CN105154124A - 一种采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法，包括以下步骤：(1)含油钻屑的清洗和分离：将含油钻屑加入到等质量的开关型溶剂中，恒温振荡30分钟，离心分离得到处理液及残渣，将残渣经过浓度0.5mol/L的NaOH水溶液冲洗并自然风干；(2)处理液分离：向处理液中加入NaOH水溶液，分离油相和水相；(3)回收溶剂：向步骤(2)得到的水相中加入盐酸，充分反应，羧酸盐质子化后变为疏水溶剂，待水相和溶剂相清晰分层后再次分离两相，得到上相开关型溶剂。本发明采用开关型溶剂作为处理剂，对含油钻屑进行处理分离，反应条件温和，常温常压下进行，且溶剂可回收重复利用，可大大降低成本，实现对含油钻屑的经济有效无害化处理。

Description

一种采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法

技术领域

本发明涉及一种采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法，属于石油化工排放物处理技术领域。

背景技术

钻井过程中使用油基钻井液会产生大量含油钻屑，对于含油钻屑，应先回收，经处理达标后再排放或直接通过研磨回注到安全地层。油基钻屑因含油类、重金属、有机物等污染物，属于国家危险废物，若不经处理就直接排放，将会对周边生态环境造成严重危害。同时，油基钻屑的含油率高达10-30％，应该再次回收利用。

目前油基钻屑处理技术主要有回注地层或安全填埋法、焚烧法、热处理法和超临界流体萃取法等。回注地层或安全填埋都无法回收所含的矿物油，造成资源的极大浪费，同时存在污染隐患；热处理、超临界流体萃取等油基钻屑处理方法工艺复杂，运行成本一般油田企业难以承受。相比其他油基钻屑处理技术，溶剂萃取相对简单，但是通常工业上溶剂的分离需要用到蒸馏或精馏，而这需要加热。因此我们有必要寻找其他途径从产品中分离溶剂，从而无需蒸馏，节省能源。

CN103111086A公开了一种《浸取钻屑中油分的溶剂及浸取方法》，所用溶剂为卤代烃类，其所述的油分和溶剂要通过蒸馏的方法回收，耗费大量能量；CN104804759A公开了《一种油基钻屑处理方法》，该方法采用开/关型含氮溶剂分离处理油基钻屑，虽然该溶剂对油基钻屑中的矿物油类分离能力好，油回收率高，但是含氮溶剂的逆过程需要加热较长时间才能较好的分离，加热过程易造成能源浪费及溶剂损失；CN104830364A公开了《油基钻屑的油组分混合物的回收工艺》，该油基钻屑的油组分混合物的回收工艺需要对油基钻屑进行加热至预定温度以对吸附在油基钻屑中的油组分混合物进行热解吸附得到气相油组分混合物，进而冷凝以对液相油水混合物进行回收，该方法耗费能源，工艺复杂，缺乏经济可行性；CN102888215A公开了《一种油基钻井液含油钻屑除油剂及制备方法》，该方法为表面活性剂洗涤分离技术，存在配方复杂、废水中表面活性剂残留等问题；李学庆，杨金荣等在《钻井液与完井液》“油基钻井液含油钻屑无害化处理技术”一文中将甩干机机械除油处理工艺、高效除油剂化学处理技术和石油微生物处理等3种除油处理技术结合在一起进行含油钻屑的处理，虽然实现了对含油钻屑的无害化处理，但是操作复杂；因此我们考虑应用一种具有较好的酸碱开关型溶剂，处理含油钻屑后，加入NaOH水溶液，处理剂变成羧酸盐而溶于水，实现油相的分离回收；向分离的水溶液中加入盐酸，羧酸盐变为油溶性羧酸自水相中分离从而可以回收利用。

本发明针对现有技术的不足，提供一种高效、廉价、易回收的含油钻屑处理技术实现对含油钻屑的无害化处理，并高效回收钻屑中油分的处理方法，以期待解决现有技术中含油钻屑处理技术能耗高，回收油效率低，处理周期长，处理价格高等问题。

发明内容

为了克服现有含油钻屑处理技术的不足，本发明提供一种溶剂可回收重复利用、成本低的采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法。

本发明的采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法，包括以下步骤：

(1)含油钻屑的清洗和分离：将含油钻屑加入到等质量的开关型溶剂中，恒温振荡30分钟，离心分离得到处理液及残渣，将残渣经过浓度0.5mol/L的NaOH水溶液冲洗并自然风干；

所述离心分离重复两次。

所述开关型溶剂为正己酸、正庚酸、异庚酸、正辛酸、异辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸或异癸酸等短链羧酸。

(2)处理液分离：向处理液中加入NaOH水溶液，分离油相和水相；

具体过程是称取与处理液等摩尔量的NaOH溶于与处理液等体积的水中，并将该NaOH水溶液与处理液混溶，待充分反应后，水相和油相清晰分层，分离基础油和水相。

(3)回收溶剂：向步骤(2)得到的水相中加入盐酸，充分反应，羧酸盐质子化后变为疏水溶剂，待水相和溶剂相清晰分层后再次分离两相，得到上相开关型溶剂；

本发明采用开关型溶剂作为处理剂，对含油钻屑进行处理分离。与现有含油钻屑处理方法相比，反应条件温和，常温常压下进行，且溶剂可回收重复利用，可大大降低成本。

本发明适用于多种含油钻屑处理以及基础油、溶剂的回收，溶剂回收率在90-96％之间，基础油回收率在70-85％之间，清洗后钻屑残油量在0.21-1.24％之间，达到GB4914-2008中规定的排放标准，实现对含油钻屑的经济有效无害化处理。

附图说明

图1是本发明采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法的流程示意图。

图2是采用本发明方法对含油钻屑处理前与处理后的对比图。

具体实施方式

实施例1

图1给出了本发明采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法的流程，具体步骤如下：

(1)预处理

将钻屑于烘箱中80℃条件下放置24h烘干，取出后与矿物油(Marcol52)均匀混合，放入老化罐中，在160℃下热滚24h，取出后室温风干12h，得到含油钻屑，用红外测油仪测定初始含油率(具体操作步骤参见GB4914-2008)；

(2)含油钻屑的清洗和分离

取含油钻屑加入到等质量的己酸中恒温振荡30min，离心分离出残渣和处理液，再重复该操作两次，将处理液一并倒入烧杯中，将残渣经过浓度0.5mol/L的NaOH水溶液冲洗并自然风干；

(3)除油率的测定

将处理后的固体残渣用CCl₄萃取三次并转移到烧杯中，经无水硫酸钠处理除去水，将萃取液转移至容量瓶定容，选用红外测油仪进行含油量测定，测定步骤参照GB4914-2008。

(4)处理液分离

具体过程是称取与处理液等摩尔量的NaOH溶于与处理液等体积的水中，并将该NaOH水溶液与处理液混溶，待充分反应后，水相和油相清晰分层，分离基础油和水相。

(5)回收溶剂

向步骤(4)得到的水相中加入盐酸，充分反应，羧酸盐质子化后变为疏水溶剂，待水相和溶剂相清晰分层后再次分离两相，得到己酸，按以下公式计算己酸回收率；

溶剂回收率％＝(回收溶剂的质量/溶剂的质量)×100％

本实施例含油钻屑处理及回收效果

由上表看出处理前含油率为15％，符合报道含油钻屑介于10-30％之间。用己酸处理后含油率降低到0.75％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时己酸溶剂回收率达到96％，基础油回收率达85％，真正实现对含油钻屑的经济有效无害化处理。

本实施例对含油钻屑处理前与处理后的对比如图2所示，左侧为处理前的含油钻屑，右侧为处理后的含油钻屑。

实施例2

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的庚酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用庚酸处理后含油率降低到0.85％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时庚酸溶剂回收率达到95％，基础油回收率达83％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例3

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的异庚酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用异庚酸处理后含油率降低到0.90％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时异庚酸溶剂回收率达到94％，基础油回收率达82％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例4

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的辛酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用辛酸处理后含油率降低到1.24％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时辛酸溶剂回收率达到92％，基础油回收率达82％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例5

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的异辛酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用异辛酸处理后含油率降低到1.05％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时异辛酸溶剂回收率达到92％，基础油回收率达82％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例6

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的壬酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用壬酸处理后含油率降低到1.12％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时壬酸溶剂回收率达到92％，由于羧酸型溶剂碳链增长，当碳数大于8后具有一定的乳化效果，因此基础油回收率降低到73％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例7

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的异壬酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用异壬酸处理后含油率降低到1.02％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时异壬酸溶剂回收率达到93％，基础油回收率为72％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例8

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的癸酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用癸酸处理后含油率降低到1.23％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时癸酸溶剂回收率达到92％，基础油回收率为71％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例9

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含矿物油(Marcol52)钻屑与等质量的异癸酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为15.0％，用异癸酸处理后含油率降低到1.20％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时异癸酸溶剂回收率达到94％，基础油回收率为72％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例10

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含气制油钻屑与等质量的己酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为20.5％，用己酸处理后含油率降低到0.82％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时己酸溶剂回收率达到96％，基础油回收率达85％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

实施例11

方法如实施例1所述，所不同的是：

取经预处理后含生物柴油钻屑与等质量的己酸溶剂混溶，分离出处理液与残渣。溶剂处理前含油率为10.0％，用辛酸处理后含油率降低到0.23％，达到GB4914-2008中规定的排放标准，同时己酸溶剂回收率达到95％，基础油回收率达84％。

本实施例含油钻屑处理及回收效果

Claims (3)

1.一种采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)含油钻屑的清洗和分离：将含油钻屑加入到等质量的开关型溶剂中，恒温振荡30分钟，离心分离得到处理液及残渣，将残渣经过浓度0.5mol/L的NaOH水溶液冲洗并自然风干；

(2)处理液分离：向处理液中加入NaOH水溶液，分离油相和水相；

(3)回收溶剂：向步骤(2)得到的水相中加入盐酸，充分反应，羧酸盐质子化后变为疏水溶剂，待水相和溶剂相清晰分层后再次分离两相，得到上相开关型溶剂。

2.根据权利要求1所述的采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法，其特征是，所述开关型溶剂为正己酸、正庚酸、异庚酸、正辛酸、异辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸或异癸酸。

3.根据权利要求1所述的采用开关型溶剂处理含油钻屑的方法，其特征是，所述步骤(2)处理液分离的具体过程是称取与处理液等摩尔量的NaOH溶于与处理液等体积的水中，并将该NaOH水溶液与处理液混溶，待充分反应后，水相和油相清晰分层，分离基础油和水相。