include measurements of contact angles on smooth mineral surfaces and rates of imbibition into porous media. The results show that even very low concentrations of surfactants, much lower than the amounts recommended for use in drilling fluids, can affect the wetting properties of mica surfaces and Berea sandstone cores.     

油基钻井液条件下页岩气侧钻水平井固井技术

DYS4侧钻水平井完钻井深5587 m,垂深4186.34 m,水平位移1607.72 m,具有油基钻井液固相含量高、井壁和套管壁清洗困难、封固段长(5584.49 m)、顶底部温差大(110℃)、顶替效率难以保证等诸多固井难点.通过优化固井方案,优选了双凝双密度水泥浆体系和驱油型隔离液体系,且采用了油基泥饼固化剂,制...