一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于页岩气、致密气和常规油气田钻井中油基泥浆或油基钻屑的处理领域，尤其涉及一种油基泥浆钻井废弃物中同步回收油基泥浆和油基处理回收工艺。其特征在于：所述处理回收工艺包括油基泥浆离心分离过程、药剂常温深度脱附回收油基泥浆过程和含油药剂混合蒸馏-冷凝药剂回用过程。本发明中的反应工艺既能够实现油基泥浆或钻屑的无害化处理，最终固相物中的含油量<1%，又能够回收油基泥浆或钻屑中的大部分油分，油基的回收率>90%，所使用的反应药剂几乎完全可以回收重复使用，药剂损耗<2%，并且处理过程均在常温常压下进行，处理时间短，几乎没有第二次污染，设备投资和操作成本均较低，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
【专利说明】一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于页岩气、致密气和常规油气田钻井中油基泥浆或油基钻屑的处理领域，尤其涉及一种油基泥浆钻井废弃物中同步回收油基泥浆和油基处理回收工艺。
[0002]
【背景技术】
[0003]在盐层、硬石膏层、杂盐层以及高温深井的钻井工程中，油基泥浆的使用日益广泛，钻井过程中，将产生以废弃钻井泥浆、泥浆罐底泥、固井混浆为代表的钻井废弃物。此类废弃物是一种含有矿物油、酚类化合物及重金属的复杂多相体系，主要污染物来自于油基泥浆的油基，目前常用的钻井油基包括柴油基、白油基、生物油基、矿物油基、合成油基等。柴油中的芳香烃具有较大的生物毒性，如不加以有效处理将会对区域生态环境造成重大影响。同时含油废物也是国家《危险废弃物名录》中标定的HW08类危险废弃物。根据环保要求，废弃的油基泥浆和油基泥浆钻屑都要进行后期处理。传统上处理油基泥浆或钻屑方式有焚烧处理、裂解处理、生物降解等，但焚烧法投入资金大、运行成本高、同时焚烧过程中产生的废气容易造成第二次环境污染；对于部分含油量较低的含油钻屑，采用填埋方式处理，填埋法投资较少，但其并没有真正消除含油钻屑中油类污染物，雨季冲淋，以及地下水的渗透有可能导致油基溢出，污染区域环境；生化法也是目前常用的方式之一，采用微生物的降解作用处理含油钻屑中的石油类污染物其成本较低，但处理周期较长，并且油基中的芳香烃类具有一定的毒性，有可能抑制生化降解过程。此类工艺将废弃油基泥浆中的油基当做废物处理，没有实现油基的资源化回用。
[0004]
【发明内容】
[0005]为解决以上技术问题，本发明提供一种成本低、不带来第二次污染且可回收资源操作简单的一种从含油钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺。所述油基泥浆钻井废物包括柴油基、白油基、生物油基、矿物油基及合成基废弃油基钻井泥衆、泥楽底泥、固井混衆及含油钻屑等含油钻井废物。
[0006]解决以上技术问题的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述处理回收工艺包括油基泥浆离心分离过程、药剂常温深度脱附回收油基泥浆过程和含油药剂混合蒸馏-冷凝药剂回用过程。
[0007]本发明中所述处理回收工艺还包括进料粗分离工艺。较大粒径的石块容易造成进料孔的堵塞，进料被反流，造成处理效果较差。采用振动筛对进料过程进行粗分离，筛网孔径为2~3cm，振动频率为18(T200r/min，筛网面积I~1.5m2/m3。
[0008]本发明所述油基泥浆离心分离过程，通过离心过滤和离心沉降耦合过程实现油基泥浆的回收。分离出的液相达到钻井工程回用要求的合格油基泥浆，分离出的固相含油率较低，颗粒粒径较大，有利于后续常温深度脱附回收油基工艺的实施。[0009]所述离心过滤中转鼓转速为40(T3000r/min。
[0010]所述离心过滤中过滤网孔径为0.5-4.0mm。
[0011]所述离心过滤中物料停留时间为6~8s。
[0012]所述离心过滤后所得的粗分离泥浆固含量高，含砂量大，粘度大，达不到油基泥浆回用性能指标，需要采用离心沉降单元对粗分离泥浆进行进一步处理。
[0013]所述离心沉降过程，粗分离泥浆进入离心沉降设备转鼓后，转鼓高速转动，在转鼓强大离心力作用下比液相密度大的固相颗粒快速沉降到转鼓内壁，通过螺旋输送器把沉积在转鼓内壁的固相推向转鼓小端的压缩段，进行压缩脱液，然后经出渣口排出，分离后的合格泥浆则从转鼓大端溢流堰流出。
[0014]所述离心沉降中转鼓转速为600-3000 r/min,转鼓和推料螺旋差速为<300r/min,转鼓转速优选1200-2100 r/min,
所述离心过滤、离心沉降过程之间有均质过程，即离心过滤机生产的粗分离泥浆泵入均质缓冲罐。均质缓冲罐起到缓冲、均质的作用，将离心过滤机生产的粗分离泥浆与离心沉降生产的合格泥浆进行混合、均质，达到进入卧螺离心机的进料标准后，泵入卧螺离心机进行离心沉降分离。卧螺离心机分离的泥浆达到回用标准后，部分进入泥浆储罐，部分回到到均质罐；
采用本发明中离心过滤和离心沉降两级离心处理回收工艺处理后，油基泥浆回收率可达70%，回收油基泥浆固含量10-20%，最大固相粒径约为5(T80um，中值粒径约为1(T30 um，破乳电压 ES 为 70(T200 0mV 泥浆粘度 100~150s，六速(3、6、100、200、300、600 r/min)的测定结果为:(6~10)/(12~40)/(50~80)/ (90~120)/ (130~180) / (240~400)，回收的油基泥
浆能回收并重新应用于钻井工程。分离的固相物中石油类含量〈8%。
[0015]本发明所述工艺还包括离心分离后产生的低含油固相常温深度脱附回收油基工序和药剂的蒸发-冷凝回用工序。
[0016]所述药剂常温深度脱附步骤为将药剂按照质量比以0.7/ 1/1的比例投加，药剂从反应器顶部放入反应器中，利用常温深度脱附实现固相表面的油、泥浆分离，采用搅拌器使含油固相和药剂充分混合，反应时间l(T30min。
[0017]所述药剂常温深度脱附工艺中，反应器内含油固相和药剂混合物经筛网过滤，粒径>2_的大颗粒固体通过固体输送设备输送到干燥器；粒径〈2_的固体颗粒和药剂-油混合液一同通过螺杆泵输送到固液分离设备，分离后的固相通过固体输送设备输送到干燥器，液相为药剂-油混合液，进入蒸发装置。
[0018]所述固液分尚过程后，固相中含液率〈20%,液相中固含量〈15%。
[0019]所述蒸发装置包括I级蒸发器和2级蒸发器。蒸发过程利用蒸汽加热，蒸汽温度110~125°C，蒸汽压力I~4公斤。
[0020]所述I级蒸发器为单极连续流蒸发器，加热含油药剂混合液到5(T60°C，蒸发使混合液中药剂含量〈40%，药剂蒸气进入冷凝设备。
[0021]所述2级蒸发器为两个并联的间歇式蒸发器，加热含油药剂混合液到7(T90°C，蒸发使混合液中药剂含量〈0.5%，药剂蒸气进入冷凝设备。
[0022]所述冷凝设备可为循环水冷却装置，空气冷却装置或蒸发冷凝器，冷凝温度20-40摄氏度，经冷凝后药剂回收率>95%，冷凝回收的药剂可通过泵再次循环回反应器。[0023]所述反应器顶部可与冷凝设备相连，通入的氮气进入冷凝设备，冷凝回收吹脱的药剂蒸汽，可将反应过程中及少量气化的药剂回收。
[0024]干燥器顶部与冷凝设备相连，干燥过程中产生的药剂蒸汽进入冷凝设备，冷凝回收干燥过程中产生的药剂蒸汽。
[0025]经过蒸发分离药剂后得到的油基中，固含量〈10%，最大固相粒径约为5(T80um，中值粒径约为1(T30 um，液体粘度〈60s，达到配置油基泥浆的技术指标。
[0026]本发明中的反应工艺既能够实现油基泥浆或钻屑的无害化处理，最终固相物中的含油量〈1%，又能够回收油基泥浆或钻屑中的大部分油分，油基的回收率>90%，所使用的反应药剂几乎完全可以回收重复使用，药剂损耗〈2%，并且处理过程均在常温常压下进行，处理时间短，几乎没有第二次污染，设备投资和操作成本均较低，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
[0027]本发明中可从高含油钻井废弃物中同步回收油基泥浆和油基。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明中实施例中的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0029]本发明中一种油基泥浆或钻屑的处理回收工艺，其特征在于:所述处理回收工艺包括离心分离、药剂常温深度脱附和蒸馏冷凝，以及药剂回收利用过程。其运行方式特征是进料口与振动筛相 连，振动筛上部的石块等异物通过输送器进入反应器，完成药剂常温深度脱附工段后输送到干燥器；振动筛下部液相泥浆进入离心过滤机进行离心过滤。离心过滤完成产生的固相通过输送器输送到反应器，完成药剂常温深度脱附工段后输送到干燥器；离心过滤机生产的粗分离泥浆可泵入均质缓冲罐。均质缓冲罐起到缓冲、均质的作用，将离心过滤机生产的粗分离泥浆与后端生产的合格泥浆进行混合、均质，达到进入卧螺离心机的进料标准后，泵入卧螺离心机进行离心沉降分离，卧螺离心机分离固相通过输送器输送到反应器，分离的液相为合格泥浆，部分进入泥浆储罐，部分回到到均质罐。振动筛、离心过滤机和离心沉降设备分离的固相进入反应器，在反应器中实现药剂与低含油固体物的充分混合，并通过反应器内部筛网进行固液分离，大颗粒固相进入干燥脱溶机，含小颗粒的液相进入卧螺离心机，通过卧螺离心机进行固液，分离的固体小颗粒进入干燥器干燥，分离的液相含油药剂进入I号蒸发器进行初步浓缩，然后进入2号蒸发器，将药剂完全蒸发，生产的油基泵入油基储罐。I号蒸发器和2号蒸发器产生的药剂蒸汽与干燥脱溶机产生的药剂蒸汽进入冷凝器，冷凝的药剂液体回流到药剂储罐，并循环回用到反应设备。冷凝器采用循环冷却水冷却。I号蒸发器、2号蒸发器和干燥器采用蒸汽加热。固体输送设备可为螺旋输送器、链条刮板机或密闭传输带。固液分离设备可为密闭离心沉降机或密闭压滤机。
[0030]实施例1
本实施例位于西北某油田油基泥浆钻井工程中，废弃油基泥浆和含油钻屑的处理项目中，采用柴油基钻井泥浆，钻井地层为砂岩，钻屑的粒径较小，颗粒机械强度较低，离心分离过程过程中容易破碎。工艺包括离心分离、药剂反应和蒸馏冷凝过程。采用设计核定处理规模为0.8m3/h，考察工艺的处理量、处理效果和工艺稳定性。[0031]原料首先通过进料筛网进行预分离，筛网孔径为3cm，经过进料筛网后，固相最大粒径为2.6cm,中值粒径约为1.0mm,固相含液量约为16%。
[0032]预分离后的原料进入离心分离系统，离心分离过程为离心过滤和离心沉降过程的耦合。离心过滤采用变频离心过滤机进行离心过滤，主要通过离心力作用下，通过筛网的拦截，实现大颗粒钻屑和油基泥浆的分离。
[0033]实施过程中综合优选0.5,0.8、1.5,2.0,4.0 mm孔径的滤网进行离心过滤，离心转速为800r/min，不同孔径离心过滤实施效果如表所示，当滤网孔径2mm，工艺关键性指标，处理量达到0.92m3/h,液相回收率达最大值25%，分离固相含油率达6%，虽然液相密度和液相中固含量两个指标较高，但考虑到后续工艺能进一步去除粗分离泥浆中的固相物，因此优选过滤效率较高的是2_孔径滤网如表1。一般的离心过滤工艺主要利用较小的过滤空隙和形成较厚的滤饼层，利用滤饼层的截留，实现固液分离。但废弃钻完井液比重大，粘性大，采用一般的离心过滤工艺具有较大的局限。
[0034]表1
【权利要求】
1.一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述处理回收工艺包括离心过滤、离心沉降、药剂常温深度脱附、蒸馏冷凝过程，以及蒸馏冷凝过程中回收的药剂再返回常温深度脱附过程中循环使用的过程。
2.根据权利要求1所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述处理回收工艺还包括进料过滤过程，进料过滤网孔径2-3cm。
3.根据权利要求1所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述离心过滤、离心沉降过程之间有均质过程。
4.根据权利要求1所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述均质过程为将离心过滤机生产的粗分离泥浆与离心沉降生产的合格泥浆进行混合、均质后再入离心沉降设备中进行离心沉降分离。
5.根据权利要求1所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述离心过滤过程中离心过滤设备转速为400-3000r/min。
6.根据权利要求5所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述离心过滤纸中离心过滤设备过滤网孔径0.5-4.0_。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述离心沉降过程中离心沉降设备中转鼓转速为600-3000r/min，转鼓和推料螺旋差速为<300r/min。
8.根据权利要求8中任一项所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:所述深度常温深度脱附步骤为将药剂按照泥浆质量比以0.7/1-1/1的比例添加，药剂反应器顶部放入反应器中，深度脱附时间l(T30min。
9.根据权利要求1所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:蒸发过程利用蒸汽加热，蒸汽温度11(T125°C，蒸汽压力1~4公斤。
10.根据权利要求6所述的一种从油基泥浆钻井废弃物中回收油基泥浆和油基工艺，其特征在于:冷凝温度20-40摄氏度，经冷凝后药剂回收率>95%。
【文档编号】C10G1/02GK103773408SQ201410033209
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】王兵, 黎跃东, 任宏洋, 张聪 申请人:王兵, 任宏洋, 黎跃东, 张聪