含油钻屑热解析处理技术研究

１ 前言

随着页岩气的大规模开发，油基钻井液被越来越广 泛的应用，但是在使用油基钻井液的过程中会产生大量固体废弃物，若大规模任意排放，会产生带有毒素的芳 香烃，所含芳香烃的量越多，毒性越大。其含有油类、盐 类、有机硫化物和有机磷化物等污染物，它 们在很长时间内都难以分解，对环境影响严重，产生极大的危害，目前大量含油钻屑达不到无害化处理，进行填埋，环境危害巨大。

２ 概述

２．１ 现状分析
油基钻井液废物处理技术薄弱，配 套 技 术 匮 乏，目前国际上对含油钻屑的处理一般采用集中处理，有热分 离技术、脱油净化深埋、生物降解、焚烧法和回注地层等 方法进行处理，其中 热 处 理（蒸 馏）法，可将含油钻屑中 岩屑、油和水分离回收，处理后的钻屑含油量大大减少可直接排放，但是其投资成本较大，处理成本很高。
国内处理案例较少，一 般采用填埋、焚烧、微波、电磁、热洗或回注地层的方法，这几种处理方法还存在 难度大、处理费用高、处理不均匀等缺点，同时留下了潜 在的污染隐患，还浪费了大量的基础油等资源，并 不 适 用于规模化推广应用，因此寻找一种经济有效的含油钻 屑处理与资源化再利用技术对保护环境、节约资源及企 业的可持续发展都有重要意义。

２．２ 热解析处理技术
２．２．１ 热解析技术概述 热解析处理技术是新兴的油基钻屑处理技术。该 技术是将含油钻屑加入到热解析分离器中，在分离器中 含油钻屑高速旋转翻滚，使含油钻屑迅速升温，直 至 温 度达到大部分液体（油和水）的蒸发点，保持这一温度直至所有的污染物都蒸发，使油水蒸发并进行冷凝分离收 集，剩余的钻屑含油量大大减少可直接排放。
２．２．２ 处理流程 如图１所示，该流程主要是对振动筛出来的含油钻 屑进入预处理罐中，在热解析分离系统中，使 油 水 蒸 发 并进入一级冷凝和二级冷凝罐，乳化液进入回收罐，固 相通过螺旋输料螺旋外输，使固相含油量小于１．０％， 达到废物排放控制指标。

３ 检测分析

３．１ 含油钻屑组分分析
室内通过上海昌吉SYD-8929A原油水含量试验器对１井、２ 井和３井的含油钻屑，进 行 含 油 测 定，用四氯化碳萃取 水中的油类物质，测定总萃取物，然后将萃取液用硅酸镁 吸附，去除动、植物油等极性物质后，测定石油类。可以得出，使用油基钻井液钻井过程中排放 的含油钻屑中，钻屑含油量最 高 为２３．３％，含 水 最 高 为 ２４．５％，固相含 量 最 高 为７４．０％。该区域含油钻屑主 要由合成剂、水、岩屑及少量添加剂组成，依据室内检测 和现场测试情况，钻屑含 油 约 为１７．７％～２３．３％，含 水 约为 ８．３％ ～２４．５％，固相岩屑及其它约为 ５５％ ～７４％。

３．２ 合成基沸程测
室内通过全自动沸程测定仪 （温 度 范 围：０～４００ ℃），对现场配置油基钻屑用合成基进行蒸馏测定，其不 同批次测定结果。

４ 技术运用

４．１ 处理流程
钻屑经过筛除杂物及大颗粒后，将钻屑泵至预处理 罐中。为了增加高固相含油钻屑具有一定的流动性，在 预处理罐进行初步预热，并搅拌均匀后由进料泵进入热 解析分离器内，在分 离 器 里 完 成 油、水和岩屑的分离过 程，液相吸热挥发的油和水形成油气进入到一级冷凝和 二级冷凝分离器，回收后的液相继续配制油基钻井液； 固相钻屑通过分离器下部的出料口进入到螺旋输送器， 输送至安全地点进行统一处理。

４．２ 现场生产
现场生产过程中，处 理 时 间 在６～１２ｍｉｎ之 间，处 理温度原则上低 于３１５ ℃，处 理 量 为１．０～１．５ｔ／ｈ，在 该参数下，设备运行 生 产，检测处理后钻屑含油量均低 于１．０％，满足相关标准要求。对现场生产过程中， 部分时间段的参数及处理后结果如表４所示。 通过现场实验确定了油基钻屑处理参数，确定处理 温度为３００～３３０ ℃，处 理 时 间 为１０ｍｉｎ左 右，最 佳 处 理量为１．３ｔ／ｈ，在此参数下处理后钻屑含油量及回收 油固含量均满足设计要求。

４．３ 处理后结果检测
确定处理温度为３００ ～３３０ ℃，处理时 间 为１０～１２ ｍｉｎ，最 佳 处 理 量 为１．３ ｔ／ｈ，最大处理量可 达１．５ｔ／ｈ，处理后钻屑含油量最低 可达０．１４％，该技术具有处理彻底、无 二 次 污 染、处 理 周期短、效 率 高 的 特 点。处理后的固相含油量均小于 １．０％，满足填埋指标要求，回收的基础液性能满足再次 配制油基钻井液要求。室内对回 收 液 体，加 入 适 量 水、乳 化 剂、有 机 膨 润 土、提粘剂及合成基等药剂，重新配制油基钻井液，搅拌 后测性能指标室内对回 收 液 体，加 入 适 量 水、乳 化 剂、有 机 膨 润 土、提粘剂及合成基等药剂，重新配制油基钻井液，搅拌 后测性能指标.

５ 结论

针对威远页岩气示范区含油钻屑难处理处理等问 题，开展了含油钻屑热解析处理技术现场试验，形成了含油钻屑热解析处理工艺技术。确定处理温度为３００ ～３３０ ℃，处理时 间 为１０～１２ ｍｉｎ，最 佳 处 理 量 为１．３ ｔ／ｈ，最大处理量可 达１．５ｔ／ｈ，处理后钻屑含油量最低 可达０．１４％，该技术具有处理彻底、无 二 次 污 染、处 理 周期短、效 率 高 的 特 点。处理后的固相含油量均小于 １．０％，满足填埋指标要求，回收的基础液性能满足再次 配制油基钻井液要求。