PDF《锤磨热解析处理油基钻井液钻屑的效果评价》

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83 ・ 锤磨热解析处理油基钻井液钻屑的效果评价 黄志强 1,2 徐子扬

1 权银虎

3 李前春

3 张新发

3 郭亮3陈振1,2 李佳南

2 1.

西南石油大学机电工程学院 2. 石油天然气装备教育部重点实验室 3. 中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 摘要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 ・

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0 引言 页岩气开采过程中多采用油基钻井液以保护页 岩地层,由此伴随产生大量的含油钻屑.研究表明, 含油钻屑在堆放

180 d 后,被生物降解量不足 5%[1] , 并且内含的废弃钻井液的 96-h LC50(Lethal Concen- tration 50,半数致死浓度)可达到

105 μg/g[2] ,不仅 会严重污染土壤、水体,甚至将危害动植物以及人类 健康.因此, 含油钻屑已被列入国家危险废物名录 (编号:HW08) ,其资源化处理也成为页岩气开发的环 保重点之一 [3-4] . 目前,国内外含油钻屑处理技术主要有固化技 术[5] 、焚烧技术 [6] 、溶剂萃取技术 [7] 、微生物处理技 术[8] 等,这些技术有一定的处理效果,但存在局限 性:固化与焚烧技术无法回收含油钻屑中的基础油, 造成资源浪费;

溶剂萃取技术工艺复杂,药剂费用高;

微生物处理技术存在处理周期长,占地面积大等缺 陷.而锤磨热解析技术利用锤磨叶片与含油钻屑摩 擦产生的热量,使钻屑表面的液相气化,并将石油 烃类回收,不仅具有较高的处理效率,而且配套设 备占地面积较小,同时中低温氛围遏制了二f英等 有害物质的生成 [9] ,已被意大利石油总公司(AGIP) 确定为最佳可利用技术. 自Thermtech 公司较早提出了锤磨热解析技术 后[10] ,国外学者在系统开发实践、产物分析及应用 等方面开展了一系列的研究.Murray 等[11] 研究了系 统处理含油钻屑的可行性,并于哈萨克斯坦的 Kara- chaganak 油田开展了现场试验,处理残渣含油率小 于1%,满足当地环保标准.Kleppe 等[12] 利用 GC/ MS 方法分析了回收油的物化特性,分析表明锤磨热 解析系统实现了基油的高质量回收.Aboutabikh 等[13] 对掺入处理残渣的水泥浆的性能进行了研究,认为 处理残渣可作为水泥的生产原料.然而,国内关于锤 磨热解析技术的研究起步较晚,且锤磨热解析机等核 心设备及相关配套技术受到国外厂商的封锁,研究 工作多为锤磨热解析技术的综述报道 [14-15] .目前中国 石油集团川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院(以 下简称川庆钻采院)已研制锤磨热解析工程样机 [16] , 但缺乏综合处理性能评价的有效手段和方法,难以 准确描述含油钻屑锤磨热解析处理性能. 基于此, 笔者建立了以 处理效果 能耗 处 理量 为评价指标的含油钻屑锤磨热解析处理性能 评价体系,采用含油钻屑锤磨热解析试验评价了处 理效果,建立系统能量平衡方程评价了能耗,利用 正交试验方法评价了处理量,形成了一套有效的含 油钻屑锤磨热解析处理性能研究方法.研究成果为 提高含油钻屑锤磨热解析处理性能提供了科学指导.

1 含油钻屑锤磨热解析处理性能的评 价指标体系 锤磨热解析技术是解决页岩气含油钻屑处理难 题的新型环保技术,其能否形成规模应用并实现经 济化处理,主要取决于以下

3 项关键评价指标. 1)处理效果.处理效果是评价锤磨热解析技术 能否达标处理含油钻屑的核心指标,其由固相残渣 含油率和回收油含固率表征.根据现行的含油残渣 处理标准和国内外处理实践,一般要求固相残渣含 油率小于 1%,回收油含固率小于 0.3%[17] . 2)能耗.热效率与热利用率两项参数决定了含 油钻屑锤磨热解析处理的能耗,其中热效率的节能 评价值大于 88%[18] ;