CN115075755A - 新型高效油基钻屑处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油与天然气行业废弃物处理技术领域，具体涉及一种新型高效油基钻屑处理方法，包括：(1)在油基钻屑中加入预处理剂，混合搅拌后进行分离；(2)将含有非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复配清洗剂与预处理分离出的钻屑混合，经搅拌后进行分离。本发明通过对油基钻屑预处理，可以有效降低体系粘度，促使固液分离，大幅度降低后续流程清洗剂用量，并且预处理剂可以回收循环利用，无资源浪费。
Description
技术领域
本发明属于石油与天然气行业废弃物处理技术领域，具体涉及一种新型高效油基钻屑处理方法。
背景技术
在油气勘探开采过程中，油基钻井液因具有优异的高温稳定性，良好的润滑性，以及对油气储集层损害小，有利于井壁稳定等优点，使得其在钻井作业中被大规模应用。在钻井作业过程中不可避免的会产生大量的油基钻屑，由于其含有大量油相和钻井液处理剂，属于国家危险废物。如果不妥善处理，一方面会对环境造成严重危害，另一方面也会造成大量油类资源浪费。
目前，处理油基钻屑的方法有很多，例如热解法、溶剂萃取法、生物降解法、机械离心法等。其中，热解法不仅能耗高，对设备要求高，而且不能分解油基钻屑中的处理剂；溶剂萃取法工艺流程长，需要大量易挥发的有机溶剂，会对大气造成二次污染；生物降解法处理时间长，且对菌种筛选周期和适应性要求高；机械离心法去油率低，还需要进行再处理。因此有必要研发一种新型油基钻屑的处理方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种新型高效油基钻屑处理方法。
具体的，本发明的新型高效油基钻屑处理方法，包括：
(1)在油基钻屑中加入预处理剂，混合搅拌后进行分离；
(2)将非离子表面活性剂溶液和阴离子表面活性剂溶液混合得到复配清洗剂溶液，然后与预处理分离出的钻屑混合，经搅拌后进行分离。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述预处理剂为气制油、白油、煤油、柴油中的一种或几种。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述油基钻屑与所述预处理剂的质量比为1：(0.5～1.2)。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述油基钻屑与所述预处理剂的质量比为1：1。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，步骤(1)和步骤(2)中，搅拌的速度为300-500rpm，时长为15-30min。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其中，氧乙烯单元数为3，5，7，9中的一种。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述阴离子表面活性剂为不同链长的苯磺酸盐或硫酸盐。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述苯磺酸盐为十六烷基苯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠；所述硫酸盐为十六烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钠。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述非离子表面活性剂溶液的浓度为1％-3％；所述阴离子表面活性剂溶液的浓度为0.5％-2.5％。
上述的新型高效油基钻屑处理方法，所述预处理分离出的钻屑与所述复配清洗剂溶液的质量比为1：(3.5-6)。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明通过对油基钻屑预处理，可以有效降低体系粘度，促使固液分离，大幅度降低后续流程清洗剂用量，并且预处理剂可以回收循环利用，无资源浪费；
(2)本发明在后续处理过程中，通过使用非离子与阴离子表面活性剂复配清洗预处理后油基钻屑，可以充分发挥二者的协同作用，提高清洗剂的除油能力，使钻屑残油率降至1％以下，达到《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限制》GB4914-2008相关排放要求。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1为实施例1中油基钻屑原始图；
图2为实施例1中预处理后的钻屑图；
图3为实施例1中预处理后再进行清洗的油基钻屑图；
图4为实施例1中直接清洗的油基钻屑图。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
本文使用的术语“该”“所述”“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的对象。术语“优选的”“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
具体的，本发明的新型高效油基钻屑处理方法，包括：
(1)在油基钻屑中加入预处理剂，混合搅拌后进行分离；
(2)将非离子表面活性剂溶液和阴离子表面活性剂溶液混合得到复配清洗剂溶液，然后与预处理分离出的钻屑混合，经搅拌后进行分离。
油基钻屑粘度高，直接采用化学法清洗不仅需要大量清洗药剂，而且会导致清洗液循环利用时粘度升高，清洗效率降低。本发明在化学法清洗之前，在油基钻屑中加入预处理剂，可以有效降低油基钻屑粘度，利于固液分离，且油相能够回收循环利用，分离后的钻屑残油率大幅度降低，有效提高后续流程的清洗效率，显著减少清洗剂用量。
优选的，所述预处理剂为气制油、白油、煤油、柴油中的一种或几种。
进一步优选的，所述油基钻屑与所述预处理剂的质量比为1：(0.5～1.2)。
当预处理剂与油基钻屑的质量比超过该范围的最大值时，则会造成资源浪费，不经济；当预处理剂与油基钻屑的质量比小于该范围的最小值时，则不能有效降低油基钻屑粘度，固液分离困难。当油基钻屑与预处理剂的质量比为1：1，预处理效果更佳。
其中，预处理剂在室温下对油基钻屑进行预处理，搅拌速度为300-500rpm，搅拌时长为15-30min，借此，有效降低油基钻屑粘度。
本发明采用非离子与阴离子表面活性剂复配清洗预处理后油基钻屑，非离子表面活性剂的CMC更低，增溶能力强；阴离子表面活性剂单体间存在静电排斥作用，CMC值通常较高。两者复配可以充分发挥其协同作用，提高清洗剂的除油能力，使钻屑残油率降至1％以下，达到《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限制》GB4914-2008相关排放要求。
其中，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。优选的，氧乙烯单元数为3，5，7，9中的一种。
其中，所述阴离子表面活性剂为不同链长的苯磺酸盐或硫酸盐。优选的，所述苯磺酸盐为十六烷基苯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠；所述硫酸盐为十六烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钠。
进一步优选的，所述非离子表面活性剂溶液的浓度1％-3％，所述阴离子表面活性剂溶液的浓度为0.5％-2.5％，预处理后钻屑与复配清洗剂的质量比(固液比)为1：(3.5-6)。
当固液比小于该范围的最小值时，则会影响钻屑处理效果，处理后钻屑残油率超过1％；适当提高固液比可降低油固界面张力，增加水流对钻屑的冲刷能力，有效促使油相从钻屑表面脱除，但当预处理后钻屑与非离子与阴离子表面活性剂复配清洗剂溶液的质量比大于该范围的最大值时，则会造成药剂消耗量过大，不经济。
其中，非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂在室温下对预处理后的油基钻屑进行化学清洗，搅拌速度为300-500rpm，搅拌时长为15-30min。
经实践证明，本发明不仅可以在温和条件下高效降低钻屑残油率，而且能够回收油基钻屑中的油类，实现资源利用最大化。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。
其中，术语“脂肪醇聚氧乙烯醚3”及“AEO3”指氧乙烯单元数为3的脂肪醇聚氧乙烯醚；术语“脂肪醇聚氧乙烯醚5”及“AEO5”指氧乙烯单元数为5的脂肪醇聚氧乙烯醚；术语“脂肪醇聚氧乙烯醚7”及“AEO7”指氧乙烯单元数为5的脂肪醇聚氧乙烯醚。
其中，两种油基钻屑为实施例中所用样品，命名为1号、2号油基钻屑，其含水、含油、含固量如表1所示。另外，处理之后满足《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限制》GB4914-2008相关排放要求。
表1油基钻屑含水、含油、含固量表
| 油基钻屑 | 含水量(wt％) | 含油量(wt％) | 含固量(wt％) |
| 1号 | 14.80 | 13.05 | 72.15 |
| 2号 | 8.47 | 15.58 | 75.95 |
实施例1
将1号油基钻屑(图1)与质量分数为1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚5和质量分数为1.5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，测得残油率见表2，钻屑图片见图4。
取定量1号油基钻屑，加入等质量的预处理剂气制油，在500rpm下搅拌20min后固液分离，得到钻屑颗粒(图2)。将预处理后钻屑颗粒与质量分数为1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚5和质量分数为1.5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，测得残油率见表2，钻屑图片见图3。
含油量测定参照标准《土壤石油类的测定红外分光光度法》(HJ1051-2019)。
表2预处理对钻屑残油率的影响
| 油基钻屑 | 预处理后残油率(wt％) | 清洗后残油率(wt％) |
| 无预处理 | — | 5.32 |
| 有预处理 | 6.22 | 0.64 |
注：“—”指未进行预处理。
实施例2
取定量1号油基钻屑，分别加入等质量的预处理剂气制油、白油、煤油，在500rpm下搅拌20min后固液分离。将预处理后钻屑颗粒与质量分数为1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚5和质量分数为1％的十二烷基苯磺酸钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，测得残油率见表3。
表3不同预处理剂处理油基钻屑
| 预处理剂 | 预处理后残油率(wt％) | 清洗后残油率(wt％) |
| 气制油 | 6.22 | 0.64 |
| 白油 | 8.10 | 0.71 |
| 煤油 | 8.63 | 0.75 |
实施例3
取两份定量1号油基钻屑，一份直接将钻屑颗粒与质量分数为4％的脂肪醇聚氧乙烯醚5和质量分数为4％的十二烷基苯磺酸钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，
另一份，加入等质量的预处理剂白油，在500rpm下搅拌20min后固液分离，将预处理后钻屑颗粒与质量分数为1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚5和质量分数为1％的十二烷基苯磺酸钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，测得残油率见表4。
在满足《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限制》GB4914-2008相关排放要求的前提下，预处理后再清洗时，所需清洗剂浓度可大幅降低，有效节约处理成本。
表4处理方法对钻屑残油率的影响
注：“—”指未进行预处理。
实施例4
分别取定量1号与2号油基钻屑，加入等质量的预处理剂气制油，在500rpm下搅拌20min后固液分离。将预处理后钻屑颗粒与质量分数为2％的脂肪醇聚氧乙烯醚7和质量分数为0.5％的十六烷基苯磺酸钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，测得残油率见表5。
表5不同种类油基钻屑处理结果
| 油基钻屑 | 预处理后残油率(wt％) | 清洗后残油率(wt％) |
| 1号 | 6.22 | 0.54 |
| 2号 | 6.57 | 0.68 |
实施例5
取定量1号油基钻屑，加入等质量的预处理剂白油，在500rpm下搅拌20min后固液分离。将预处理后钻屑颗粒分别与质量分数为2.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚5和质量分数为0.5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液、质量分数为2.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚5和质量分数为0.5％的十二烷基硫酸钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，测得残油率见表6。
表6不同种类清洗剂处理油基钻屑
| 清洗剂 | 清洗后残油率(wt％) |
| AEO5+SDBS | 0.51 |
| AEO5+SDS | 0.69 |
实施例6
取定量1号油基钻屑，加入等质量的预处理剂白油，在500rpm下搅拌20min后固液分离。将预处理后钻屑颗粒分别与质量分数为1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚3和质量分数为1％的十二烷基苯磺酸钠水溶液、质量分数为1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚3和质量分数为1％的十二烷基硫酸钠钠水溶液混合搅拌30min，搅拌速率为500rpm，固液比为1:4。清洗后分离出钻屑，并烘干测残油率，测得残油率见表7。
表7不同种类清洗剂处理油基钻屑
| 清洗剂 | 清洗后残油率(wt％) |
| AEO3+SDBS | 0.53 |
| AEO3+SDS | 0.61 |
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，包括：
(1)在油基钻屑中加入预处理剂，混合搅拌后进行分离；
(2)将非离子表面活性剂溶液和阴离子表面活性剂溶液混合得到复配清洗剂溶液，然后与预处理分离出的钻屑混合，经搅拌后进行分离。
2.根据权利要求1所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述预处理剂为气制油、白油、煤油、柴油中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述油基钻屑与所述预处理剂的质量比为1：(0.5～1.2)。
4.根据权利要求3所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述油基钻屑与所述预处理剂的质量比为1：1。
5.根据权利要求1所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，搅拌的速度为300-500rpm，时长为15-30min。
6.根据权利要求1所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其中，氧乙烯单元数为3，5，7，9中的一种。
7.根据权利要求1所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为不同链长的苯磺酸盐或硫酸盐。
8.根据权利要求7所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述苯磺酸盐为十六烷基苯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠；所述硫酸盐为十六烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钠。
9.根据权利要求1所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂溶液的浓度为1％-3％；所述阴离子表面活性剂溶液的浓度为0.5％-2.5％。
10.根据权利要求1所述的新型高效油基钻屑处理方法，其特征在于，所述预处理分离出的钻屑与所述复配清洗剂溶液的质量比为1：(3.5-6)。
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| US20120181085A1 (en) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | Baker Hughes Incorporated | Method for cleaning drill cuttings |
| CN103899262A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 钻井油基钻屑随钻处理方法 |
| CN104373065A (zh) * | 2014-06-04 | 2015-02-25 | 中国石油化工集团公司 | 一种油基钻屑处理方法 |
| CN105735920A (zh) * | 2014-12-12 | 2016-07-06 | 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院 | 一种油基钻井液钻屑随钻处理的方法 |
| CN107474814A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-12-15 | 山东大学 | 一种乳液型油基泥浆清洗液及其制备方法 |
-
2022
- 2022-08-09 CN CN202210949963.0A patent/CN115075755A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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