PDF《锤磨热解析处理油基钻井液钻屑的效果评价》

86 ・ 准GB/T 16783.2―2012 石油天然气工业 钻井液现场 测试 第2部分 : 油基钻井液对其基本性能进行检测, 并与现场用油基钻井液(QL2)的性能指标进行比较, 检测结果如表

2 所示. 沸点 [20] ,故处理时间过长和工作温度过高都将造成 能量的浪费.因此,综合考虑处理效果和能耗,优 化锤磨热解析

2 个关键参数 : 处理时间与工作温度. 2.3.1 处理时间 由于工作温度

320 ℃的含油钻屑锤磨热解析试 验取得了良好的处理效果.因此,在该温度条件下, 对不同处理时间的锤磨热解析试验结果进行了比较, 如图

3 所示. 图3不同处理时间试验结果图 表2两种油基钻井液基本性能表 性能指标 QL1 QL2 密度 /(g・cm -3 ) 1.72 1.70 黏度 /s

78 75 流变性 ?600

76 72 ?300

43 40 ?200

33 31 ?100

18 16 ?6

8 8 ?3

6 6 塑性黏度 /(mPa・s)

33 32 初切力 /Pa

8 8 终切力 /Pa 20.5 20.5 动切力 /Pa

5 4 油水比 85/15 88/12 高温高压滤失量 /mL 4.8 4.7 破乳电压 /V

896 912 泥饼摩擦系数 0.087

5 0.087

5 表1回收油和基础油的主要性能指标表 性能指标 回收油 基础油 密度(15℃)/(kg・m-3 )

775 778 流动点 /℃ -21 -21 运动黏度(40℃)/(mm2 ・s -1 ) 2.7 2.6 闪点 /℃

88 85 始沸点 /℃

203 202 终沸点 /℃

315 316 燃点 /℃

112 114 自燃点 /℃

214 216 由表

2 可以看出,油基钻井液 QL1 与QL2 的流 变性及高温高压滤失量波动较低,塑性黏度和切力 适中,且稳定性和润滑性良好,表明回收油未破坏 油基钻井液体系,满足页岩气现场钻井的要求,实 现了含油钻屑中油资源的再利用. 2.3 锤磨热解析关键参数优化 率先蒸发的水组分会形成过热蒸汽流,包裹钻 屑周围的层状油蒸汽,使油沸点低于其标准工况下的 由图

3 可知 : 1)随着处理时间的增加,残渣含油率持续降 低,并在处理时间

8 min 时低于阈值 1.0%,且超过

14 min 后,残渣含油率稳定在 0.45% 左右,降低效 果不明显,说明工作温度

320 ℃下的锤磨热解析处 理能力趋于饱和. 2)回收油含固率在处理时间

10 ~

12 min 时低 于阈值 0.3%,随着处理时间的增加,油气中的粉尘 量增加造成回收油含固率增大.并且,处理时间的 增加将增大处理工艺的能耗. 因此,选择

10 min 作为优化处理时间,使残渣 含油率和回收油含固率均满足设计要求,以实现良 好的含油钻屑锤磨热解析效果,同时尽可能降低热 解析能耗. 2.3.2 工作温度 根据处理时间的优化结果,即在处理时间为

10 min 的条件下,开展

290 ℃、300 ℃、310 ℃、

320 ℃、330 ℃这5种温度的含油钻屑锤磨热解析 试验.试验结果如图

4 所示. 由图

4 可以看出 : 1)在310 ~

330 ℃的工作温度范围内,回收油 含固率低于阈值 0.3% ;

・

87 ・ 2)随着工作温度升高残渣含油率降低,并在工 作温度

310 ℃时低于阈值 1%.然而,残渣含油率的 降低速率在工作温度

320 ~

330 ℃间放缓,这与锤磨 热解析的机理有关.锤磨热解析技术依靠增大锤磨叶 片转速以增加工作温度,势必增大对含油钻屑的剪 切力, 使固体钻屑不断破碎, 导致钻屑粒径不断减小. 但是,固体钻屑过于细小会引起床层堆积空隙减小, 使得钻屑内的油更难扩散出去,减缓了残渣含油率 的降低速率,这与张晓亮的研究结果一致 [22] . 因此,选择

310 ℃作为优化工作温度,处理后 的固相残渣含油率为 0.88%, 回收油含固率为 0.28%, 达到了处理效果满足环保要求和经济节能的目的.