一种油气页岩气钻采泥浆无害资源处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种油气开采领域，尤其涉及一种油气页岩气钻采泥浆无害资源处理系统。

背景技术：

页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20％～85％。

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。页岩气生产过程中一般无需排水，生产周期长，一般为30年～50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。我国页岩气资源潜力大，初步估计我国页岩气可采资源量在36.1万亿立方米，与常规天然气相当，略少于浅煤层气地质资源量的约36.8万亿立方米。

页岩气开发水平钻井过程中会产生大量废弃油基泥浆。废弃油基泥浆若不经处理直接排放将对自然环境造成严重污染,且浪费大量的油资源；当前,工程中初步应用的离心-蒸馏处理技术也存在成本高,效率低等问题。因此,研究页岩气开发废弃油基泥浆处理与回收工艺与技术,对页岩气规模开发具有重要的意义。

页岩气油基泥浆的水体积比一般为800:20，其成本相对水基泥浆来说要高很多，但经多次反夏利用后性能恶化，难以使用而变成废弃油基泥浆。废弃油基泥浆主要由水、油、泥砂、高分子化合物、其他杂质等构成的乳化体系，成份复杂，而且通常石油类COD较高，处理困难，并具有一定毒性。废弃油基泥浆对地球环境有严重的危害，世界各国对其处理都高度关注，我国已明文规定废弃油基泥浆为危险废弃物，直接排放难免会对自然环境造成影响。长时间准积的废弃油基泥浆渗滤液如果进入上壤，将导致土壤板结，破坏土壤生态链，从而引发地而植物难以土长；土壤内部微生物难以存活等问题，土壤难以被重新利用，造成资源浪费；废弃油基泥浆由于含有大量有机物以及钻井过程中携带的油分，裸露存放过程有机物挥发也会造成空气污染，对人类以及动植物都会有不利影响。这就要求我们在废弃沙基泥浆产生后必须对其进行处理，总结国内外对废弃油基泥浆管控的技术和经验，加强对钻井废弃物的管理。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于提供一种解决上述问题，油气页岩气钻采产生的废弃油基泥浆进行无害资源处理的系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种油气页岩气钻采泥浆无害资源处理系统，包括泥浆泵、预处理设备、碳化设备、碳渣回收设备、石料制备设备和油气回收设备，所述预处理设备内设均化设备，泥浆通过泥浆泵打入预处理设备，经过预处理设备处理后输送至碳化设备进行碳化，碳化后的碳渣通过碳渣回收设备输送至石料制备设备，碳化设备上设有排烟管，所述油气回收设备设置于排烟管上。

作为优选，所述预处理设备还包括搅拌设备、过滤设备，泥浆泵通过连接管与搅拌设备连接，所述搅拌设备与过滤设备连接，过滤设备将大颗粒物质分离出来并输送至石料制备设备，将剩余泥浆输送至均化设备。

作为优选，所述搅拌设备上设药物添加设备。

作为优选，所述均质设备上设调质剂添加设备，

作为优选，所述油气回收设备为冷凝器。

一种油气页岩气钻采泥浆无害资源处理方法，方法步骤如下，

步骤一、抽取钻采时产生的泥浆；

步骤二、在搅拌设备内加入Fe2+和H2O2的Fenton试剂，氧化降解泥浆中的有机污染物；

步骤三、然后通过过滤设备进行泥浆中大颗粒物质的分离；

步骤四、将大颗粒物质直接输送至石料制备设备，

步骤五、剩余泥浆输送至均化机进行均化，并进行调质处理整体其粘度；

步骤六、在碳化设备内进行碳化处理，产生的烟气输入油气回收设备，产生的碳渣通过碳渣回收设备输送至石料制备装置制备石料；

作为优选，步骤五中，采用膨润土进行调质处理。

作为优选，步骤五中，均化后的泥浆粘度为80-95mPa·s。

作为优选，步骤六中，所述油气回收设备产生的不凝气直接排放，凝聚的油、液进行回收利用。

作为优选，步骤六中，所述石料采用碳渣与过滤出的大颗粒物质按比例混合，加入助剂，压制石化成型。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型废弃油基泥浆最后经固化处理后，其中的钻屑、泥渣等固体成分以及有机物、重金属盐等有害成分被固定、封闭，有效防止了废弃油基泥浆的泄漏和流失，防止了对生态坏境的污染。采用自由羟基氧化技术、以及碳化技术，大大降低了废弃油基泥浆体积，以及有机污染物，回收物的体积增容大幅度降低，极大的减少了所需占用的存储空间，便于处理利用。

附图说明

图1为本实用新型系统原理框图。

图中：1、泥浆泵；2、预处理设备；3、碳化设备；4、碳渣回收设备；5、油气回收设备；6、石料制备设备；7、搅拌设备；8、过滤设备；9、均化设备。

具体实施方式

下面将对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1，一种油气页岩气钻采泥浆无害资源处理系统，包括泥浆泵1、预处理设备2、碳化设备3、碳渣回收设备4、石料制备设备6和油气回收设备5，所述预处理设备2内设均化设备9，泥浆通过泥浆泵1打入预处理设备2，经过预处理设备2处理后输送至碳化设备3进行碳化，碳化后的碳渣通过碳渣回收设备4输送至石料制备设备6，碳化设备3上设有排烟管，所述油气回收设备5设置于排烟管上。

采用泥浆泵1进行气页岩气钻采的废弃油基泥浆进行抽取，提供输送动力。采用均化设备9对泥浆进行均质均化处理，有效提高泥浆均匀度，便于粘度调节、提高后期的碳化效果。碳化设备3对泥浆进行碳化处理，减少泥浆体积与重量，为石化过程提供碳渣。石料制备设备6进行石化固化处理，制备可利用的矿物体石材，实现资源的再利用。

所述预处理设备2还包括搅拌设备7、过滤设备8，泥浆泵1通过连接管与搅拌设备7连接，所述搅拌设备7与过滤设备8连接，过滤设备8将大颗粒物质分离出来并输送至石料制备设备6，将剩余泥浆输送至均化设备9。

搅拌设备7对废弃油基泥浆进行混合搅拌，所述搅拌设备7上设药物添加设备，可进行Fe2+和H2O2的Fenton试剂的添加，氧化降解泥浆中的有机污染物，减少泥浆体积，消除对环境的污染。所述均质设备上设调质剂添加设备，可进行调质剂的添加，用于调节泥浆粘度。过滤设备8进行固体大颗粒物质分离，并输送至石料制备设备6与碳渣混合进行固化处理，实现废物完全利用，且有利于增加石材的强度。所述油气回收设备5为冷凝器，进行气液分离，实现油、液回收。

废弃油基泥浆体系中除含有基础油、乳化剂等其他有机成分外，还含有大量固体颗粒等，是复杂的乳化体系。通常来说，带有钻屑的废弃油基泥浆，岩屑、泥土和加重剂等固体杂质体积占废弃油基泥浆的75％一82％，其余为油、水和价值很高的泥浆主乳、辅乳等添加剂。

目前，我国对废弃油基泥浆的处理主要采用固化、填埋以及化学破乳-物理分离的方式，也有研究利用微生物降解的方式进行无害化处理。这些处理技术对废弃油基泥浆的处理效果比较显着，但由于应用时受到一些条件限制或是仅仅对其进行无害化处置，没能最大程度回收泥浆中仍有很高价值的基础油以及化添加剂等，浪费了许多潜在资源。而且有机物处理不效果较差，废弃油基泥浆经固化后一般体积增容比较明显，若不及时加以利用或处理，将占用更大的存储空间。

一种油气页岩气钻采泥浆无害资源处理方法，方法步骤如下，

步骤一、抽取钻采时产生的泥浆；

步骤二、在搅拌设备7内加入Fe2+和H2O2的Fenton试剂，氧化降解泥浆中的有机污染物；废弃油基泥浆中还含有大量的基础油、有机物等其他泥浆添加剂以及一些有毒物质如胶质、沥青质等，很难被微生物降解，因此采用Fe2+和H2O2的Fenton试剂氧化降解泥浆中的有机污染物，同时减少了泥浆体积，减少其固化后的体积增容；

步骤三、然后通过过滤设备8进行泥浆中大颗粒物质的分离；

步骤四、将大颗粒物质直接输送至石料制备设备6，

步骤五、剩余泥浆输送至均化机进行均化，并进行调质处理整体其粘度；采用膨润土进行调质处理，均化后的泥浆粘度为80-95mPa·s，碳化后的效果最佳；

步骤六、在碳化设备3内进行碳化处理，产生的烟气输入油气回收设备5，产生的碳渣通过碳渣回收设备4输送至石料制备装置制备石料；所述油气回收设备5产生的不凝气直接排放，凝聚的油、液进行回收利用；所述石料采用碳渣与过滤出的大颗粒物质按比例混合，加入助剂，压制石化成型。制备的石材抗弯强度在6.2MPa～7.8MPa，强度极高，使用范围很广。

采用油基泥浆有毒有害离子在固化剂(助剂)的阳离子沉淀剂和阴离子沉淀剂的作用下，形成稳定的固定态，混合浆体迅速稠化、凝胶；废弃油基泥浆中的污染物、沉淀物等在吸附剂的作用下被处理团块包裹、封闭；最终形成具有一定强度的固化体，固化体中的钙矾石对其有很好的骨架作用，增强了固化物的结构强度。因此，废弃油基泥浆经固化后形成的稳定固化物不仅能够有效阻止其中有害物的泄漏、扩散，还能用作建材等，实现废物利用。

本实用新型废弃油基泥浆最后经固化处理后，其中的钻屑、泥渣等固体成分以及有机物、重金属盐等有害成分被固定、封闭，有效防止了废弃油基泥浆的泄漏和流失，防止了对生态坏境的污染，废弃油基泥浆固化后的浸出液，水质清澈，溶出物极少，达到了国家污水排放2级标准。采用自由羟基氧化技术、以及碳化技术，大大降低了废弃油基泥浆体积，以及有机污染物，回收物的体积增容大幅度降低，极大的减少了所需占用的存储空间，便于处理利用。

以上对本实用新型所提供的一种油气页岩气钻采泥浆无害资源处理系统进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。