油基钻井液含油钻屑水射流除油技术

针对某油田含油钻屑深度除油的难题,进行了污染物分析,开发了含油钻屑水射流除油技术。通过用水分测定器测定主要成分含量,用微波消解—电感耦合等离子体质谱法测量重金属含量,对含油钻屑进行分析,得出主要污染物为油类。通过研究不同条件下的除油效果,最终确定了水射流除油技术的最佳工艺:泵压为0.4 MPa,流量为271 L/min,喷嘴类型为40°实心锥型喷嘴,射流时间为20 s,射流高度为110 mm。用Oil420 型红外测油仪测得处理后钻屑含油量为1.32%,除油率为95.76%,可直接排放。且产生的污水经测试,EC₅₀ 远大于30 000 mg/L,BC 比值在25% 以上,安全无毒、可降解,无环境污染问题,成功解决了含油钻屑深度除油的难题。      

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。     

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。     

海上钻井含油钻屑处理技术

使用油基钻井液必然会产生大量含油钻屑。国内外相关法律法规都对海上油田含油钻屑提出了限制排放标准。含油钻屑只有达到排放标准方可排放入海,若达不到排放标准则需运回陆上处理。昂贵的海上运输费用及陆上处理费用,使得国外钻井公司及钻井液公司纷纷研究和开发现场处理含油钻屑新技术。本文较全面地介绍国内外海上含油钻屑处理技术。     

海上钻井含油钻屑处理技术

使用油基钻井液必然会产生大量含油钻屑.国内外相关法律法规都对海上油田含油钻屑提出了限制排放标准.含油钻屑只有达到排放标准方可排放入海,若达不到排放标准则需运回陆上处理.昂贵的海上运输费用及陆上处理费用,使得国外钻井公司及钻井液公司纷纷研究和开发现场处理含油钻屑新技术.本文较全面地介绍国内外海上含油钻屑处理技术.     

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。     

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.     

微波处理含油钻屑实验研究

利用微波对含油钻屑进行脱油处理,研究微波处理含油钻屑的机理及影响因素。采用单因素变量法研究了微波处理时间、微波功率、钻屑处理量和钻屑初始含液率等因素对微波处理含油钻屑效果的影响。实验结果表明,微波作用的前2 min内含油钻屑的温升最迅速,钻屑的含液率在处理的前3 min降低速率最大;微波功率与处理效果正相关,在微波功率一定的情况下,单次处理的钻屑量存在一个最佳值,针对本套装置为30 g为最佳值;通过对比实验组发现,当钻屑初始含液率为11. 3%(其中含水率为3. 7%、含油率为7. 6%)时达到最好的处理效果,通过分析处理量和钻屑初始含液率对处理效果的影响行为,可发现含油钻屑孔隙度对处理效果有较大影响。     

一种新型除油设备

本文通过几种分离方法的理论比较及试验结果分析,提出了一种新型的紧凑高效除油器。     

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。     

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。     

泡沫钻井岩屑迟到时间计算

泡沫钻井录井中岩屑迟到时间的计算精度是影响地层信息反演准确性的主要因素.基于泡沫流变学原理和液固两相流理论建立了泡沫钻井岩屑迟到时间计算模型,将分段积分法和多重迭代计算法用于解决岩屑迟到时间计算问题,建立了泡沫钻井岩屑迟到时间计算方法.利用所建立模型与方法对泡沫钻井录井岩屑迟到时间问题进行了数值模拟,对影响泡沫钻井岩屑迟到时间的关键因素进行了敏感性分析并揭示了注气量、泡沫质量、岩屑等效直径等因素对岩屑迟到时间的综合影响规律.计算实例表明,高泡沫质量条件下,注气量较小时岩屑迟到时间对注气量的敏感性较大,岩屑直径较小时岩屑迟到时间对岩屑直径的敏感性较小,泡沫质量对岩屑迟到时间的影响存在临界值.     

计算空气-氮气钻井最小气体体积流量的新方法

目前对空气-氮气钻井最小气体体积流量的计算方法仅适用于岩屑不受碰撞作用力的理想情况下的携岩要求,而实际所需的体积流量往往高于该方法的计算结果,主要原因可能是未考虑岩屑多次碰撞、重复破碎造成的能量损耗.引入了岩屑重复破碎概念,根据井底和井口岩屑粒径的变化,确定了岩屑重复破碎能耗.并据此对Angel模型进行了修正,得到一种更加准确地确定气体钻井最小气体体积流量的新方法.利用该方法可以更加清晰、准确地描述气体钻井过程中气-固流动状态及沿程压力损失,从而更好地选择设备及节约钻井成本.