CN104624608B - 页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气勘探领域，具体而言，涉及一种页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，包括以下步骤：a、利用特种压滤机对页岩气钻井产生的油基固废进行压滤处理，回收其中的油；b、将回收的所述油回用于调配页岩气钻井所用的油基泥浆中；将脱油后的油基渣泥固化处理后再利用或者直接填埋，通过该方法能够对油基固废进行综合有效处理，回收利用，不仅能够防止不能被合理处理的油基固废污染环境，而且还能够废物回收再利用，真正意义上达到了节能减排的目的。

Description

页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法

技术领域

本发明涉及天然气勘探领域，具体而言，涉及一种页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法。

背景技术

页岩气(shale gas)是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，与“煤层气”、“致密气”同属一类。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。

页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态(大约50％)存在于裂缝、孔隙及其它储集空间。

以吸附状态(大约50％)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。

页岩亦属致密岩石，故也可归入致密气层气。它起始于阿巴拉契亚盆地的泥盆系页岩，为暗褐色和黑色，富有机质，可大量生气。储集空间以裂缝为主并可以吸附气和水溶气形式赋存，为低(负)压、低饱和度(30％左右)，因而为低产。但在裂缝发育带可获较高产量，井下爆炸和压裂等改造措施效果也好。

页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。

在页岩气勘探钻井过程中，为了获得更多的页岩气，往往在钻达目的层——页岩层位时要采取水平钻井，而为了在水平层实现快速安全钻井，保护油气层，往往钻井过程中要使用油基泥浆进行钻井，国内油基泥浆主要采用柴油或白油作为基础油加入其它添加剂配置而成，由于油基泥浆的使用，进而会造成油基固废的产生，这些固废中一部份主要为掏泥浆罐而形成油基渣泥，一部份为油基钻屑，一个单井油基固废产生量约350立方米左右，一个井组(一般5—7口井)将产生2000—2500立方左右的油基固废，其中油基渣泥占总油基固废量的20—30％，其含油量比油基钻屑高得多，达30—60％不等，环境危害性更大，处理难度更高，这已成为页岩气钻井环境保护工作的难题，不仅油基渣泥国家把它列入了“危废”进行管理，而且按现行固化处理对其处置，由于其含油量较高，是不能直接进行固化处置的，也无法实现固化处置，同时，直接处置也不符合国家规定。

而且，如果采用离心方式油基固废其进行处理，由于油基渣泥中的油主要是被包裹在渣泥中，渣泥颗粒表面粘附的较少，不仅油难以被离心脱除，同时处理成本也高，并且离心渣泥被粘附在离心机上，也难以清除；如果采用常规的污泥脱水的压滤处理方式对其进行处理，不论采用板式、还是框式或带式压滤，压滤效果都不好，同时，压滤渣泥粘附滤布上，清除也十分困难。

所以，目前本领域对于页岩气钻井作业产生的废弃油基固废的有效处理仍然是的一项技术难题，有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是针对页岩气勘探钻井作业产生的油基固废，包括油基渣泥和油基钻屑，开发了一种机械物理法对页岩气钻井产生的油基固废进行回收和利用的方法，油基固废中所含的油能够被压滤回收用于调配油基泥浆，而脱除油后的油基渣泥和油基钻屑因为其含油量均很低，可以将其直接固化处理后用于路基材料中，或者将其填埋，也不会对环境造成污染。

通过该方法能够对油基固废进行综合有效处理，回收利用，不仅能够防止不能被合理处理的油基固废污染环境，而且还能够废物回收再利用，真正意义上达到了节能减排的目的。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，包括以下步骤：

a、利用特种压滤机对页岩气钻井产生的油基固废进行压滤处理，回收其中的油；

b、将回收的所述油回用于调配页岩气钻井所用的油基泥浆中；将脱油后的油基固废固化处理后直接填埋，或者回用于井场建设中。

本发明提供的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，通过机械物理法，将油基固废中的油基钻屑和油基渣泥分别压滤，脱油后回收其中的油用于页岩气钻井时使用油基泥浆中，而脱油后的油基钻屑和油基渣泥可以固化处理后，回用于井场建设中，或者将其直接填埋也不会对环境造成污染。

通过本发明提供的方法能够对油基固废进行综合有效处理，回收利用，不仅能够防止不能被合理处理的油基固废污染环境，而且还能够废物回收再利用，真正意义上达到了节能减排的目的。

同时，在脱油处理时，不需要添加任何辅助脱油化学添加剂，采用机械压滤分离原理，对油基固废进行物理方式压滤脱油，不仅不会造成二次污染，而且也不影响回收的油的性能，因此，压滤回收的油可以被直接用于调配钻井用的油基泥浆中，从而实现了真正意义上的变“废”为“宝”。

进一步地，步骤a中，所述特种压滤机为铸铁板框压滤机或者圆形板框高压厢式压滤机。

进一步地，步骤a中，所述压滤处理具体包括：

开启所述特种压滤机，加入待处理的油基固废进入特种压滤机的榨膛，榨膛内的榨螺旋转使油基固废不断向里推进，进行压榨。

进一步地，压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的压力为3.0—3.5Kpa，压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的压力为2.5—3.0Kpa。

进一步地，压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的榨螺的根圆直径为3.5-4.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm；

压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的榨螺的根圆直径为3.5-4.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm。

进一步地，压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的压榨温度为70-80℃；

压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的压榨温度为60-70℃。

进一步地，步骤b中，脱油后的所述油基钻屑和所述油基渣泥中的含油质量均≤1％。

进一步地，步骤b中，将脱油后的油基钻屑和油基渣泥固化处理，具体为：

将脱油后的所述油基钻屑制成免烧的页岩砖，或者固化处理为固体材料后回用于路基材料；

将脱油后的所述油基渣泥固化处理后直接填埋。

进一步地，步骤b中，将制成的所述固体材料回用于井场建设包括，用于路基材料中或者用于页岩气采输井站的围墙建设或者沟渠挡墙建设中。

进一步地，将制成的所述固体材料回用于路基材料中的同时，还需在所述路基材料的表面覆上加固层；所述加固层为水泥盖层或者沥清层。

本发明提供的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，处理量每天可达2—10吨(具体根据其产生量配置)，可满足正常页岩气钻井油基渣泥产生量的处理。如页岩气钻井时日产生量大于10吨，可配2—3台装置，以满足随钻处理要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)脱油处理时，不需要添加任何辅助的化学脱油添加剂，采用机械压滤分离原理对于油基固废进行脱油，不影响脱除的油的性能，回收的油可以被直接用于调配钻井用的油基泥浆中；

(2)可实现油基固废一次性脱油之后含油量≤1％，转化为一般的固体废物，后处理容易；

(3)脱油后的油基钻屑加适量水即可制成免烧制的页岩砖，可用于页岩气采输井站围墻建设或沟渠挡墻建设中；或者加适量水泥固化后用于井场附近的路基材料中，使用方便，成本低，有利于废弃物处理；

(4)脱油后的油基渣泥可直接进行固化填埋；

(5)处理装置的占地面积少，挪动方便，能够实现对油基固废的随钻处理，避免油基固废存放池的构建和临时存放的环境污染风险。

附图说明

图1为本发明提供的压滤处理工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，如图1所示，包括以下步骤：

a、利用特种压滤机对页岩气钻井产生的油基固废进行压滤处理，回收其中的油；

优选地，所述特种压滤机为铸铁板框压滤机或者圆形板框高压厢式压滤机。

特种压滤机是一种成熟机械设备，市场有成品供应。其主要由进料部分、齿轮箱部分、榨笼部分、榨螺部分、机架部分等部份构成。本方案中优选使用铸铁板框压滤机或者圆形板框高压厢式压滤机。其中，因为圆形板框高压厢式压滤机因为其容量和压力相对较大，效率较高，最佳地，选用所述圆形板框高压厢式压滤机。

优选地，在进行压滤处理时，具体包括：

开启所述特种压滤机，加入待处理的油基固废进入特种压滤机的榨膛，榨膛内的榨螺旋转使油基固废不断向里推进，进行压榨。

特种压滤机对油基固废处理的原理是：特种机械压滤机运转时，待处理的油泥渣泥从料斗进入榨膛，由榨螺旋转使油基渣泥不断向里推进，进行压榨。

一方面，由于油基渣泥在榨油机的榨膛内是在运动状态下进行的，在榨膛高压的条件下，油基渣泥和榨膛之间产生了很大的摩擦阻力，这样就能使油基渣泥微粒之间产生摩擦，造成相对运动。

另一方面，由于榨螺的根圆直径是逐渐增粗，螺距是逐渐减少的，因而当榨螺转动时，螺纹使劲，油基渣泥即能向前推进，又能向外翻转，同时靠近榨螺螺纹表面的油基渣泥还随着榨轴转动。这样在榨膛内的每个油基渣泥微粒都不是等速度，同方向运动，而是在微粒之间也存在着相对运动。由摩擦产生的热量又满足了榨油工艺操作上所必须的热量，有助于促使油基渣泥中油热变性，破坏了胶体，增加了塑性，同时也降低了原有的粘性容易析出油来，因而提高了榨油机的出油率，使油基渣泥中的油压榨出来，并从园排缝隙和条排缝隙流出。

优选地，压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的压力为3.0—3.5Kpa，压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的压力为2.5—3.0Kpa。

优选地，压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的榨螺的根圆直径为3.5-4.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm。

压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的榨螺的根圆直径为3.5-4.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm。

优选地，压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的压榨温度为70-80℃；

压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的压榨温度为60-70℃。

b、将回收的所述油回用于调配页岩气钻井所用的油基泥浆中；将脱油后的油基钻屑和油基固废固化处理后直接填埋、或者回用于路基材料。

其中，一次性脱油后的所述油基钻屑和所述油基渣泥中的含油质量均≤1％。而尤其油基钻屑脱油后，其含油质量甚至＜0.5％。

优选地，将脱油后的油基钻屑和油基渣泥固化处理，具体为：

将脱油后的所述油基钻屑制成免烧的页岩砖，或者固化处理为固体材料后回用于路基材料；

将脱油后的所述油基渣泥固化处理后直接填埋。

其中，因为油基钻屑中的含油量少，而固体物含量多，所以，可以在其中加适量水泥直接制成页岩砖用于页岩气采输井站围墙建设或沟渠挡墙建设中，或者其它的基地建设中。同时因为油基渣泥中的油含量较高，其渣滤脱油之后，其固体废物的含量较少，可以固化处理后直接填埋即可，而又因为其中的油含量较少，所以，直接填埋不仅便于固废的处理，而且不会对环境造成污染，同时固废处理的成本低。

优选地，步骤b中，将制成的所述固体材料回用于井场建设包括，用于路基材料中或者用于页岩气采输井站的围墙建设或者沟渠挡墙建设中。

优选地，将制成的所述固体材料回用于路基材料中的同时，还需在所述路基材料的表面覆上加固层。所述加固层为水泥盖层或者沥清层。

因为由脱油后的油基钻屑固化制成的固体材料，其过于粗糙，而且强度较低，所以，还需在其表面覆盖一层加固层。

覆盖的加固层使用常规的水泥盖层或者沥青层，或者其它适用的盖层均可。

本发明提供的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，通过机械物理法，将油基固废中的油基钻屑和油基渣泥分别压滤，脱油后回收其中的油用于页岩气钻井时使用油基泥浆中，而脱油后的油基钻屑和油基渣泥可以固化处理后，回由于路基材料中，或者用于岩气采输井站围墙建设或沟渠挡墙建设中，或者将其直接填埋也不会对环境造成污染。

通过本发明提供的方法能够对油基固废进行综合有效处理，回收利用，不仅能够防止不能被合理处理的油基固废污染环境，而且还能够废物回收再利用，真正意义上达到了节能减排的目的。

同时，在脱油处理时，不需要添加任何辅助脱油化学添加剂，采用机械压滤分离原理，对油基固废进行物理方式压滤脱油，不仅不会造成二次污染，而且也不影响回收的油的性能，因此，压滤回收的油可以被直接用于调配钻井用的油基泥浆中，从而实现了真正意义上的变“废”为“宝”。

本发明提供的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，处理量每天可达2—10吨(具体根据其产生量配置)，可满足正常页岩气钻井油基渣泥产生量的处理。如页岩气钻井时日产生量大于10吨，可配2—3台装置，以满足随钻处理要求。

实施例1

页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、利用特种压滤机对页岩气钻井产生的油基固废进行压滤处理，回收其中的油；

b、将回收的所述油回用于调配页岩气钻井所用的油基泥浆中；将脱油后的油基钻屑和油基渣泥固化处理后直接填埋、或者回用于路基材料。

实施例2

页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、开启圆形板框高压厢式压滤机，加入待处理的油基钻屑进入圆形板框高压厢式压滤机的榨膛，榨膛内的榨螺旋转使油基固废不断向里推进，进行压榨，回收其中的油；

其中，所述榨膛内的压力为3.5Kpa，设置所述榨膛内的榨螺的根圆直径为4.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm；所述榨膛内的压榨温度为80℃；脱油后的所述油基钻屑中的含油质量为0.7％；

b、将回收的所述油回用于调配页岩气钻井所用的油基泥浆中；将脱油后的油基钻屑加入适量水泥制成页岩砖，或者固化处理后制成固体材料直接用于井场附近的路基建设中，并在其表面覆盖一层水泥盖层。

实施例3

页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、开启圆形板框高压厢式压滤机，加入待处理的油基泥渣进入圆形板框高压厢式压滤机的榨膛，榨膛内的榨螺旋转使油基泥渣不断向里推进，进行压榨，回收其中的油；

其中，所述榨膛内的压力为3.0Kpa，设置所述榨膛内的榨螺的根圆直径为3.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm；所述榨膛内的压榨温度为60℃；脱油后的所述油基钻屑中的含油质量为0.9％；

b、将回收的所述油回用于调配页岩气钻井所用的油基泥浆中；将脱油后的油基泥渣固化处理后直接填埋。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、利用特种压滤机对页岩气钻井产生的油基固废中的油基钻屑和油基渣泥分别进行压滤处理，回收其中的油；

b、将回收的所述油回用于调配页岩气钻井所用的油基泥浆中；将脱油后的所述油基钻屑制成免烧的页岩砖，或者固化处理为固体材料后回用于路基材料；将脱油后的所述油基渣泥固化处理后直接填埋。

2.根据权利要求1所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

步骤a中，所述特种压滤机为铸铁板框压滤机或者圆形板框高压厢式压滤机。

3.根据权利要求1所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

步骤a中，所述压滤处理具体包括：

开启所述特种压滤机，加入待处理的油基固废进入特种压滤机的榨膛，榨膛内的榨螺旋转使油基固废不断向里推进，进行压榨。

4.根据权利要求3所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的压力为3.0—3.5Kpa，压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的压力为2.5—3.0Kpa。

5.根据权利要求3所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的榨螺的根圆直径为3.5-4.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm；

压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的榨螺的根圆直径为3.5-4.5cm；所述榨螺的螺距为1.80cm。

6.根据权利要求3所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

压榨所述油基钻屑时，所述榨膛内的压榨温度为70-80℃；

压榨所述油基渣泥时，所述榨膛内的压榨温度为60-70℃。

7.根据权利要求1所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

步骤b中，脱油后的所述油基钻屑和所述油基渣泥中的含油质量均≤1％。

8.根据权利要求1所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

步骤b中，将制成的所述固体材料的再利用包括，用于路基材料中，或者用于页岩气采输井站的围墙建设，或者沟渠挡墙建设中。

9.根据权利要求8所述的页岩气钻井产生的油基固废的回收和利用方法，其特征在于：

所述用于路基材料中的同时，在所述路基材料的表面还需覆上加固层；所述加固层为水泥盖层或者沥清层。