CN110845099A - 一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法 - Google Patents

Abstract

一种处理混有油基式润滑剂(Oil Base Drilling Fluid)的钻井油泥的方法，包括是选择性使用的油泥均质化步骤、一旋流三相分离步骤、一石油气氧化焚毁步骤、一液态触媒萃取步骤、一液态触媒回收步骤，其中于该旋流三相分离步骤所产生的油品回收至回收油暂存槽以便后送至原油槽供销售，废气则导入该石油气氧化焚毁步骤进行氧化焚毁，于该液态触媒萃取步骤所产生的固体废弃物则可直接掩埋或加以固化再利用；于该液态触媒萃取步骤所产出的原油及液态触媒混合物则先送入混合液暂存槽，等待送入后段的液态触媒回收步骤将液态触媒回收循环再利用。

Description

一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法

技术领域

本发明涉及一种处理钻井油泥的方法，特别是指一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法。

背景技术

针对所生产的碳氢化合物型态所钻探的深井通常被分类为“油井”(Oil Well)或气井(Gas Well)两种；而在钻井工程进行中为使钻头与地表保持润滑，避免钻头磨损过快，大多会在钻头上喷洒润滑剂，(Drilling fluid)，而使用最广泛的润滑剂则为油基式润滑剂(Oil Base Drilling Fluid例如Shell Saralin V815)；此外，由于井口所处位置皆是古老地层，因此，地层中也含有大量高龄土、伊利石、蒙脱石、以及绿泥石等矿物质；除此之外，由于钻井作业中要设法避免井壁坍塌，因此作业中还会在钻井过程中加入重晶石粉(Barite)，甚至黄原胶(Xanthan Gum)等助剂，因此产自油井钻井工程的油泥其成份至为复杂自不在话下；而有关油泥组成份分方面，就平均值而言，谱自油井中产出的钻井油泥，其固体物含量约为6~8%，含水率约为60~85%，含油率约为10~30%，然其实际成份则视油田所在地以及钻井的工法的实际执行情况而定。

目前，于市面上，处理钻井油泥的工法有多种，较为常见且用于处理含油基式润滑剂的钻井油泥的工法则包括1).热化学处理法、2).焚烧法3).热裂解法、以及4).溶剂萃取法，兹分述如下：

1).热化学法：顾名思义，热化学法是在油泥中搀入化学品，且将油泥加热后使油泥产生化学反应，以使油、水、固体物分离的工法；但由于以此一工法处理后的固体废弃物其含油量高达2%，且属于易溶出(Leachable)的油，易造成二次污染；

2).焚烧法：是直接将油泥投入焚化炉中销毁的工法，但此一工法会造成空气污染问题，则属必然；

3).热裂解法(Pyrolysis)：其主要的核心技术是使用可旋转的间接式加热炉(RotaryKiln)对油泥以550℃以上的高温间接加热，使油泥中的油、水蒸发，再经过冷凝器回收，达到油、水、固体物分离的目的；然此一工法对于含水率高的油泥而言，直接对炉体内的油泥直接加热，于550℃高温下，水、油、油基式润滑剂等物料会产生共沸现象，也会一起蒸发；之后，回收油中会含有大量废水，废水中也会含有大量废油及油基润滑剂，因此，或需使用第二次甚至第三次蒸馏分离步骤，或者需于蒸馏回收塔分段设置多段式的回流蒸馏机构将无可避免；且由于使用热裂解法需采用低氧间接氧化方式，以免于作业时产生安全问题，裂解过程中也必须采取批次进料设计，因此作业成本偏高及控制系统复杂则是此一工法的共同问题。

4).溶剂萃取法:此一工法的技术核心是采用亲油性的萃取剂加入油泥中，经过充份的均质化之后，使亲油性的溶剂将油自油泥中分离出来；此一工法可以将油泥中的固体废弃物中大部分的碳氢化合物游离出来，使固体废弃物的含油量低至0.3%以下，达到高环保标标准的要求；但其症结问题是，由于萃取剂价格很高(平均单价为每公升16至30美元)对处理钻井时所产出以仟公斤(1000kg)或MT计的大量油泥而言，这是一个难以被商业化应用的工法。因此，虽然市面上已有上述多种工法，但于实务上，碍于成本考虑，大多数的做法则多是以工法较为简易、设备单纯、且操作成本也较低的工法做为考虑，而在政府的环保法令许可范围内进行钻井油泥的处理。因此，在油井作业现场，较为常见的工法则是以旋流式分离机(Cyclone Separator)在作业现场对油泥做简单的固液分离，之后，再将脱除的液体送入原油沉淀槽进行重力分离；或是采取可以处理固体/液体/气体的梯级式三相分离装置(Multi-staged 3-Phase Separator)对油泥中的固体、液体、及气体进行三相分离，之后，再将分离出来的原油送至沉淀槽做重力分离，气体则加以回收，废水则循环利用或送入废水处理厂。

但有如前述，由于钻井油泥成份复杂，不仅含有原油、高龄土、伊利石、泥浆、砂石、重晶石粉、油基式的润滑剂、部分甚至含有黄原胶，因此，钻井所排出的油泥成份复杂且结构坚实，单纯以旋流式离心分离( Hydro Cyclone)或梯级式三相分离装置无法将深藏在固体废弃物中的碳氢化合物包括石蜡及沥青质完全清除。因此，虽然做过固/液分离步骤，但固体废弃物中的含油量仍高达2~3%，有些甚至高达到5~6%，这种固体废弃物一旦以掩埋(Landfill)方式处理，则其中的碳氢化合物恐会形成渗漏现象(Leaching)而造成土壤的污染，而如果渗漏总量增加，则或进一步造成污染水源或造成安全事件，甚至造成大气污染。

因此，如果法令要求业者对这些残存的固体废弃物必须做终极处理，则目前，业者的选择是只能以“焚烧法”进行处理，这样，不仅会造成空气污染问题，且浪费了有用的资源。因此，于此环保议题日趋严峻的时刻，于目前，以上述两种简易的工法或步骤处理钻井油泥，必然无法达成目标。因此，上述所提出的所有步骤或工法势须进行改良或更替，而使这种环保议题不复存在；本发明即是针对此一现状而发展出来的技术。

本发明人乃本着多年从事钻井油泥工艺设计开发的实务经验，以及积极潜心研发思考，通过无数次的实际实验，致有本发明的产生。

发明内容

本发明在提供一种处理混有油基式润滑剂(Oil Base Drilling Fluid)的钻井油泥的方法，为利于旋流三相分离步骤作业顺畅，已形成固体状的油泥可预先实施油泥均质化的前置作业，使钻井油泥的物理状态均质化；如钻井油泥物理状态适合当成该旋流三相分离步骤的原物料时即流动性液状油泥，则不需使用该油泥均质化步骤，可直接将油泥送入该旋流三相分离步骤进行处理，因此油泥均质化是选择性使用的油泥均质化步骤。

其中，该油泥均质化步骤将待处理的钻井油泥先送入一粉碎机碾碎；经过粉碎的油泥则输送入一油泥暂存槽，再输送至搅拌槽加以均质化。

油泥均质化步骤，针对放置时间很长、外表坚硬，且已形成固体状的钻井油泥做预处理，以便经过油泥均质化步骤的油泥成为液状，以适合以计量泵送入下方的旋流三相分离机做近一步的处理，而为使油泥适宜泵送，且其物理性质均匀，因此于油泥搅拌的过程中加入凝析油( Condensed Oil )或柴油，以使油泥液化，以利输送；

本发明旨在提供一种处理混有油基式润滑剂(Oil Base Drilling Fluid)的钻井油泥的方法，期能进行资源回收再利用，且可避免二次污染。

为达上述，除了可做为选择性的油泥均质化步骤之外，本发明还包括：

一旋流三相分离步骤，利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机的旋流(Cyclone)槽内将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来；

一石油气氧化焚毁步骤，利用一热氧化焚毁装置(Thermal Oxidation Device)，将产自该旋流三相分离机的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法(Thermal Oxidation)将其氧化及焚毁(Combustion)；

一液态触媒萃取步骤，接续于该旋流三相分离步骤之后，于该旋流三相分离步骤将油与水分离后，针对所残留的该固体废弃物包括多孔隙(Porous) 的结构物和具有黏滞性的碳氢化合物，应用一微气泡萃取步骤配合液态触媒，以冲激的方式，使粒径小至20 微米(0.02mm)的微气泡携带液态触媒渗入固体废弃物的洞孔内，将残留于多孔隙的固体废弃物(Porous)表面及洞孔内的碳氢化合物即油份全部萃取出来；

一液态触媒回收步骤，包括一组两阶段的分子蒸馏步骤及装备，以便将液态触媒回收后，以供循环再利用供应给该液态触媒萃取步骤，并使分离回收的原油不含液态触媒；

本发明方法中，还结合了废水处理步骤，接续于该旋流三相分离步骤，将产自该旋流三相分离机的废水进行处理，该废水处理步骤包括一精密油水分离步骤、一微过滤吸附步骤、一阴阳离子交换步骤，用以将废水中所残留的碳氢化合物全部去除，能将此一放流水回收再利用。

较佳者，该旋流三相分离步骤将油泥先送入一油泥预热槽中，并通过高温较佳约135℃的蒸汽通过该油泥预热槽底部的蒸汽盘管对油泥间接加热，之后，再将油泥输送至旋流三相分离机主体装置(Main Unit)的旋流槽体(Cyclone)中；而蒸汽则从反方向进入旋流槽对油泥产生冲撞及搓洗效应，使油泥中的油份往上悬浮，而于135℃温度下已达挥发状态的废水则变成蒸汽往上挥发，经三相分离机上方的冷凝段之后，还原成液态水体流入废水暂存槽，再输送至该废水处理步骤进行废水处理，而于此高温较佳约135℃工作温度下已变成石油气的C1H4~C3H8等碳氢化合物则变成气体往上悬浮，再由外部真空泵对管线内部抽真空的效应，使石油气被抽送经过一冷凝器冷凝，之后，再通过真空罐下方被抽离，导入该石油气氧化焚毁步骤氧化及焚毁。

较佳者，经过三相分离步骤处理的残余固体废弃物则在该旋流三相分离机的旋流舱(Cyclone)底部持续堆积，直至固体废弃物堆积至一定的总量时，该旋流三相分离机底部的闸刀阀开启，残留的固体废弃物则落入下方的废油渣暂存槽，以待送入该液态触媒萃取步骤进行进一步处理；而通过该旋流三相分离机处理后所回收的油料则直接送入一回收油暂存槽，待该回收油暂存槽达到高液位状态，再将油料送入原油储槽。

较佳者，该石油气氧化焚毁步骤以密闭式氧化及焚毁装置为核心，将由该旋流三相分离步骤所分离出来的废石油气通过一热氧化焚毁装置内建的抽气装置将石油气导入一石油气回收槽后，再通过抽气装置抽送进入该热氧化焚毁装置的密闭式氧化槽中，经过氧化焚毁的废气则通过排气控制装置再排入大气中。

较佳者，该石油气氧化焚毁步骤中，如果石油气氧化时的温度未达到氧化焚毁所设定的温度，该热氧化焚毁装置所内建的进气阀门开启，将外部已配置的丙烷气导入与废石油气混合一起氧化焚毁，以便所排出的气体无任何废石油气。

依照上述，可以避免石油气储存过久产生安全事故或环保议题。

较佳者，该液态触媒萃取步骤将该旋流三相分离机所排出的残余固体废弃物输送至一废油渣暂存槽，再将残余固体废弃物送入一气泡式萃取机的萃取槽中，而之前，为设备初启动之需已先投入液态触媒于萃取槽中，再经过系统所设的微气泡生装置以及槽内默认置喷嘴所射出的微气泡的振荡及清洗后，残留在固体废弃物表面及孔洞中的碳氢化合物包括沥青质以及石蜡均会被溶解及清洗出来，而与液态触媒形成混合物；之后，再继续投入残余固体废弃物时，再将原已储存在一液态触媒储槽的液态触媒依据所投入的残余固体物设定一重量百分比例，而将液态触媒输送入该微气泡萃取机的清洗振荡槽；而由于持续投入物料即残余固体废弃物及液态触媒，因此，在最高液位以上的液态触媒以及碳氢化合物的混合物则会持续升高而产生溢流现象再进入溢流液暂存槽，待液位持续升高达到高液位时，再将混合液输送至回收油/液态触媒混合物暂存槽，等到液位升高至高液位时，再输送进入该液态触媒回收步骤。

依照上述，将经过固/液分离后的残留固体废弃物以微气泡萃取配合液态触媒为萃取剂将残留在固体废弃物中的碳氢化合物完全取出，使得残留的固体废弃物不含任何碳氢化合物，可直接掩埋进行固化处理。

较佳者，该液态触媒回收步骤包括两个以分子蒸馏器为核心的第一阶段分子蒸馏步骤及第二阶段分子蒸馏步骤，该第一阶段分子蒸馏步骤将液态触媒及回收油混合物送经预热器，经过加温后再进入第一个分子蒸馏器，物料即液态触媒及回收油的混合物旋即被第一个分子蒸馏器持续旋转的刮板刮至汽缸壁形成一薄膜，而由于外部的真空泵持续通过冷井的管道对第一个分子蒸馏器内部持续抽真空，因此第一个分子蒸馏器的内部保持一工作压力，于该工作压力下，形成薄膜黏附于第一个分子蒸馏器汽缸壁的混合液于分子自由程的效应下，部分已经达到沸点 (Boling point)的分子亦即液态触媒变成挥发性气体，由于分子蒸馏器持续通过外部抽真空，因此，通往外部管道的压力形成一个急速下降的压差，而这些已经蒸发的液态触媒分子(Molecular)即雾状(Mist)液态触媒则往压力较低的管道出口移动，而移动至分子蒸馏器本体中央部位时，就被一组内置冷凝器阻挡，由于内置冷凝器的冷凝管表面温度为略低于常温的水温，因此这些已经蒸发的液态触媒分子与冷凝管道接触后则立即被冷凝回复成液态，再循第一个分子蒸馏器下方的出口落入暂存槽，待高液位时再输送回步骤的液态触媒储槽；沸点较高的回收油以及少量未能于第一分子蒸馏步骤被回收的液态触媒混合液，则送至该第二阶段分子蒸馏步骤中进行处理，以防因为液态触媒于该第一阶段分子蒸馏步骤中没有被完全回收造成浪费；该第二阶段的分子蒸馏步骤的配置及作业原理与该第一个分子蒸馏步骤相同。

依照上述，本步骤用于将该液态触媒回收步骤所产出的油料及液态触媒的混合物中将液态触媒回收，以供循环再利用。

较佳者，该废水处理步骤包括一精密油水分离机、一微过滤器、一阴阳离子交换器、一废水暂存槽、一回收油暂存槽及二缓冲槽；由该旋流三相分离步骤所产出的废水被输送至该废水暂存槽，待达到高液位之后抽送入精密油水分离机进行处理，经过处理后的废水则被送入其中之一缓冲槽暂存，等到达到高液位后，再将废水送入该微过滤器，以去除微小的油滴，之后废水被导入另一缓冲槽暂存，等液位升高至高液位时，再将废水送入该阴阳离子交换槽做最终的处理。所谓阴阳离子乃使用经过选别的阴阳离子树脂做为滤料，以吸附废水中的的有害重金属及矿物质，此一步骤则通称为阴阳离子交换步骤。

依照上述，将产自该废水处理步骤的废水进行三阶段的处理，包括精密油水分离步骤、微过滤步骤、以及阴阳离子交换步骤，以便所排放的废水不含任何碳氢化何物，以便此一放流水可以回收再利用。

如上所述，针对目前市面上并无供应市场所需，可符合当今高环保标准的方法能对含油基式润滑剂的油泥进行完整的处理，达成资源完全回收，且无造成任何二次污染的疑虑；因此，于目前，对于混有油基式润滑剂的钻井油泥多用基本的旋流式两相分离机(Hydro-cyclone)或者阶梯式三相分离机( Multi-stage 3-phase separator)进行处理后再积存于油泥坑中(Oil Sludge Pit)，就地掩埋 (Landfill)，或装入编织袋中就地储藏;因此所造成二次污染势无可避免。

本发明的效益在于：标准化、操作方法简单、作业成本相对较低、且最终所产出的固体废弃物完全不再残存任何的碳氢化合物，可直接进行掩埋或固化以供再利用；本发明方法及应用的装置可供相关厂商运用，以便将钻井油泥进行完整处理，达到资源完全回收且无任何二次污染的目标。

附图说明

图1本发明适合处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法方块示意图。

图2 本发明油泥均质化步骤的示意图。

图3 本发明旋流三相分离步骤的示意图。

图4本发明石油气氧化焚毁步骤的示意图。

图5本发明液态触媒萃取步骤的示意图。

图6 本发明液态触媒回收步骤的示意图。

图7本发明废水处理步骤的示意图。

附图标记说明

油泥均质化步骤10

粉碎机101

物料输送泵102

凝析油储存槽103

物料输送泵104

搅拌槽105

物料输送泵106

油泥暂存槽107

物料输送泵108

旋流三相分离步骤20

油泥预热槽201

蒸汽盘管2011

物料输送泵202

旋流三相分离机203

热交换器204

物料输送泵205

物料输送泵207

真空罐208

真空泵209

回收油暂存槽210

废油渣暂存槽211

冷凝器212

石油气氧化焚毁步骤30

石油气回收槽301

热氧化焚毁装置302

液态触媒萃取步骤40

微气泡萃取机401

废油渣暂存槽402

液态触媒储槽403

固体废弃物储桶404

回收油/液态触媒混合物暂存槽405

物料输送泵406

物料输送泵407

物料输送泵408微气泡萃取步骤41

液态触媒回收步骤50

分子蒸馏器501

分子蒸馏器502

回收油储槽503

冰水系统504

冷却系统505

中央加热流体系统506

废水处理步骤60

废水暂存槽601

废水进料输送泵602

回收油暂存槽603

废水进料输送泵604

精密油水分离机605

缓冲槽606

废水进料输送泵607

微过滤器608

缓冲槽609

废水进料输送泵610

阴阳离子交换器611。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，本发明处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法包括一选择性使用的油泥均质化步骤10，一旋流三相分离步骤20、一石油气氧化焚毁步骤30、一固体废弃物萃取步骤40、一液态触媒回收步骤50，以及应用相关装置。下文将详细说明之：

该油泥均质化步骤10针对呈固体状的油泥及物理状况不固定的油泥做预处理，以便后续的步骤能顺利执行，对于呈液状流动性良好的油泥则可免去此一预处理步骤，而可直接将油泥送入后续的步骤20处理。

该旋流三相分离步骤20利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机203的旋流(Cyclone)槽内将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来。

该石油气氧化焚毁步骤30则利用一热氧化焚毁装置(Thermal OxidationDevice)302(参阅图4)，将产自该旋流三相分离机203的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法(Thermal Oxidation)将其氧化及焚毁(Combustion)。

该液态触媒萃取步骤40接续该旋流三相分离步骤20，于该旋流三相分离步骤20将油与水分离后，所残留的该固体废弃物包括多个多孔隙(Porous) 的结构物和具有黏滞性的碳氢化合物，应用一微气泡式萃取步骤41配合液态触媒将多孔隙的固体废弃物表面及洞孔中的碳氢化合物萃取出来。

该液态触媒回收步骤50包括有一组两阶段的分子蒸馏技术手段，以便将液态触媒回收后，以供循环再利用供应给该液态触媒萃取步骤40，并使分离回收的原油不含液态触媒。

请参阅图1、图7，本发明处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法一实施例，该方法还包括一废水处理步骤60接续该旋流三相分离步骤20，将产自旋流三相分离机203的废水进行处理；该废水处理步骤60包括一精密油水分离步骤、一微过滤吸附步骤、一阴阳离子交换步骤，用以将废水中所残留的碳氢化合物全部去除，能将此一放流水回收再利用。

上述该钻井油泥物理状态已适合做为该旋流三相分离步骤20的原物料时，则不用进行该油泥均质化步骤10，而可直接将油泥送入该旋流三相分离步骤20进行处理，因此油泥均质化是选择性使用的油泥均质化步骤。

该油泥如固体状可以将钻井油泥进行先期处理，使钻井油泥的物理状态均质化再将油泥送入该旋流三相分离步骤20进行处理。

请参阅图1、2，该油泥均质化步骤10将钻井油泥均质化的一种预处理步骤，可将久置于油泥塘(Oil Sludge Pit)或编织袋中已形成固态的钻井油泥均质化，使其呈现流动状态以适合后续的处理步骤；如果钻井油泥是谱由钻井作业所产出，外观呈现液状或流动性良好的钻井油泥则可免经过此一油泥均质化步骤，而可直接将油泥送入下一阶段的步骤20进行处理。

油泥均质化步骤将待处理的钻井油泥如固体状油泥先送入一粉碎机101碾碎，使油泥中的固体粒径约在直径2~3mm之间，以利后续的步骤作业之需；经过粉碎的油泥则经过物料输送泵108送入油泥暂存槽107，再经过物料输送泵106输送至搅拌槽105加以均质化，经过均质化的油泥则可导入后续作业步骤。

油泥均质化过程中，如油泥已完全呈固体状，则需于粉碎的过程中及油泥搅拌的过程中分别添加适量的凝析油或柴油，使作业达到标准化的目标。

而可藉物料输送泵102、104将一凝析油储存槽103的凝析油或柴油定量输送到该粉碎机101、该搅拌槽105。

请参阅图1、3，该旋流三相分离步骤20将油泥先送入油泥预热槽201中，并通过135℃的蒸汽通过该油泥预热槽201底部的蒸汽盘管2011对油泥间接加热，之后，再由物料输送泵202输送至旋流三相分离机203的主体装置(Main Unit)的旋流(Cyclone)槽内中；而同一时间，蒸汽则从反方向进入旋流槽并对油泥产生冲撞及搓洗效应，使油泥中的油份往上悬浮，而于高温较佳约135℃温度下已达挥发状态的废水则变成蒸汽往上挥发，经三相分离机上方的冷凝段之后，还原成液态水体，再由物料输送泵207输送至一废水处理步骤进行废水处理；而于此高温较佳约135℃工作温度下已变成石油气的C1H4~C3H8等碳氢化合物则变成气体往上悬浮，再通过外部真空泵209对管线内部抽真空的效应，使石油气通过管路被抽送经过冷凝器212冷凝，之后，再通过真空罐208下方被抽离，导入下一阶段石油气氧化焚毁步骤30氧化及焚毁。

而经过三相分离步骤处理的残余固体废弃物则在该旋流三相分离机203舱底持续堆积，直至固体废弃物堆积至一定的总量时，该旋流三相分离机203底部的闸刀阀开启，残留的固体废弃物则落入下方的废油渣暂存槽211，等待送入液态触媒萃取步骤40进行后续的处理；而通过旋流三相分离机203处理后所回收的油料则直接送入回收油暂存槽210，待回收油暂存槽210达到高液位状态，再将油料送入原油储槽。

除了上述的主要设备之外，该旋流三相分离步骤20并配备有一组热交换器204，以及附随的物料输送泵205及207，一组冷凝器212，为使此一步骤符合设备可使用在Zone 1的规格要求，旋流三相分离机203及外围所有的设备均依据NEMA 或ATex IIB T4/T5的防爆规格要求而制作。

请参阅图1、4，该石油气氧化焚毁步骤30以密闭式氧化及焚毁装置为核心，其接续该旋流三相分离步骤20，将由该旋流三相分离步骤20所分离出来的废石油气通过热氧化焚毁装置302内建的抽气装置将石油气导入一石油气回收槽301后，再通过抽气装置抽送进入热氧化焚毁装置302的密闭式氧化槽中，经过氧化焚毁的废气则经过装置的减排装置后再排入大气中。

于作业中，如果石油气氧化时的温度未达到氧化焚毁所设定的温度时，热氧化焚毁装置302所内建的进气阀门会自行开启，将外部已配置的丙烷气导入与废石油气混合一起氧化焚毁，以便所排出的气体再无任何废石油气残存。

请参阅图1、5，该液态触媒萃取步骤40以微气泡萃取步骤41配合由外部搀入的液态触媒，将由该旋流三相分离步骤20所排出的残余固体物中所夹带的碳氢化合物包括沥青质、石蜡、以及其它的碳氢化合物完全溶解及萃取出来，以便残留的固体废弃物不含碳氢化合物可直接掩埋或进行固化处理，而不会产生二次污染问题。

此一部分的处理过程是接续该旋流三相分离步骤20的后续步骤，将该旋流三相分离机203的主体装置所排出的残余固体物输送至废油渣暂存槽402，再以输送带将残余固体废弃物送入微气泡萃取机401的处理槽中，此时槽中已先投入液态触媒至工作液位，此一阶段作业开始时，微气泡发生机开始启动，于槽中通过喷嘴将粒径小于20micron(Ø0.02mm)的微细气泡喷入槽中与残余固体物进行冲撞及清洗，携带液态触媒的微气泡则可深入固体废弃物的微细的孔洞之中，将残留在洞孔中的碳氢化合物包括沥青质以及石蜡一起溶解及清洗出来，而与液态触媒形成混合物；之后，再持续投入残余固体废弃物时，物料输送泵406再将原已储存在液态触媒储槽403的液态触媒依据所投入的残余固体物的重量约千分之五(0.5%)的比例，将液态触媒输送入微气泡萃取机401的清洗槽；而由于持续的投入物料即残余固体废弃物以及液态触媒，因此，在最高液位以上的液态触媒以及碳氢化合物的混合物则会持续升高而产生溢流现象再进入溢流液暂存槽，待液位持续升高达到高液位时，再由物料输送泵407将混合液输送至回收油/液态触媒混合物暂存槽405，等到液位升高至高液位时，再以物料输送泵408输送进入该液态触媒回收步骤50。而经微气泡萃取后的残余固体废弃物则在萃取槽中慢慢堆积在萃取槽下方，等该批次的作业时间届满10分钟时，则此一气泡萃取步骤的控制器发出信息停止进料，之后，电磁阀414开启，槽体中的物料通过输送泵412送入高速离心分离机411进行固液分离，被分离后的残余固体物则被推入固体物储存槽404，而液体包括油及液太触媒的混合物则导入混合液暂存槽410，随后再由输送泵413输送至混合液混合槽405等待进一步处理。此一后续的固液分离步骤约为5分钟，之后，电磁阀414关闭，物料即残余固体物又开始从402暂存槽开始进料，而液态触媒也开始从液态触媒储槽开始输送进入微气泡萃取机，直至到达预设液位时，气泡萃取机再度开始启动运转，进行下一批次的微气泡萃取步骤。

由以上的说明可知，该微气泡萃取步骤41即该液态触媒萃取步骤40的核心技术，是以微气泡冲激清洗工法配合液态触媒以萃取残存于残留固体废弃物表面或微细孔洞中的碳氢化合物，使得由该旋流三相分离步骤20所排出的残余固体物不再残留任何碳氢化合物，包括沥青质及石蜡，以达成将残余固体废弃物中的碳氢化合物完全回收，不会再有造成任何二次污染的可能性，以达成将含有油基式润滑剂的钻井油泥做终极处理的目标。

上述经过该微气泡萃取步骤41处理后残留的固体废弃物已经不含任何碳氢化合物，尤其是其细微的孔洞之中已完全不残存沥青质、石蜡等物质，可以直接投入固体废弃物储桶404暂存，进而可直接掩埋进行固化处理。

请参阅图1、6，该液态触媒回收步骤50是一个接续于该固体废弃物萃取步骤40之后，用于回收液态触媒的步骤。此一步骤及装置包括两个以分子蒸馏器501、502为核心的分子蒸馏步骤。

作业时，来自该液态触媒萃取步骤40的物料输送泵408将液态触媒及回收油混合物送经预热器H1，经过缓慢的温度传递后加温至60℃后再进入第一个分子蒸馏器501，旋即被分子蒸馏器持续旋转的刮板刮至汽缸壁形成一大约0.5mm~1mm厚度的薄膜，而由于外部的真空泵VGA-1或VGA-2持续通过冷井的管道对分子蒸馏器501内部持续抽真空，因此分子蒸馏器501的内部工作压力可保持在100Pa以下，于此工作压力下，形成薄膜黏附于分子蒸馏器501汽缸壁的混合液于分子自由行程(Molecular Free Path)效应下，部分已经达到沸点 (Boling point)的分子亦即液态触媒已经开始变成挥发气体(Mist)，由于分子蒸馏器501持续通过外部抽真空，因此，通往外部管道的压力形成一个急速下降的压差，而这些已经蒸发的液态触媒分子(Molecular)即雾状液态触媒则往压力较低的管道出口移动，但移动至分子蒸馏器501本体中央部位时，就被一组内置冷凝器阻挡，由于内置冷凝器的冷凝管表面温度为略低于常温的水温，因此这些已经被蒸发的液态触媒分子与冷凝管道接触后则立即被冷凝回复成液态，再循分子蒸馏器501下方的出口落入暂存槽，待高液位时再输送回步骤40的液态触媒储槽403(请参阅图5)，而极少部分未能于内置冷凝器被补捉的液态触媒分子则会循着抽真空的管线通道进入连接于分子蒸馏器501外部的冷井，而被冷凝下来，再落入下方的回收缓冲槽Z1中，等液位达到高液位时，再输送至外部的液态触媒暂存槽V5。

沸点较高的回收油及原油、凝析油或柴油、油基润滑剂，则于工作温度为60℃及100 Pa工作压力下仍无法被蒸发，因此，会循着分子蒸馏器501下方侧边的出口流入下方的半成品缓冲槽V1，等待送至第二阶段的分子蒸馏步骤；而极少量的液态触媒于第一分子蒸馏步骤中，或由于进料速度的变化、冷凝速度不足、或分子蒸馏器本体蒸发率的问题没有被完全回收，则与油料一起落入下方的缓冲槽V1与回收油及油基润滑剂等物料形成混合液，而被送入第二段的分子蒸馏步骤加以回收，以避免产生资源浪费的问题。

而在第二阶段的分子蒸馏步骤是一备用的步骤，目的是防止液态触媒因为进料量需大幅增加，或是油泥中的固体物含量突然大幅度增加，以致于所添加的液态触媒也大幅增加，此时，作业参数就需要更动，否则大量增加的触媒就无法完全被回收，会造成操作费用的大幅提高；第二分子蒸馏步骤的配置及作业原理则与第一个分子蒸馏步骤完全相同。

请参阅图6，第二阶段的分子蒸馏步骤单元包括一预热器H4、一分子蒸馏器502、一冷井H6、一个与分子蒸馏器501共享的真空泵VGA-1及VGA-2 (备用)、四物料暂存槽V3~V4及V6~V7、四物料输送泵P4~P7、以及一回收油储槽503。

除了上述两个分子蒸馏单元之外，此一步骤50还包括一个公用的冰水系统504，以提供低温冷凝水给冷井以回收外逸的液态触媒分子；一个冷却系统505，以便将冷却水降温以适合现场使用；一个中央加热流体系统506，以便产生蒸汽，以间接对进入该液态触媒回收步骤50的液态触媒及回收油的混合物进行加热，以符作业需求。

请参阅图1、7，该废水处理步骤60系接续于该旋流三相分离步骤20之后，做为一个辅助的步骤，以便将产自该旋流三相分离步骤20的废水做完整处理，以免废水外流产生二次污染问题。

该废水处理步骤60包括三个物理性的废水处理单元，即一精密油水分离机605、一微过滤器608、及一阴阳离子交换器611，及其它设备包括一废水暂存槽601、一回收油暂存槽603、数个废水进料输送泵602、604、607、610及二缓冲槽606、609。

作业时，由该旋流三相分离步骤20所产出的废水被输送至废水暂存槽601，待达到高液位之后被输送泵604自动抽进入精密油水分离机605进行处理，经过处理后的废水则被送入缓冲槽606暂存，等到储槽达到高液位后，再由废水进料输送泵607将废水送入微过滤器608，以去除粒径小于0.8 Micron的微小油滴，之后废水被导入缓冲槽609暂存，等储槽液位升高至高液位时，再以废水进料输送泵610将废水送入阴阳离子交换器611做最终的处理，以确保经处理后的废水不含任何油份或者异味。

由于该旋流三相分离步骤20需使用蒸汽，而蒸汽则需以水为介质经加热超过100℃才能产生蒸汽，于该旋流三相分离步骤20所使用的蒸汽则是温度为135℃过热蒸汽，但也需以水为物料加热所得，因此，于该废水处理步骤60所回收的废水最佳的处理方式是送入该旋流三相分离步骤20所配备的软水器中做预处理，之后再送入锅炉中加热使成为过热蒸汽，如此循环使用既能避免任何可能的二次污染，且可将回收水提供给该旋流三相分离步骤20做为水源，可达成资源回收再利用的目标。

上述该油泥均质化选择性使用的油泥均质化步骤，亦即视待处理油泥的物理状况而定，钻井油泥物理状态为流动性液状油泥，则不用进行该油泥均质化步骤，直接将油泥送入该旋流三相分离步骤进行处理，其实施方式请参阅下述的实施例；

请参阅图1至图7，本发明一实施方式，钻井油泥物理状态为流动性液状油泥，该适合处理混有油基式润滑剂(Oil Base Drilling Fluid)的钻井油泥的步骤，包括：

一旋流三相分离步骤，利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机的旋流(Cyclone)槽内将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来；

一石油气氧化焚毁步骤，利用一热氧化焚毁装置(Thermal Oxidation Device)，将产自该旋流三相分离机的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法(Thermal Oxidation)将其氧化及焚毁(Combustion)；

一固体废弃物萃取步骤，接续该旋流三相分离步骤，该旋流三相分离步骤将油与水分离后，所残留的该固体废弃物包括多个多孔隙(Porous) 的结构物和具有黏滞性的碳氢化合物，应用一微气泡萃取步骤配合液态触媒将多孔隙的固体废弃物中的碳氢化合物萃取出来；

一液态触媒回收步骤，包括一组两阶段的分子蒸馏技术手段，以便将液态触媒回收后，以供循环再利用供应给该固体废弃物萃取步骤，并使分离回收的原油不含液态触媒；

一废水处理步骤，接续该旋流三相分离步骤，将产自该旋流三相分离机的废水进行处理，该废水处理步骤包括一精密油水分离步骤、一微过滤吸附步骤、一阴阳离子交换步骤，用以将废水中所残留的碳氢化合物全部去除，能将此一放流水回收再利用。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，包括：

一供选择性使用的油泥均质化步骤，用于针对形成固体状，流动性差，无法做为正常进料的油泥先做一个预处理；

一旋流三相分离步骤，利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机的旋流槽内将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来；

该油泥均质化步骤，对于油泥物理状态适合当成该旋流三相分离步骤的原物料时，则不需进行该油泥均质化步骤，则此一步骤可予免除，可直接将油泥送入该旋流三相分离步骤进行处理；

一石油气氧化焚毁步骤，利用一热氧化焚毁装置，将产自该旋流三相分离机的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法将其氧化及焚毁；

一固体废弃物萃取步骤，接续该旋流三相分离步骤，该旋流三相分离步骤将油与水分离后，所残留的该固体废弃物包括多个多孔隙的结构物和具有黏滞性的碳氢化合物，应用一微气泡萃取步骤配合液态触媒将多孔隙的固体废弃物中的碳氢化合物萃取出来；

一液态触媒回收步骤，包括一组两阶段的分子蒸馏技术手段，以便将液态触媒回收后，以供循环再利用供应给该固体废弃物萃取步骤，并使分离回收的原油不含液态触媒。

2.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该油泥均质化步骤将待处理的钻井油泥先送入一粉碎机碾碎；经过粉碎的油泥则输送入一油泥暂存槽，再输送至搅拌槽加以均质化，其中，该油泥均质化过程中，油泥呈固体状，则于粉碎的过程中及油泥搅拌的过程中添加凝析油或柴油其中之一；将一凝析油储存槽的凝析油或柴油其中之一定量输送到该粉碎机、该搅拌槽。

3.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该旋流三相分离步骤将油泥先送入一油泥预热槽中，并通过高温的蒸汽通过该油泥预热槽底部的蒸汽盘管对油泥间接加热，之后，再将油泥输送至旋流三相分离机的主体装置的旋流槽内中；而蒸汽则从反方向进入旋流槽对油泥产生冲撞及搓洗效应，使油泥中的油份往上悬浮，而于高温下已达挥发状态的废水则变成蒸汽往上挥发，经三相分离机上方的冷凝段之后，还原成液态水体，再输送至该废水处理步骤进行废水处理，而于此135℃工作温度下已变成石油气的C1H4~C3H8碳氢化合物则变成气体往上悬浮，再由外部真空泵对管线内部抽真空的效应，使石油气被抽送经过一冷凝器冷凝，之后，再通过真空罐下方被抽离，导入该石油气氧化焚毁步骤氧化及焚毁。

4.如权利要求3所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，经过三相分离步骤处理的残余固体废弃物则在该旋流三相分离机仓底持续堆积，直至固体废弃物堆积至一定的总量时，该旋流三相分离机底部开启，残留的固体废弃物则落入下方的废油渣暂存槽，以送入该固体废弃物萃取步骤进行处理；而通过该旋流三相分离机处理后所回收的油料则直接送入一回收油暂存槽，待该回收油暂存槽达到高液位状态，再将油料送入原油储槽。

5.如权利要求1项所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该石油气氧化焚毁步骤以密闭式氧化及焚毁装置为核心，将由该旋流三相分离步骤所分离出来的废石油气通过一热氧化焚毁装置内建的抽气装置将石油气导入一石油气回收槽后，再通过抽气装置抽送进入该热氧化焚毁装置的密闭式氧化槽中，经过氧化焚毁的石油气则排入大气中。

6.如权利要求5所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该石油气氧化焚毁步骤中，如果石油气氧化时的温度未达到氧化焚毁所设定的温度，该热氧化焚毁装置所内建的进气阀门开启，将外部已配置的丙烷气导入与废石油气混合一起氧化焚毁，以便所排出的气体无任何废石油气。

7.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该固体废弃物萃取步骤将该旋流三相分离机所排出的残余固体废弃物输送至一废油渣暂存槽，再将残余固体废弃物送入一微气泡萃取机的处理槽中，此时该处理槽中已先投入液态触媒，而经过超声波振荡及清洗后，残留在固体废弃物孔洞中的碳氢化合物包括沥青质以及石蜡均会被溶解及清洗出来，而与液态触媒形成混合物，而后再继续投入残余固体废弃物时，再将原已储存在一液态触媒储槽的液态触媒依据所投入的残余固体物设定一重量百分比例，而将液态触媒输送入该微气泡萃取机的振荡槽；而由于持续的投入物料即残余固体废弃物以及液态触媒，因此，在最高液位以上的液态触媒以及碳氢化合物的混合物则会持续升高而产生溢流现象再进入溢流液暂存槽，待液位持续升高达到高液位时，再将混合液输送至回收油/液态触媒混合物暂存槽，等到液位升高至高液位时，再输送进入该液态触媒回收步骤。

8.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该液态触媒回收步骤包括两个以分子蒸馏器为核心的第一阶段分子蒸馏步骤、第二阶段分子蒸馏步骤，该第一阶段分子蒸馏步骤将液态触媒及回收油混合物送经预热器，经过加温后再进入第一个分子蒸馏器，旋即被第一个分子蒸馏器持续旋转的刮板刮至汽缸壁形成一薄膜，而由于外部的真空泵持续通过冷井的管道对第一个分子蒸馏器内部持续抽真空，因此第一个分子蒸馏器的内部保持一工作压力，于该工作压力下，形成薄膜黏附于第一个分子蒸馏器汽缸壁的混合液于分子自由程的效应下，部分已经达到沸点的分子亦即液态触媒变成挥发气体，由于分子蒸馏器持续通过外部抽真空，因此，通往外部管道的压力形成一个急速下降的压差，而这些已经蒸发的液态触媒分子即雾状液态触媒则往压力较低的管道出口移动，而移动至第一个分子蒸馏器本体中央部位时，就被一组内置冷凝器阻挡，由于内置冷凝器的冷凝管表面温度为略低于水温的常温，因此这些已经蒸发的液态触媒分子与冷凝管道接触后则立即被冷凝回复成液态，再循第一个分子蒸馏器下方的出口落入暂存槽，待高液位时再输送回步骤的液态触媒储槽；

沸点较高的回收油送至该第二阶段分子蒸馏步骤中进行处理，以防因为液态触媒于该第一阶段分子蒸馏步骤中没有被完全回收；

该第二阶段的分子蒸馏步骤的配置及作业原理相同于该第一个分子蒸馏步骤。

9.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法还包括一废水处理步骤，接续该旋流三相分离步骤，将产自该旋流三相分离机的废水进行处理，该废水处理步骤包括一精密油水分离步骤、一微过滤吸附步骤、一阴阳离子交换步骤，用以将废水中所残留的碳氢化合物全部去除，能将此一放流水回收再利用，该废水处理步骤包括一精密油水分离机、一微过滤器、一阴阳离子交换器、一废水暂存槽、一回收油暂存槽及二缓冲槽，由该旋流三相分离步骤所产出的废水被输送至该废水暂存槽，待达到高液位之后抽进入精密油水分离机进行处理，经过处理后的废水则被送入其中的一缓冲槽暂存，等到达到高液位后，再将废水送入该微过滤器，以去除小油滴，之后废水被导入另一缓冲槽暂存，等液位升高至高液位时，再将废水送入该阴阳离子交换器做最终的处理。

10.一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，包括：

一旋流三相分离步骤，利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机的旋流槽内用以将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来；

一石油气氧化焚毁步骤，利用一热氧化焚毁装置，将产自该旋流三相分离机的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法将其氧化及焚毁；

一固体废弃物萃取步骤，接续该旋流三相分离步骤，该旋流三相分离步骤将油与水分离后，所残留的该固体废弃物包括多个多孔隙的结构物和具有黏滞性的碳氢化合物，应用一微气泡萃取步骤配合液态触媒将多孔隙的固体废弃物中的碳氢化合物萃取出来；

一液态触媒回收步骤，包括一组两阶段的分子蒸馏技术手段，以便将液态触媒回收后，以供循环再利用供应给该固体废弃物萃取步骤，并使分离回收的原油不含液态触媒。

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