含油钻屑离心—热洗法处理技术研究

李世勇 , 张新发 , 徐 军

(1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 ， 陕西 西安 710018 ；2.川庆钻探工程有限公司 钻采工程技术研究院 ， 陕西 西安 710018)

含油钻屑离心—热洗法处理技术研究

李世勇1,2, 张新发1,2, 徐 军1,2

(1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 ， 陕西 西安 710018 ；2.川庆钻探工程有限公司 钻采工程技术研究院 ， 陕西 西安 710018)

针对壳牌四川金秋项目钻井过程中，使用油基钻井液产生大量的固体废弃物即含油钻屑，无法安全排放的问题，对XX1、XX2、XX3和JH3井钻井过程中产生的固体废弃物进行分析,得出废弃物含油均大于15%。通过离心机将固体废弃物中液体回收，回收后的液相可循环利用，对回收的固体加入洗液进行热洗，经甩干机后可使钻屑含油降至0.92%，解决了固体废弃物无法排放的问题。

油基钻井液 ； 固体废弃物 ； 含油量 ； 热洗处理

0 前言

随着石油钻井开发难度的增加，如钻复杂的页岩、高温深井、生产层的钻进和取芯、含H2S和CO2的地层等，由于油基泥浆抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小，广泛运用在各类钻井平台[1-3]。油基钻井液大量使用在海上平台、人工岛上以及陆地钻井作业越来越多，但是在使用油基钻井液的过程中会产生大量固体废弃物，若其中含有带有毒素的芳香烃，所含芳香烃的量越多，毒性越大。其中含有的油类、盐类、及有机硫化物和有机磷化物等污染物，在很长时间内都难以分解，对环境污染严重，产生极大的危害[4-7]。2011年，我国“渤海蓬莱油田溢油事故”主要泄漏的就是油基钻井液。

1 概述

1.1 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(美国禁用)等方法，其中由阿莫科(Amoco)生产公司研制的热处理(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，但是其投资较大，处理成本很高[4]。

国内处理案例较少，一般采用填埋、焚烧或回注地层的方法，这几种处理方法还存在难度大、处理费用高等缺点，同时留下了潜在的污染隐患，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[8-12]。

1.2 离心—热洗法处理流程

“离心—热洗”技术主要是通过离心法先回收废钻屑中大部分液体，液体经过调配后循环利用，离心后的固相含油在10%以下，含油固相在高温下配合高效表面活性剂进行加热翻滚、热洗、热甩干等程序后，使固相含油量<1.0%，达到废物排放控制指标[13-14]。

图1 含油钻屑处理流程

2 检测分析

2.1 含油钻屑分析

室内对XX1井、XX3井、XX2井和JH3井不同井段含油钻屑成分分析，依据国标《水质石油类和动植物油的测定红外光度法》，仪器为北京华夏科创仪器技术有限公司的OIL-510型红外分光测油仪进行含油测定。

由表1可知，使用油基钻井液钻井过程中排放的废弃物钻屑中，钻屑含油量平均为16.19%，含水为8.63%，固相平均含量为75.19%。

表1 钻屑中油水含量分析

2.2 离心处理

对钻井过程中产生的废弃钻屑进行离心实验，离心后将大部分油基钻井液回收。不同时间不同转速离心后，根据回收的液相体积，确定最佳时间和转速。

取足量现场排放的废弃含油钻屑，在搅拌器中搅拌均匀后，取50 g进行离心分离实验，时间分别为5、10、15 min，转速分别为1 500、2 000、2 500和3 000 r/min下离心，各实验数据见表2。

表2 离心分离试验数据

从表2对比分析可得，在2 500 r/min时，在时间10、15、20 min内油基钻井液回收率的平均值为74.98%，固相含油率均在8.0%左右。从能耗和处理量上考虑，优选转速2 500 r/min下，离心时间10 min为最佳处理条件。

2.3 回收后液相重新配液后性能测试

在离心机转速为2 500 r/min时，离心时间10 min后，回收含油液体，再对含油液体加入适量水、乳化剂、有机膨润土、提黏剂等药剂调配搅拌后测其各项指标，具体指标见表3。

表3 油基钻井液性能指标测试

由表3可以看出，含油钻屑离心后的回收液，经补充药剂调配后各性能指标同现场用油基钻井液指标相近，性能稳定，满足现场钻井要求。

2.4 热洗处理实验

室内通过试验筛选出合适的热洗液，用此热洗液冲洗钻屑[10,16]。取离心后回收的含油钻屑200 g加入到500 mL、耐温200 ℃及耐压3.6 MPa的陈化釜中，加入适量热洗液后，分别在65、70、75、80 ℃条件下热洗120 min，热洗后，再对下层岩屑经甩干机、烘箱烘干，使其质量恒定测其含油量，同一条件下进行两组实验，数据见表4[6]。

表4 热洗甩干后测其含油量

由表4可以看出，当温度>65 ℃时，钻屑含油率均<1.0%，洗液均变黑，钻屑中大部分油被去除，在80 ℃时，钻屑含油率最低为0.92%，处理过程中可将温度控制在75 ℃以上，处理后的钻屑可满足现场排放要求。

3 结论

针对壳牌四川用油基钻井液产生的固相废弃物，实验后确定离心转速为2 500 r/min，时间为10 min，离心处理后，热洗温度控制在80 ℃，固相含油最低为0.92%。采用离心、热解洗、甩干等处理方法，形成了一种室内废物处理技术。回收的油基钻井液重新调配后,各指标均符合循环利用要求。

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Study on Centrifugal Heat Washing Technology of Solid Waste of Oil-based Drilling Fluid

LI Shiyong1,2, ZHANG Xinfa1,2, XU Jun1,2

(1.Low Permeability Oil and Gas Field Exploration and National Enqineering Laboratory , Xi′an 710018 , China ; 2.Drilling Enqineering Institute of Technology , CNNP Chuanqing Drilling Engineering Co.Ltd , Xi′an 710018 , China)

A large amounts of solid waste emissions is produced using oil-based drilling fluid in the well drilling process in Sichuan Shell Jingqiu project.The solid waste oil content which from well XX1、XX2、XX3 and JH3 drilling process,are all more than 15%. Recycling the liquid from solid waste through centrifuge,after recycling the liquid can be reused.The solid oil content can down to 0.92% after adding the lavage fluid and drying by the centrifuger, and the solid waste emissions can meet the standard requirements,solve the problem of solid waster cannot emisson.

oil-based drilling fluid ; solid waste ; oil content ; thermal washing process

2016-12-08

李世勇(1982-)，男，工程师，从事油气田环境保护、油田化学及油田水处理方面研究工作，电话：029-86594975，E-mail：shiyong566@cnpc.com.cn。

TE925.1

A

1003-3467(2017)03-0023-03