一种废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺.pdf

一种废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，步骤为：废弃油基钻井液干燥、分离：分离后的液相回收，分离后的固相进行下一步处理；预脱附处理：对步骤1)分离后的固相，加水和清洗剂，搅拌均匀；脱附处理：脱附处理系统按0.5～1.0的处理量设置回流比，回流部分进行水力分离，其余部分进行固液分离；固液分离：分离后固相排放，液相进行油水分离；水力分离；分离后固相重新进行脱附处理，液相进行油水分离；油水分离。本发明的优点如下：减少了后续处理系统的负荷和设备投资，降低了运输费用；与化学热洗-机械脱水的工艺相比，大大减少了化学药剂的使用量；与焚烧工艺和热解工艺相比，节省了大量的能源，同时设备简单、操作条件温和。

1.  一种废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，步骤为：
1)废弃油基钻井液干燥、分离：
分离后的液相回收，分离后的固相进行下一步处理；
2)预脱附处理：
对步骤1)分离后的固相，加水和清洗剂，搅拌均匀；
3)脱附处理：
脱附处理系统按0.5～1.0的处理量设置回流比，回流部分进行步骤5)水力分离，其余部分进行步骤4)固液分离；
4)固液分离：
分离后固相排放，液相进行油水分离；
5)水力分离；
分离后固相重新进行脱附处理，液相进行油水分离；
6)油水分离。

2.  根据权利要求1所述废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤1)废弃油基钻井液干燥、分离，采用二级变频离心系统进行离心干燥和离心分离。

3.  根据权利要求1所述废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤1)废弃油基钻井液干燥、分离，使分离后液相的油：水比在80:20～85:15。

4.  根据权利要求1所述废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤2)中清洗剂为成分为30份润湿剂、15份十二烷基苯磺酸钠、7份op-10、10份碳酸钠、3份硅酸钠和35份水，投加量为浓度5％的清洗剂0.3～1.5g/L， 预脱附处理温度为30～60⁰C，转速为150～200r/min的条件下，充分搅拌30min～60min。

5.  根据权利要求1所述废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤3)中，脱附处理是一种利用水力动力条件使液体在常温的操作条件下使液体的压强低于相应温度下液体的饱和蒸汽压，使液体汽化，从而引起空泡的产生、长大和溃灭。

6.  根据权利要求1所述废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤6)中油水分离采用核桃壳过滤器，过滤虑速≤16m/h,冲洗强度6～7L/(m²·s)回收水中的油，出水回到脱附处理进行循环利用。

一种废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺
技术领域
本发明涉及油基液体处理技术，特别是废弃油基钻井液回收与无害化处理技术。
背景技术
油基钻井液废弃物是钻井液、岩屑和污油的混合物，是一种相当稳定的胶态悬浮体系，含有沙土、各种化学处理剂、污油及岩屑等，石油类、挥发酚、盐类、重金属等主要污染物。基于国外经验，页岩气开发的前提是做好生态环境的保护工作。页岩油气开采过程中使用油基泥浆，其油基泥浆废弃物的资源回收和无害化处理达标是油气田环境环保工作的一个世界性难题，也是页岩气勘探开发的一个颈瓶，必须彻底加以解决。目前我国已将油基钻井液废弃物收入《国家危险废弃物名录》，属于危险固体废弃物(代码：HW08)，处理后钻屑的含油率须降低到2％以下，以满足石油天然气行业标准(SY/T—2013)及满足国标GB4914-2008的排放标准要求。
目前废油基钻井液主要的处理方法有：热解法、焚烧法、萃取法、化学热洗-机械脱水法、微生物法等。其中萃取法具有萃取剂价格高，需增加萃取剂回收设备，设备投资大，工艺过程控制复杂等缺点。热解法操作温度高、消耗热量大、能耗高、设备投资大。热解过程中的高温会使重质烃类发生缩合结焦，油损失大，同时温度过高容易破坏钻井液中化学添加剂的性能，使其不能再循环利用；焚烧法由于温度高无法回收昂贵的油基和主乳、辅乳等泥浆添加剂，造成大量的资源浪费，同时燃烧排放的烟气中含硫化物、重金属、二噁英，二次污染严重。四川、重庆等地环保部门明确规定不允许采用焚烧的办法处理废弃油基钻井液。生物法由于油基钻井液中含有多环芳烃等难以生物降解的有机物，致使生物降解的难度和环境风险大，且耗时长。
因此，针对废弃油基钻井废液，选择技术合理、经济有效的方法回收宝贵的油基钻井液同时对含油钻屑进行有效处理并使其达到日益严格的环保要求，是油气开采过程中的关键技术。
本发明提供一种高效环保的资源回收和处理工艺，可以很好的将油基泥浆中的可用资源回收利用并达到无害化处理的目的。
发明内容
本发明的目的在于：提供的处理废弃油基钻井液的回收与无害化处理工艺设计，该发明是一种高效环保的处理工艺，可以很好的将油基泥浆中的可用资源回收利用，做到高效回收利用及无害化处理。
本发明的目的是这样实现的:
一种废弃油基钻井液回收与无害化处理工艺，步骤为：
1)废弃油基钻井液干燥、分离：
分离后的液相回收，分离后的固相进行下一步处理；
2)预脱附处理：
对步骤1)分离后的固相，加水和清洗剂，搅拌均匀；
3)脱附处理：
脱附处理系统按0.5～1.0的处理量设置回流比，回流部分进行步骤5)水力分离，其余部分进行步骤4)固液分离；
4)固液分离：
分离后固相排放，液相进行油水分离；
5)水力分离；
分离后固相重新进行脱附处理，液相进行油水分离；
6)油水分离。
本发明的废弃油基钻井液干燥、分离为：
将待处理的废油基钻井液经离心干燥和离心分离二级变频离心系统处理后可回收大部分油基钻井液。降低油基钻井液的含水量，使油：水比在80:20～85:15，满足使用指标要求后泵入井队钻井固控系统进行循环利用。二级变频离心所分离出的固相，含油的比例为5％～9％，仍不能满足行业环保标准：中华人民共和国石油天然气行业标准(SY/T-2013)及《含油污泥处理处置及污染控制技术规范》(征求意见稿)的要求：“离心分离处理后污泥含水率应小于80％，含油率应小于2％”，仍需进行深度处理。
本发明的预脱附处理为：
二级变频离心系统分离出的固相进入预脱附处理单元，加入专用清洗剂(主要成分为30份润湿剂、15份十二烷基苯磺酸钠、7份op-10、10份碳酸钠、3份硅酸钠、35份水，清洗剂浓度为5％)，投加量0.3～1.5g/L，温度30～60℃，转速150～200r/min的条件下，充分搅拌30min～60min。
本发明的脱附处理：
经预脱附处理后的固相进行脱附处理。脱附处理是一种利用水力动力条件使液体在常温的操作条件下使液体的压强低于相应温度下液体的饱和蒸汽压(液体内部压强p≤1.01×10³Pa)，使液体汽化，从而引起空泡的产生、长大和溃灭。大量的空泡瞬间破灭时可产生高温、高压、高剪切力和微射流的作用，强化了固相表面油的脱附作用，同时发生高温分解、自由基反应及超临界水氧化(如在环境压力P_amb＝1.01×10⁵Pa,水的饱和蒸汽压P_g0＝1.01×10³Pa,环境温度T_amb＝300K的操作条件下，空泡破灭时产生的最大压力P_max可达1.2×10⁴atm,最高温度T_max可达到3000K以上，在此条件下可发生OH·和H·自由基的强氧化反应和超临界水氧化作用)，进一步降解固相表面的油分，从而达到深度清洁固相的目的。脱附处理系统工作原理见图2。
本发明的固液分离为：
将(3)脱附处理系统深度处理后的油基钻井液固相，经固液分离后，固相(岩屑,含油<2mg/L)满足行业环保标准要求可直接排放或作为井场道路铺设用，固相中的超细颗粒物进行回收，回到油基钻井液回收系统进行循环利用。固液分离所得到的液相，进行油水分离。
本发明的水力分离：
脱附处理系统按0.5～1.0的处理量设置回流比，确保整个工艺的处理效果。脱附处理系统出口固液混合物进入水力分离系统静置30min～60min,进行固液分离。分离后的固相重新回到脱附处理系统进行深度脱附，分离后的液相进行油水分离；
本发明的油水分离
油水分离(采用中石油行业推荐的核桃壳过滤器，过滤滤速≤16m/h,冲洗强度6～7L/(m²·s))回收水中的油，出水(含油<1mg/L)回到(3)脱附处理系统进行循环利用
本发明的优点如下：
1)可实现油基钻井液的回收，减少了后续处理系统的负荷和设备的一次性投资，降低了废油基钻井液的运输费用；
2)脱附处理系统(3)可在常温操作条件下产生空化效应，对固相表面产生了高温、高压、高剪切力和微射流的物理作用以及强氧化和超临界水氧化的化学作用强化了处理效果，与传统的化学热洗-机械脱水的工艺相比，大大减少了化学药剂的使用量；
3)与传统的焚烧工艺和热解工艺相比，本发明可在常温的条件下实现油基钻井液和油的回收，节省了大量的能源(如热解法，需绝氧加热到500以上才能使油完全气化)，同时设备简单、操作条件温和。
4)本发明实现了油基钻井液和油的回收及固相(岩屑)和水的循环利用。整个处理过程不会产生二次污染(如焚烧法，燃烧排放的烟气中含硫化物、重金属、二噁英，二次污染严 重)；
5)与萃取法相比，本发明不需要萃取剂及相关的萃取剂回收设备，大大简化系统的复杂性，提高了系统运行的可靠性。
附图说明
图1本发明的工艺流程图
图2脱附处理工作原理示意图
具体实施方式
实施例1
1.废弃油基钻井液离心干燥、分离
将待处理的废油基钻井液经离心干燥(最大转速900rpm,离心分离力400G)和离心分离二级变频离心系统(最大转速3900rpm)处理后回收油基钻井液。降低油基钻井液的含水量，使油：水比在80:20～85:15，二级变频离心所分离出的固相，含油的比例为5％～9％，不满足行业环保标准要求(SY/T—2013)需进行深度处理。
2.分离后的固相进行预脱附处理：
二级变频离心系统分离出的固相进入预脱附处理单元，加入专用清洗剂(主要成分为表面活性剂，浓度为5％)，投加量0.3g/L,在温度30℃，转速160r/min的条件下，充分搅拌30分钟。
3.脱附处理系统：
经预脱附处理后的固相进入脱附处理系统，环境压力P_amb＝1.01×10⁵Pa，温度T_amb＝300K，水的饱和蒸汽压P_g0＝1.01×10³Pa。
4.固液分离：
将脱附处理系统深度处理后的油基钻井液固相，经固液分离后(停留时间T＝30min)，固相(岩屑)直接排放或作为井场道路铺设用，固相中的超细颗粒物进行回收。固液分离所得到的液相，进入油水分离器回收水中的油，出水(含油<1mg/L)回到脱附处理系统进行循环利用。
5.水力分离系统：
脱附处理系统按0.5～1.0的处理量设置回流比，确保整个工艺的处理效果。脱附处理系统出口固液混合物进入水力分离系统静置时间T＝30min,进行固液分离。分离后的固相重新回到脱附处理系统。
其处理后的岩屑含油量为1.2％。
实施例2
1.废弃油基钻井液离心干燥、分离
将待处理的废油基钻井液经离心干燥(最大转速900rpm,离心分离力400G)和离心分离二级变频离心系统(最大转速3900rpm)处理后回收油基钻井液。降低油基钻井液的含水量，使油：水比在80:20至85:15，二级变频离心所分离出的固相，含油的比例为5％～9％，不满足行业环保标准要求(SY/T—2013)需进行深度处理。
2.分离后的固相进行预脱附处理：
二级变频离心系统分离出的固相进入预脱附处理单元，加入专用清洗剂(主要成分为表面活性剂，浓度为5％)，投加量0.5g/L,在温度40℃，转速160r/min的条件下，充分搅拌30分钟。
3.脱附处理系统：
经预脱附处理后的固相进入脱附处理系统，环境压力P_amb＝1.01×10⁵Pa，温度T_amb＝300K，水的饱和蒸汽压P_g0＝1.01×10³Pa。
4.固液分离：
将脱附处理系统深度处理后的油基钻井液固相，经固液分离后(停留时间T＝30min)，固相(岩屑)直接排放或作为井场道路铺设用，固相中的超细颗粒物进行回收。固液分离所得到的液相，进入油水分离器回收水中的油，出水(含油<1mg/L)回到脱附处理系统进行循环利用。
5.水力分离系统：
脱附处理系统按0.5～1.0的处理量设置回流比，确保整个工艺的处理效果。脱附处理系统出口固液混合物进入水力分离系统静置时间T＝60min,进行固液分离。分离后的固相重新回到脱附处理系统。
其处理后的岩屑含油量为0.5％。
实施例3
1.废弃油基钻井液离心干燥、分离
将待处理的废油基钻井液经离心干燥(最大转速900rpm,离心分离力400G)和离心分离二级变频离心系统(最大转速3900rpm)处理后回收油基钻井液。降低油基钻井液的含水量，使油：水比在80:20～85:15，二级变频离心所分离出的固相，含油的比例为5％～9％，不满足 行业环保标准要求(SY/T—2013)需进行深度处理。
2.分离后的固相进行预脱附处理：
二级变频离心系统分离出的固相进入预脱附处理单元，加入专用清洗剂(清洗剂的主要成分为表面活性剂，浓度为5％)，投加量0.8g/L,在温度50℃，转速160r/min的条件下，充分搅拌30分钟。
3.脱附处理处理系统：
经预脱附处理后的固相进入脱附处理系统，环境压力P_amb＝1.01×10⁵Pa，温度T_amb＝300K，水的饱和蒸汽压P_g0＝1.01×10³Pa。
4.固液分离：
将脱附处理系统深度处理后的油基钻井液固相，经固液分离后(停留时间T＝30min)，固相(岩屑)直接排放或作为井场道路铺设用，固相中的超细颗粒物进行回收。固液分离所得到的液相，进入油水分离器回收水中的油，出水(含油<1mg/L)回到脱附处理系统进行循环利用。
5.水力分离系统：
脱附处理系统按0.5～1.0的处理量设置回流比，确保整个工艺的处理效果。脱附处理系统出口固液混合物进入水力分离系统静置时间T＝40min,进行固液分离。分离后的固相重新回到脱附处理系统。
其处理后的岩屑含油量为0.02％。
具体实施例：
四川某页岩气钻探作业区，平均每年有80口作业井，每口井产生300～400吨的废弃油基泥浆，每年产生废弃油基钻井液24000～32000吨，其中含油量达到49.4％，岩屑含量为26.0％，之前处理方法为经过简单回收后剩余焚烧，不但浪费资源，并且严重污染环境，使用本发明的工艺，油回收率达到99.7％，即每年回收油13000吨，按每吨3000元计，一年回收3900万元的油。处理后的泥、砂含油率低于0.5％，可直接填埋或用于筑路使用。