一种油基钻屑处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种油基钻屑处理方法，属环保领域，具体属于石油与天然气行业钻井废弃物处理【技术领域】。包括以下步骤：(1)破乳，在搅拌状态下，向油基钻屑中加入油基钻屑质量的0.4％～1.0％的破乳剂；(2)清洗，在搅拌状态下，向步骤(1)破乳后的油基钻屑中加入油基钻屑质量的10％～30％非离子表面活性剂溶液和20％～30％阴离子表面活性剂溶液，得到一油水固混合物；(3)分离，将步骤(2)混合物离心分离；(4)石油烃降解菌处理，调节分离后油基钻屑pH，再加入营养剂、供养剂、膨松剂和石油烃降解菌。该方法油回收率为94％以上，钻屑油含量小于0.3％，且操作简单，设备投资少，实现了资源化和无害化。
【专利说明】一种油基钻屑处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油基钻屑处理方法，属环保领域，具体地属于石油与天然气行业 钻井废弃物处理【技术领域】。 技术背景
[0002] 油基钻井液是以油为连续相，水为分散相，且含有适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶 体和加重剂等组成的稳定胶体体系，具有安全、抑制性强、润滑性好、钻速快等特点，因此， 被广泛用于页岩（油）气井、特殊复杂井等水平段钻探，钻探过程产生大量的含油钻屑即油 基钻屑含有大量矿物油和上述添加剂，属于危险固体废物。如果不进行妥善处理，一方面会 给周边环境造成严重伤害，另一方面浪费大量矿物油资源。
[0003] 目前用于处理油基钻屑的方法，国内外文献报道很多，如热蒸馏法、溶剂萃取法、 焚烧法、超临界流体抽提法、坑内密封掩埋法、注入安全地层或环行空间法、甩干法和清洗 法等。其中热蒸馏法、溶剂萃取法和超临界流体抽提法能耗高、设备要求高、成本高；焚烧 法、坑内密封掩埋法、注入安全地层、环行空间法或生物修复法虽然成本相对较低，但不能 回收其中的矿物油，浪费了大量资源；甩干法油去除率低，钻屑油含量高，还需要进行处理； 清洗法油去除率高，但处理过程中会产生大量含油废液，需进行再次处理。
[0004] CN102888215A公开了一种油基钻井液含油钻屑除油剂及制备方法，油基钻井液含 油钻屑除油剂包含有十二烷基硫酸钠、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。在含油钻 屑处理过程中，加入该除油剂，首先对废弃含油钻屑进行破胶，然后有效地清除其表面的油 类和固相，得到干净的钻屑，满足国家相关环保标准要求。CN1650140A公开了一种钻屑处 理方法和设备，处理过程中，用诸如烷基苯磺酸钠之类的水性破乳剂对基质进行预处理。在 高剪切的作用下将基质置于一搅动的反应器中且顺次地添加有机和无机酸。然后在另一搅 动反应器中将基质与诸如石灰之类的碱土相混合，酸、碱土以及基质之间的反应是放热的， 并提供热量以蒸发油、反应产物及水。可以在一蒸汽收集系统中冷凝蒸汽中的可回收的成 分，经处理的基质基本无油，且具有受控制的含水量。赵姗姗等人在《钻井液与完井液》于 2011年7月公开了"西非深水钻井含油钻屑清洗方法室内研究"中清洗剂选用ABS或ABSN， 清洗搅拌时间为15min，使用油基钻井液岩屑处理方案为：淡水+0. 5% ABS或海水+0. 5% ABS+0. 1%三聚磷酸钠，使用该方案可将钻屑含油量降至2%以下，达到西非海域就地排放 要求。CN102888215A公开的一种油基钻井液含油钻屑除油剂，主要成分是阴离子表面活性 剂和非离子表面活性剂，因为没有破乳剂，钻屑表面粘附的油基钻井液仍然保持稳定状态， 所以用带裂缝的离心管分离，油、水、固三相没有得到很好分离，只是清除了钻屑表面的油 基钻井液，清除下来的油基钻井液还需要再处理。CN1650140A公开的方法使用了大量的强 酸如浓硫酸，所以存在诸多问题，如设备要求高；操作、运输过程中安全隐患多；浓硫酸属 控购危险化学品，购买困难。另外工艺复杂，设备投资大，不适合我国油基钻屑处理。论文中 研究的方法，只用的了阴离子表面活性剂和助洗剂，所以油去除较低，钻屑中油含量较高。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术处理后，会产生大量含油废液需要再处理或油 回收率低，钻屑中油含量较高的缺陷，提供了一种油基钻屑处理方法。
[0006] -种油基钻屑处理方法，其特征在于包含以下步骤：
[0007] (1)破乳在不断搅拌状态下，向油基钻屑中加入油基钻屑质量的0. 4%?1. 0%的 破乳剂。
[0008] (2)清洗在不断搅拌状态下，向步骤（1)破乳后的油基钻屑中，依次加入油基钻屑 质量的10%?30%的非离子表面活性剂溶液和20%?30%的阴离子表面活性剂溶液，得 到一油水固混合物。
[0009] (3)分离对步骤⑵混合物进行分离。
[0010] (4)石油烃降解菌处理在步骤（3)分离后的油基钻屑中加入酸碱调节剂，调节pH =6?8,然后加入氮：磷为1 :1，加量为油基钻屑质量的0. 2%的营养剂、加入油基钻屑质 量的I. 0%的供养剂、I. 0%的膨松剂和0. 005%的石油烃降解菌，搅拌均匀。保持温度为 15?50°C，含水率为20%?30%，每10天按初次量的50%补加营养剂、供养剂和石油烃降 解菌，直到油含量小于0.3%。
[0011] 所述的破乳剂是W-013、W-026、W-029、W-033、W-035中的一种，生产厂家是山东德 仕化工集团有限公司。
[0012] 所述的破乳时搅拌速度为200?300rpm，时间为2?5min。
[0013] 所述的非离子表面活性剂是多元醇脂肪酸类，其中的多元醇是山梨醇、乙二醇或 丙三醇中的一种，脂肪酸是油酸或硬脂酸，具体是指山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐三油酸 酯、乙二醇硬脂酸酯或单硬脂酸甘油酯中的一种。
[0014] 所述的非离子表面活性剂的质量分数为10%或15%，溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、 乙酸乙酯或乳酸丁酯中的一种。
[0015] 所述的阴离子表面活性剂是磺酸酯盐类或硫酸酯盐类中的一种，其中磺酸酯盐类 是N-油酰基N-甲基牛磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠，硫酸酯盐类是十二烷基硫酸钠或仲烷 基硫酸钠中的一种。
[0016] 所述的阴离子表面活性剂的质量分数为10 %或15 %或20%，溶剂是水。
[0017] 所述的清洗时搅拌速度为200?300rpm，时间为5?lOmin。
[0018] 所述的分离时离心机转速为2500?3500rpm，分离时间为5?lOmin。
[0019] 所述的酸碱调节剂是硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵或氯化铵中的一种。
[0020] 所述的营养剂是硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、 磷酸二氢钠中的两种。
[0021] 所述的供养剂为过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾或过氧化钙中的一种。
[0022] 所述的膨松剂是木屑、花生壳或玉米芯中的一种。
[0023] 所述的石油烃降解菌是OBT或BSG中的一种，其中的OBT是美国BIO-FORM L. L. C 生产的一种"菌+酶"微生物制剂产品，广泛应用于废水、废弃物、含油污泥等治理；BSG是中 原石油工程有限公司钻井工程研究院自行研制的高效石油烃降解菌。
[0024] 本发明的有益效果是：在油基钻屑中加入破乳剂，破坏了油基钻屑中携带的油基 钻井液乳状液的稳定性，使液相从固相颗粒表面脱离；加入的阴离子表面活性剂具有较强 的润湿性、渗透性和表面活性，非离子表面活性剂具有较强的润湿性、乳化性和分散性，两 者同时使用，充分地发挥了表面活性剂的"协同增效"作用，提高了表面活性剂去除油污能 力，所以分离后，油回收率高达94%以上，钻屑中油含量小于1%，达到《海洋石油勘探开发 污染物排放浓度限制》GB4914-2008相关环保要求。油基钻屑再经石油烃降解菌处理，油含 量小于0. 3%，达到《农用污泥中污染物控制标准》GB4284-84相关环保要求。该方法操作 简单，设备投资少，回收的油可用于配制钻井液，实现了资源化和无害化。
【具体实施方式】
[0025] 实施例1
[0026] 将某油田油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在200rpm不断搅拌下，加入油 基钻屑质量的0.4%的W-035,搅拌3min ;加入油基钻屑质量的10%且质量分数为10%的 乙二醇硬脂酸酯的甲醇溶液和20%且质量分数为10%的仲烷基硫酸钠水溶液，搅拌5min， 得到一混合物；将上述混合物在转速为2500rpm，分离时间为5min条件下分离。
[0027] 实施例2
[0028] 将某油田油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在300rpm不断搅拌下，加入油 基钻屑质量的0.6 %的W-013,搅拌2min ;加入油基钻屑质量的10 %且质量分数为10 %的 山梨醇酐单油酸酯的乙醇溶液和20%且质量分数为10%的十二烷基磺酸钠水溶液，搅拌 IOmin,得到一混合物；在转速为3000rpm，分离时间为5min条件下，对上述混合物进行分 离。
[0029] 实施例3
[0030] 将某油田油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在300rpm不断搅拌下，加入油 基钻屑质量的1.0%的1-035，搅拌311^11 ;加入油基钻屑质量的20(%且质量分数为10(%的 单硬脂酸甘油酯的乙酸乙酯溶液和20%且质量分数为20%的十二烷基硫酸钠水溶液，继 续搅拌5min，得到一混合物；在离心机转速为3500rpm,分离时间为5min条件下，对上述混 合物进行分离。
[0031] 实施例4
[0032] 将某油田油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在250rpm不断搅拌下，加入油 基钻屑质量的0.8 %的W-026,搅拌5min ;加入油基钻屑质量的10 %且质量分数为15 %的 乙二醇硬脂酸酯的乳酸丁酯溶液和25%且质量分数为15%的N-油酰基N-甲基牛磺酸钠 水溶液，继续搅拌IOmin,得到一混合物；在转速为3300rpm，分离时间为8min条件下，对上 述混合物进行分离；在分离后油基钻屑中加入磷酸铵调节pH为7后,加入油基钻屑质量的 0. 1%的磷酸铵、0. 1%的磷酸氢二钾、1. 0%的过氧化氢、1. 0%的木屑和0. 005%的BSG，搅 拌均匀。保持油基钻屑含水率为20%?30%，每5天分析一次油含量，第10天油基钻屑油 含量为0. 25%。
[0033] 实施例5
[0034] 将某油田油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在300rpm不断搅拌下，加入油 基钻屑质量的1.0%的W-033,搅拌3min ;加入油基钻屑质量的20%且质量分数为10%的 单硬脂酸甘油酯的乳酸丁酯溶液和20%且质量分数为15%的十二烷基苯磺酸钠水溶液， 继续搅拌8min，得到一混合物；在离心机转速为2500rpm，分离时间为IOmin条件下，对上 述混合物进行分离；在分离后油基钻屑中加入硝酸铵调节pH为6后,加入油基钻屑质量的 〇. 1 %的硝酸铵、〇. 1 %的磷酸氢二钠、1. 〇%的过氧化钠、I. 〇 %的花生壳和〇. 005%的OBT， 搅拌均匀。保持油基钻屑含水率为20%?30%，每5天分析一次油含量，第10天补充油基 钻屑质量的〇. 05 %的硝酸铵、0. 05 %的磷酸氢二钠、0. 5 %的过氧化钠和0. 0025 %的OBT， 第15天钻屑油含量为0.28%。
[0035] 实施例6
[0036] 将某油田油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在300rpm不断搅拌下，加入油 基钻屑质量的1.0 %的W-029,搅拌4min ;加入油基钻屑质量的10 %且质量分数为15 %的 山梨醇酐三油酸酯的异丙醇溶液和30%且质量分数为10%的仲烷基硫酸钠水溶液，继续 搅拌IOmin,得到一混合物；在离心机转速为3000rpm,分离时间为IOmin条件下，对上述 混合物进行分离；在分离后的油基钻屑中加入硫酸铵调节PH为8后，加入油基钻屑质量的 0. 1 %的硫酸铵、0. 1 %的磷酸二氢钠、I. 0 %的过氧化钾、I. 0%的木屑和0. 005%的ZL，搅 拌均匀。保持油基钻屑含水率为20%?30%，每5天分析一次油含量，第10天油基钻屑油 含量为0. 29%。
[0037] 实施例7
[0038] 将某油田油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在300rpm不断搅拌下，加入油 基钻屑质量的1.0%的1-013，搅拌511^11 ;加入油基钻屑质量的30(%且质量分数为10(%的 山梨醇酐单油酸酯的异丙醇溶液和30%且质量分数为15%的十二烷基磺酸钠水溶液，继 续搅拌IOmin,得到一混合物；在离心机转速为3500rpm,分离时间为IOmin下，对上述混合 物进行分离。在分离后的油基钻屑中加入氯化铵调节PH为7. 5后，加入油基钻屑质量的 〇. 1%的氯化铵、〇. 1%的磷酸二氢钾、1.0%的过氧化钙、1.0%的玉米芯和0.005%的BSG， 搅拌均匀。保持油基钻屑含水率为20%?30%，每5天分析一次油含量，第10天补充油基 钻屑质量的〇. 05%氯化铵、0. 05%磷酸二氢钾、0. 5%过氧化钙和0. 0025% BSG，第15天油 基钻屑油含量为〇. 18%。
[0039] 实施例中油基钻屑处理前的油含量采用索氏提取法，处理后的油含量采用气相色 谱法。
[0040] 表1实施例1?7现场油基钻屑的处理结果
[0041]
【权利要求】
1. 一种油基钻屑处理方法，其特征在于包含以下步骤： (1) 破乳在不断搅拌状态下，向油基钻屑中加入油基钻屑质量的0. 4%?1. 0%的破乳 剂； (2) 清洗在不断搅拌状态下，向步骤（1)破乳后的油基钻屑中加入油基钻屑质量的 10 %?30 %的非离子表面活性剂溶液和20 %?30 %阴离子表面活性剂溶液，得到一油水 固混合物； (3) 分离将步骤（2)混合物进行离心分离。
2. 根据权利要求1中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：权利要求1之后还包括 石油烃降解菌处理步骤，即在步骤（3)分离后的油基钻屑中加入酸碱调节剂，调节pH = 6?8,然后加入氮：磷为1:1，加量为油基钻屑质量的0.2%的营养剂、加入油基钻屑质量 的1. 〇%的供养剂、1. 〇%的膨松剂和〇. 005%的石油烃降解菌，搅拌均匀；保持温度为15? 50°C，油基钻屑含水率为20%?30%，每10天按初次量的50%补加营养剂、供养剂和石油 烃降解菌，直到油含量小于0. 3%。
3. 根据权利要求1或2中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：所述的破乳剂是 W-013、W-026、W-029、W-033、W-035 中的一种。
4. 根据权利要求1或2中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：所述的非离子表面 活性剂是多元醇脂肪酸类，多元醇是山梨醇、乙二醇或丙三醇中的一种，脂肪酸是油酸或硬 脂酸，具体是指山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐三油酸酯、乙二醇硬脂酸酯或单硬脂酸甘油酯 中的一种。
5. 根据权利要求1或2中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：所述的非离子表面 活性剂的质量分数为10%或15%，溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯或乳酸丁酯中的一 种。
6. 根据权利要求1或2中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：所述的阴离子表面 活性剂是磺酸酯盐类或硫酸酯盐类中的一种，其中的磺酸酯盐类是N-油酰基N-甲基牛磺 酸钠或十二烷基苯磺酸钠，硫酸酯盐类是十二烷基硫酸钠或仲烷基硫酸钠。
7. 根据权利要求1或2中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：所述的阴离子表面 活性剂的质量分数为10 %或15 %或20%。
8. 根据权利要求2中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：所述的酸碱调节剂是硝 酸铵、磷酸铵、硫酸铵或氯化铵中的一种，所述的营养剂是硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、磷酸氢 二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的两种。
9. 根据权利要求2中所述的油基钻屑处理方法，其特征在于：所述的石油烃降解菌是 OBT或BSG中的一种。
【文档编号】C09K8/524GK104373065SQ201410246028
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】马雅雅, 何焕杰, 王中华, 詹适新, 吕宁超, 位华 申请人:中国石油化工集团公司, 中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院