CN112823939B - 一种页岩气油基钻屑处理方法 - Google Patents

一种页岩气油基钻屑处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种页岩气油基钻屑处理方法。该方法包括下列步骤：（1）将筛分处理后的页岩气油基钻屑进行流化乳化处理；（2）再将乳化处理后的油基钻屑输送到离心分离系统，实现废油、废水、废渣的初步分离；（3）将分离出的废油进行纯化处理，处理后的废油经调质后用作新配油基泥浆的基油利用；（4）废渣进行无害化固化处理，废水进行氧化混凝、离心分离、深度处理。本发明提供了油基钻屑处理方法，操作简便，分离出废油实现了资源化利用，废水和废渣得到了无害化或达标处理。

Description

一种页岩气油基钻屑处理方法
一、技术领域
本发明涉及油气田固体废物处理利用技术，尤其是一种页岩气油基钻屑处理方法。
二、背景技术
页岩气是一种新兴清洁能源和新矿种，对我国能源结构有着重要影响。同时也是重庆市新确立的十大战略性新兴产业之一。据可靠数据分析，重庆市页岩气具有良好的市场前景，其页岩气可采资源量2.05万亿m3，占全国可采资源量的8.2％，这对重庆市工业、经济社会的发展起着举足轻重的作用，然而在页岩气勘探开发带来巨大经济效益和能源资源效益的同时，也带来了系列生态环境问题，比如地表扰动大、土地资源占用面积大、水资源耗量大、地下水污染、温室效应、噪声扰民、废水和废弃物处理难度大等。其中，水平钻井过程中产生的油基钻井含油岩屑是除了压裂返排废水之外又一困扰页岩气开发的重大挑战，同时也是亟需解决的热点问题。
页岩气钻井含油岩屑是在水平井钻井过程中伴随油基钻井液返至地面，经振动筛分离出的地层岩石碎屑，这些岩屑表面粘附有大量难于清理掉的废油基钻井液，废柴油含量很高。目前，国外对钻井含油岩屑的处理方式主要是采用热解析技术、摩擦热解析技术、超临界流体萃取技术等先进技术和装备回收可利用的废柴油(或白油)，将其纯化后再利用，剩余废弃物进行无害化处理；而国内相关技术还处于研发试验阶段。
钻井含油岩屑中含有大量可以回收利用的有价值资源(柴油含量在25％～45％)，如何提高柴油的回收利用率，如何实现柴油提取后残余物的无害化处理，是当前页岩气开发必须面对和亟需解决的难题，意义重大。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种页岩气油基钻屑处理方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种页岩气油基钻屑处理方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)将经筛分处理后的页岩气油基钻屑输送进入流化乳化处理系统，在加热搅拌条件下，加入适量的水进行流化处理，流化处理后的油基钻屑在超声波作用下进行乳化处理；
其中，流化处理阶段所用的水为页岩气井场经就地无害化处理且满足水质要求的钻井或压裂废水，用量占油基钻屑质量的20％～40％，流化时间为10～15min；加热温度控制在50～70℃，搅拌强度为400～800r/min；乳化处理中的超声波频率为20～35kHz，声能密度为0.7-1.0W/mL，乳化时间为10～20min；
(2)将乳化处理后的油基钻屑输送到离心分离系统进行废油、废水、废渣分离处理，其中离心分离系统为油、水、渣三相一体化密闭分离系统，离心分离系统转速控制在3000～6000r/min，离心时间为15～25min；
(3)将分离出的废油进行纯化处理，处理后的废油经调质后用作新配油基泥浆的基油利用；
其中，废油纯化处理过程包括酸洗、碱洗、吸附和离心分离；酸洗剂为质量浓度为8～15％的硫酸，酸洗时间为10～30min；碱洗剂为质量浓度为5～10％的氢氧化钠或氢氧化钙溶液，碱洗时间为10～30min；吸附剂为质量浓度为10～20％的蜂窝粒状漂白土或改性粉煤灰，吸附时间为20～30min；离心转速控制在3000～6000r/min，离心时间为15～25min；
(4)废渣进行无害化固化处理，废水进行氧化混凝、离心分离、深度处理。
其中，废渣无害化固化处理，在搅拌状态下，向废渣中加入适量硅酸盐水泥、粉煤灰、硫酸铝、石膏、石灰进行固化处理，以质量浓度计，用量分别为12～20％、8～12％、1～2％、1～2％、0.8～1.5％；采用过硫酸钠为氧化剂、大分子聚丙烯酰胺为助凝剂进行氧化混凝处理，用量分别为1000～3000mg/L和3～10mg/L；废水离心分离转速控制在1000～3000r/min，离心时间为5～10min；废水深度处理采用臭氧高级氧化耦合反渗透膜分离一体化工艺，臭氧用量为5～10mg/min，氧化时间为15～30min，反渗透膜采用负载纳米二氧化钛或二氧化锰的蜂窝陶瓷膜组件，产水率在75％以上，处理后废水可实现达标排放或综合利用目标。
本发明具有如下有益效果：
(1)采用本发明对页岩气油基钻屑进行处理，实现了废油的资源化高效利用，以及废渣的无害化安全处理和废水的达标排放或综合利用目的。
(2)本发明提出的页岩气油基钻屑处理方法不仅可显著减少页岩气油基钻屑对生态环境的影响，还可以为页岩气新配油基泥浆提供基油，为页岩气产业绿色健康发展提供了重要保障。
四、附图说明
图1为一种页岩气油基钻屑处理方法的工艺流程图。
五、具体实施方式
本发明的技术方案是：一种页岩气油基钻屑处理方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)将经筛分处理后的页岩气油基钻屑输送进入流化乳化处理系统，在加热搅拌条件下，加入适量的水进行流化处理，流化处理后的油基钻屑在超声波作用下进行乳化处理；
其中，流化处理阶段所用的水为页岩气井场经就地无害化处理且满足水质要求的钻井或压裂废水，用量占油基钻屑质量的20％～40％，流化时间为10～15min；加热温度控制在50～70℃，搅拌强度为400～800r/min；乳化处理中的超声波频率为20～35kHz，声能密度为0.7-1.0W/mL，乳化时间为10～20min；
(2)将乳化处理后的油基钻屑输送到离心分离系统进行废油、废水、废渣分离处理，其中离心分离系统为油、水、渣三相一体化密闭分离系统，离心分离系统转速控制在3000～6000r/min，离心时间为15～25min；
(3)将分离出的废油进行纯化处理，处理后的废油经调质后用作新配油基泥浆的基油利用；
其中，废油纯化处理过程包括酸洗、碱洗、吸附和离心分离；酸洗剂为质量浓度为8～15％的硫酸，酸洗时间为10～30min；碱洗剂为质量浓度为5～10％的氢氧化钠或氢氧化钙溶液，碱洗时间为10～30min；吸附剂为质量浓度为10～20％的蜂窝粒状漂白土或改性粉煤灰，吸附时间为20～30min；离心转速控制在3000～6000r/min，离心时间为15～25min；
(4)废渣进行无害化固化处理，废水进行氧化混凝、离心分离、深度处理。
其中，废渣无害化固化处理，在搅拌状态下，向废渣中加入适量硅酸盐水泥、粉煤灰、硫酸铝、石膏、石灰进行固化处理，以质量浓度计，用量分别为12～20％、8～12％、1～2％、1～2％、0.8～1.5％；采用过硫酸钠为氧化剂、大分子聚丙烯酰胺为助凝剂进行氧化混凝处理，用量分别为1000～3000mg/L和3～10mg/L；废水离心分离转速控制在1000～3000r/min，离心时间为5～10min；废水深度处理采用臭氧高级氧化耦合反渗透膜分离一体化工艺，臭氧用量为5～10mg/min，氧化时间为15～30min，反渗透膜采用负载纳米二氧化钛或二氧化锰的蜂窝陶瓷膜组件，产水率在75％以上，处理后废水可实现达标排放或综合利用目标。
以下通过具体实施例来进一步详细说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
实施例：在加热搅拌条件下，将经筛分处理后的页岩气油基钻屑输送进入流化乳化处理系统，加入用量占油基钻屑质量20％的页岩气井场经就地无害化处理且满足水质要求的钻井或压裂废水进行流化处理，加热温度控制在60℃，搅拌强度为500r/min，流化时间为12min；处理后的油基钻屑在超声波作用下进行乳化处理，超声波频率为25kHz，声能密度为0.8W/mL，乳化时间为15min；将乳化处理后的油基钻屑输送到离心分离系统进行废油、废水、废渣分离处理，离心系统转速控制在4500r/min，离心时间为15min；将分离出的废油进行纯化处理，首先加入质量浓度为10％的硫酸进行酸洗15min，再加入质量浓度为8％的氢氧化钠溶液进行碱洗10min，再加入质量浓度为15％的蜂窝粒状漂白土吸附处理20min，最后在转速4000r/min的离心作用下处理20min，处理后的废油经调质后用作新配油基泥浆的基油利用；在搅拌状态下，向废渣中加入质量浓度分别为18％、9％、1.5％、1.5％、1.2％的硅酸盐水泥、粉煤灰、硫酸铝、石膏、石灰对废渣进行无害化固化处理；加入1500mg/L的过硫酸钠和3mg/L的聚丙烯酰胺对废水进行氧化混凝处理，出水经离心分离处理8min，转速为1000r/min；在臭氧用量为5mg/min，氧化时间为20min，反渗透膜采用负载纳米二氧化钛的蜂窝陶瓷膜组件条件下，将离心处理后的废水进行臭氧高级氧化耦合反渗透膜分离一体化工艺处理，废水最终实现达标排放或综合利用。

Claims (1)

1.一种页岩气油基钻屑处理方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)将经筛分处理后的页岩气油基钻屑输送进入流化乳化处理系统，在加热搅拌条件下，加入适量的水进行流化处理，流化处理后的油基钻屑在超声波作用下进行乳化处理；
其中，流化处理阶段所用的水为页岩气井场经就地无害化处理且满足水质要求的钻井或压裂废水，用量占油基钻屑质量的20％～40％，流化时间为10～15min；加热温度控制在50～70℃，搅拌强度为400～800r/min；乳化处理中的超声波频率为20～35kHz，声能密度为0.7-1.0W/mL，乳化时间为10～20min；
(2)将乳化处理后的油基钻屑输送到离心分离系统进行废油、废水、废渣分离处理，其中离心分离系统为油、水、渣三相一体化密闭分离系统，离心分离系统转速控制在3000～6000r/min，离心时间为15～25min；
(3)将分离出的废油进行纯化处理，处理后的废油经调质后用作新配油基泥浆的基油利用；
其中，废油纯化处理过程包括酸洗、碱洗、吸附和离心分离；酸洗剂为质量浓度为8～15％的硫酸，酸洗时间为10～30min；碱洗剂为质量浓度为5～10％的氢氧化钠或氢氧化钙溶液，碱洗时间为10～30min；吸附剂为质量浓度为10～20％的蜂窝粒状漂白土或改性粉煤灰，吸附时间为20～30min；离心转速控制在3000～6000r/min，离心时间为15～25min；
(4)废渣进行无害化固化处理，废水进行氧化混凝、离心分离、深度处理。
其中，废渣无害化固化处理，在搅拌状态下，向废渣中加入适量硅酸盐水泥、粉煤灰、硫酸铝、石膏、石灰进行固化处理，以质量浓度计，用量分别为12～20％、8～12％、1～2％、1～2％、0.8～1.5％；采用过硫酸钠为氧化剂、大分子聚丙烯酰胺为助凝剂进行氧化混凝处理，用量分别为1000～3000mg/L和3～10mg/L；废水离心分离转速控制在1000～3000r/min，离心时间为5～10min；
废水深度处理采用臭氧高级氧化耦合反渗透膜分离一体化工艺，臭氧用量为5～10mg/min，氧化时间为15～30min，反渗透膜采用负载纳米二氧化钛或二氧化锰的蜂窝陶瓷膜组件，产水率在75％以上，处理后废水可实现达标排放或综合利用目标。
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