一种油基岩屑深度处理的方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种油基岩肩深度处理的方法，属于页岩气致密气等非常规油气资源开采过程中的环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002]油基钻井液，又称油基泥浆，其基本组成是油、水、有机粘土和油溶性化学处理剂。油基钻井液具有抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小等优点。随着全球页岩气、致密气等非常规能源开发力度的不断加大，全球钻井液服务进入“油基钻井液时代”，油基钻井液技术已成为页岩气水平井钻井的关键技术之一。在油基钻井液的使用过程中，会产生大量的含有矿物油、酚类化合物、重金属及其他有毒物质的含油钻肩，将导致土壤、地表和地下水的污染，直接或间接对植物、动物及人类健康产生危害，油基岩肩也因此被列入国家危险废弃物(国家危险废物名录，HW08)，若不经处理就直接排放，将会对周边生态环境造成严重危害。
[0003]美国通过多年实践，已经研发出一套比较成熟的岩肩处理技术一一高温热脱附处理技术，并在实际运行过程中积累了丰富的工程化经验。高温热脱附要求在隔绝氧气环境中将油基岩肩加热到一定温度(400-600°C，因岩肩和配制油基钻井液过程中所用基油不同而异)，使岩肩中的有机成分从岩肩表面解析、脱除，而后通过冷凝工艺回收岩肩中的基油。该法处理后的岩肩残渣虽然能够达到美国Best Demonstrated AvailableTechnology(BDAT)要求，且具备回收基油质量高，一次性处理简便等优点，但同时也存在着设备投资大、耗能高、工艺操作复杂等难以克服的缺陷，从而大大而限制了其推广应用。
[0004]到目前为止，国内还没有完全消化和掌握高温热脱附处理技术。国内某钻探在我国页岩气开发最重要的地区-重庆涪陵焦石坝区块试建了一套中等规模的油基岩肩高温热脱附处理工艺生产线，主要工序包括高温绝氧热脱附、有氧焚烧和基油回收等工序，虽同属“火法”处理范畴，但该工艺却与国外的高温热脱附工艺还是有较大差异，不但耗能高、操作复杂、安全隐患较大；而且处理后油基岩肩含油量仍高达0.9%左右，没有达到国标GB4284-1984标准中要求含油量小于0.3%的指标，无法直接外排，只得继续堆存在处理厂区内。由于技术不成熟而不能继续放大处理规模，导致该开发区块内大量油基岩肩堆放在各个井场，给开发企业和地方政府带来很大的环保压力。因此，开发高效、低成本的油基岩肩处理工艺已成为油田和环保行业的当务之急。
【发明内容】
[0005]基于目前国内油基岩肩的处理现状，本发明的主要目的在于提供一种油基岩肩深度处理的方法，使页岩气致密气等非常规油气资源开采过程中所产生的油基岩肩能够达到国家的相关排放标准，解决油基岩肩的大量堆积问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种油基岩肩深度处理的方法，所述方法包括:将所述油基岩肩输送到添加有复合表面活性药剂的岩浆罐中，将所述油基岩肩的PH值调整到9-11之后，对所述油基岩肩进行搅拌，以使所述油基岩肩进行均质和脱油，并形成岩浆；其中，所述复合表面活性药剂主要用于活化所述油基岩肩；将所述岩浆罐中的岩浆与复合破乳剂经过管道混合器充分混合后输入到破乳除油罐，保温在60°C -70°C，维持搅拌转速为300-500r/min，经过20_30min的搅拌，进一步去除回收所述油基岩肩的油分；将所述破乳除油罐中的岩浆输送到一级臭氧氧化装置进行反应，保温在60°C -70°C，体系压力在0.6-0.8MPa，处理时间控制在30min以内，臭氧的投加量和岩肩浆液的比例为150g/t-350g/t控制；以降低所述一级臭氧氧化装置中岩浆中生物毒性，改善岩浆的生物降解性能，以及通过氧化作用对所述一级臭氧氧化装置中的岩浆的表面的油分进行进一步清理；将所述一级臭氧氧化装置的岩浆投入二级臭氧催化氧化装置进行反应，保温在60°C -70°C，体系压力在0.6MPa-0.8MPa，控制臭氧的投加量和所述岩肩浆液的比例为150g/t-350g/t，控制处理时间在30min以上；在所述臭氧与多相催化剂同时存在的条件下，进一步降解所述二级臭氧催化氧化装置中的岩浆的油分；将所述二级臭氧催化氧化的岩浆与复合絮凝药剂经过管道混合器充分混合后输入絮凝沉降罐中，保温在60°C -70°C，时间控制在20min以上，使所述絮凝沉降罐中的岩浆中的剩余乳化油破乳形成油滴，并与水体分离上浮至罐体上部，絮凝形成的固体悬浮物与水体分离，沉降至所述罐体底部；将所述絮凝沉降罐中的浆液栗入到三相卧螺离心机中进行搅拌，以使所述油基岩肩达到排放标准；其中，控制三相卧螺离心机参数如下:入口岩浆操作压力0.4MPa，操作温度60-70°C，转鼓转速在2000r/min以上；
[0007]优选的，所述复合表面活性药剂包括两种有机表活剂与一种无机表活剂；所述两种有机表活剂的有效成分为:聚乙二醇，乙氧基化乙炔二醇；所述无机表活剂的有效成分为Na2C03与NaCl的混合物；在所述复合表面活性药剂中，所述两种有机表活剂的质量含量一共为4% _6%，所述无机表活剂的质量含量一共为8% -10% ;所述复合表面活性药剂的投加量和所述油基岩肩的投加量比例为:2千克/吨-3千克/吨。
[0008]优选的，其中，所述岩浆罐包括酸碱调节装置及搅拌装置；所述将所述油基岩肩的PH值调整到9-11之后，对所述油基岩肩进行搅拌，具体包括:利用所述酸碱调节装置调节所述油基岩肩的pH值范围，将所述油基岩肩的PH值调整到9-11 ;利用所述搅拌装置对所述油基岩肩进行转速为800r/min-1000r/min的搅拌，维持搅拌时间在15min_20min，保温在60°C -70°C ;然后将转速降到300r/min-500r/min，维持搅拌时间为20min_30min。
[0009]优选的，其中，在所述二级臭氧催化氧化装置中，所述多相催化剂由载体和活性组分来承担；所述载体为火山岩载体、铝钒土载体、天然沸石载体、天然锰砂载体中的任意一种或多种；所述活性组分包括基本活性组分与辅助活性组分，所述基本活性组分的金属为N1、Ce，所述辅助活性组分的金属为Fe、K、Na、Ti中的一种或多种；其中，所述基本活性组分的质量比为60-80%，所述辅助活性组分的质量比为20-40%。
[0010]优选的，其中，所述多相催化剂由以下方法制备获得:1)，将所述载体用去离子水洗涤10min-15min ;将洗涤过的载体用稀盐酸浸泡12h ;再次利用所述去离子水洗涤直到所述去离子水为中性后，过滤所述载体并在105°C _115°C的条件下干燥10h-15h，得到所述催化剂载体成品；2)将所述催化剂载体浸渍在含有所述基本活性组分与所述辅助活性组分的盐溶液中，浸渍12-24小时，100-120°C温度下干燥10_15h，再在700-900°C的温度下焙烧6h-8h，得到所述多相催化剂，所述基本活性组分与所述辅助活性组分的担载量为载体成品质量的 5wt_20wt%。
[0011]优选的，其中，控制所述一级臭氧氧化装置中的处理时间为20min?30min，控制所述二级臭氧催化氧化装置中的处理时间为30min?40min。
[0012]优选的，其中，在所述将所述岩浆罐中的岩浆与复合破乳剂经过管道混合器充分混合后输入到破乳除油罐之前，所述方法包括:保持所述岩浆罐的岩浆浓度在35% -50%之间。
[0013]优选的，其中，在所述将所述破乳除油罐中的岩浆输送到一级臭氧氧化装置进行反应之后，所述方法还包括:通过溢流作用将所述一级臭氧氧化装置的岩浆的表层的油分回收到收油罐中。
[0014]优选的，其中，所述复合絮凝药剂由絮凝剂和助凝剂构成；所述絮凝剂为聚合氯化铁；所述助凝剂为阳离子聚丙烯酰胺；所述絮凝剂的质量含量为12% _16%，所述助凝剂的质量含量为8.5% -11.5%;所述复合絮凝药剂的投加量和所述二级臭氧催化氧化的岩浆的投加量的比例为:0.8千克/吨-1.5千克/吨。
[0015]优选的，所述复合破乳剂的有效成分为:丙烯酰胺与丙烯酸二甲氨基甲基氯甲烷的共聚物；所述复合破乳剂的投加量和所述岩浆罐中的岩浆的投加量的比例为千克/吨-2千克/吨。
[0016]通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点:
[0017]本发明的工艺是针对油基岩肩的特性而提出的，采用“岩肩浆液配制及活化-复合破乳除油-一级臭氧氧化-二级臭氧催化氧化-絮凝沉降-卧螺离心分离”的技术路线，对页岩气致密气等非常规油气资源开采过程中产出的油基岩肩进行深度处理，加强了对岩肩中生物毒性物质及有机成分的去除，从卧螺离心装置排出的岩肩含油量降低到0.12%,达到了国家的相关外排标准；可同时实现回收石油类资源、降低污染物含量、改善岩肩生