MXPA04008316A - Metodo y aparato de tratamiento de detritos de perforacion. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo y aparato para el tratamiento de substratos de arcilla contaminados con aceite para eliminacion tales como detritos de perforacion de la perforacion con un lodo basado en aceite. Si es necesario, el substrato se pretrata con un rompedor de emulsion acuoso tal como acido alquilbencensulfonico. El substrato se mezcla bajo condiciones de alto corte con un acido mineral tal como acido sulfurico. Esto puede hacerse en un reactor agitado con adicion secuencial de los acidos organicos e inorganicos. El substrato es mezclado despues con tierra alcalina tal como cal en un segundo reactor agitado. Las reacciones entre el (los) acido (s), tierra alcalina y substrato son exotermicas y proporcionan calor para vaporizar el aceite, el producto de reaccion y agua. Los constituyentes recuperables en el vapor pueden condensarse en un sistema de recoleccion de vapor. El substrato tratado esta esencialmente libre de aceite y tiene un contenido de agua controlado.

Description

METODO Y APARATO DE TRATAMIENTO DE DETRITOS DE PERFORACION CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con el tratamiento de detritos de perforación contaminados con aceite para su eliminación ambientalmente aceptable, y más particularmente con el tratamiento secuencial de los detritos de perforación con un desemulsionante orgánico opcional, un agente de acidificación y tierras raras para el propósito de remover con rapidez el aceite de los detritos de perforación para obtener detritos de perforación tratados esencialmente libres de aceite. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los detritos de perforación del petróleo generalmente se consideran como desechos controlados o peligrosos. Como tales, los detritos de perforación pueden eliminarse en dos formas diferentes: (1) tratamiento de descontaminación; o (2) relleno de tierra controlado de desechos peligrosos. Los desechos peligrosos se consideran una amenaza al ambiente debido al riesgo de contaminación de agua superficial y subsuperficial , así como contaminación del aire, interrumpiendo el equilibrio del ecosistema. La eliminación de desechos peligrosos en rellenos de tierra controlados normalmente es la última opción ambiental, dado que el problema solo se transfiere de un lugar a otro y la solución final sólo se pospone para una fecha posterior.

Ref.:158165 Existen varias tecnologías disponibles para tratar desechos peligrosos por diferentes medios. Todos ellos tienen ventajas y limitaciones dependiendo del tipo de contaminante y la concentración, la matriz en la cual el contaminante se dispersa, y finalmente los lugares en los cuales se generan los detritos y en los que van a eliminarse, que pueden ser los mismos o diferentes. Los costos de manejo y tratamiento, tiempo de proceso, sitios contaminantes tales como áreas ecológicamente protegidas, cuerpos de agua cercanos, residencias humanas, desiertos, etc. y finalmente el tiempo de tratamiento total, son todos factores para elegir la mejor tecnología disponible. La exploración de petróleo y gas depende de los pozos perforados a diferentes profundidades con diámetros diferentes a través de diferentes estratos geológicos con múltiples manifestaciones litológicas tales como arcilla, roca, arena, minas salinas subterráneas vacías, mantos salinos y freáticos. Las perforaciones requieren un fluido de perforación, también conocido como lodo de perforación, con varias funciones físicas tales como: · Enfriamiento y lubricación de la broca • Formación de una torta de filtro para "entubar" temporalmente la perforación del pozo, • Traslado de los detritos de perforación desde la broca hasta la superficie. · Evitar la explosión de fluidos de reservas.

Las piezas sólidas de material cortado por la broca, al avanzar la perforación, se conocen como detritos de perforación. El lodo de perforación es un fluido de compuestos físico-químicos con características reológicas específicas para cubrir todas las necesidades del pozo al encontrarse con las diferentes capas geológicas, profundidades y presión extremada de fluidos naturales . Existen dos tipos principales de lodo: • Lodo basado en aceite (también conocido como lodo de emulsión inversa) . • Lodo basado en agua . Sus formulaciones varían de acuerdo con la tecnología de cada proveedor y las características generales de cada pozo en cada campo. Estas formulaciones son generalmente caras, lo cual es razón para recircularlos . Antes de la recirculación, su formulación debe ajustarse para reemplazar pérdida de compuestos durante el proceso. La composición de muchos pozos típicamente incluye los siguientes compuestos: • Bentonita · Barita • Diesel u otro aceite • Polímeros • Cloruros de Sodio y de Potasio • Agua El lodo basado en agua no emplea diesel o aceite pero usa cloruros; la emulsión inversa utiliza más diesel que agua. Tal como aquí se emplea, el término "lodo basado en aceite" también incluye lodos sintéticos que algunas veces se clasifican por separado a pesar de que contienen cantidades apreciables de hidrocarburos, usualmente hidrocarburos refinados en lugar de diesel. Debido a que no contienen aceite difícil de eliminar, el lodo basado en agua se usa algunas veces en lugar de fluidos de perforación basados en aceite, aun cuando los lodos basados en aceite pueden ser más económicos para usar y pueden tener ventajas operativas. Es importante recordar que, en todos los casos, el lodo es una emulsión física estable, necesariamente con el fin de evitar la separación de sus componentes que tienen diferentes densidades y otras características físicas y eléctricas. El lodo puede ser pegajoso y elástico, como goma, sin perder sus cualidades de fluido. Cuando los detritos de perforación basados en aceite pierden agua, se hacen más pegajosos. El lodo se inyecta a través del centro de la columna de perforación a la broca y sale a la superficie en el anillo entre la columna de perforación y la perforación del pozo, cumpliendo de esta manera, con las funciones de enfriamiento y lubricación de la broca, entubado del pozo y, finalmente, llevando los detritos de perforación a la superficie. En la superficie, el lodo se separa de los detritos de perforación para volverse a utilizar, y lo detritos de perforación se eliminan, normalmente en rellenos de tierra controlados. La separación del lodo y de los detritos de perforación no es perfecta dado que los detritos retienen parte del lodo de perforación en concentraciones que varían entre 25 y en exceso de 50 por ciento en peso. Por lo tanto los detritos de perforación pueden considerarse desechos peligrosos, dependiendo de los componentes residuales del lodo y sus concentraciones. Las preocupaciones ambientales demandan que los detritos de perforación que muestran características contaminantes, debido a sus concentraciones de compuestos peligrosos tales como diesel, cloruros, polímeros, etc., sean manejados y procesados cuidadosamente antes de eliminarlos al ambiente. Las tecnologías de técnicas anteriores bien conocidas para el tratamiento de detritos de perforación de emulsión inversa contaminados son: • Incineración • Estabilización y encapsulado · Desorción térmica • Oxidación química • Degradación bioquímica • Rellenos de tierra controlados Los criterios usados con mayor frecuencia para elegir la mejor tecnología son: • Conflabilidad ambiental (riesgo ambiental) • Requerimientos ambientales específicos, por legislación así como por localización geográfica. • Limitaciones que se presentan por cada tecnología (conflabilidad del equipo y procesos) • Costos • Velocidad de proceso versus velocidad de generación de detritos • Espacio disponible para tratamiento • Características del sitio de eliminación final • Logística El encapsulado es usado rara vez debido a los altos riesgos que involucra dado que no hay una garantía del 100% de encapsulado tampoco hay una garantía de que el encapsulado durará por un periodo largo de tiempo bajo cualquier ambiente en el sitio de desecho final. Ejemplos de encapsulado se observan en US 4,913,586 de Gabbita; y US ,5630,785 de Pridemore y colaboradores. La degradación química, como en US 5,039,415 de Smith, requiere una supervisión y control constantes durante todo el proceso, y esta opción es muy lenta y podría llevar varios años para el tratamiento en cada caso. El relleno de tierra controlado es cada vez menos atractivo dado que el problema no se resuelve, y solo cambia el lugar y tiempo para la última resolución. Ejemplos de un proceso de incineración incluyen US 1,444,794 de Kernan; y US 4,606,283 de DesOrmeaux y colaboradores. La limitación principal para la incineración recae en sus costos operacionales , y el control del proceso es también difícil dado que los intervalos de operación estequiométricamente estrechos son difíciles de mantener cuando, en la práctica, las concentraciones de contaminante son frecuentemente variables. Además, el proceso de incineración requiere de mucha energía porque toda la matriz tiene que calentarse a temperaturas de combustión, muchos constituyentes de la misma tienen coeficientes térmicos altos. Además, la flexibilidad para instalar equipo de incineración en el campo es baja y los costos de logística son altos . La desorción térmica, como en US 5,228,804 de Balch, 5,272,833 de Prill y colaboradores y/o 5,927,970 de Pate y colaboradores, presenta varias limitaciones, incluyendo baja eficiencia térmica, pobre control del proceso, baja flexibilidad, costos de inversión alto, costo de operación alto, y baja factibilidad para proyectos in si tu. La eficiencia térmica de la desorción térmica es aún más baja que la incineración dado que el calentamiento de toda la matriz tiene que ser indirecto, creando costos adicionales de inversión, mantenimiento y de operación, con pobre control del proceso. Las características viscoelásticas de los detritos de perforación hacen el procesamiento difícil debido a la tendencia para que los detritos de perforación se adhieran a las paredes y a otras superficies de equipos, reduciendo por lo tanto la transmisión térmica al reducir efectivamente el diámetro interno del tambor con menos productividad y/o calidad. Además, la desorción térmica requiere un tratamiento adicional para los gases recuperados, por condensación u otro medio de tratamiento, incrementando más su costo. La oxidación química se describe, por ejemplo, en US 5,414,207 de Ritter. En este criterio, cal preacondicionada con un agente de hidrofobicidad se combina con tierra húmeda en una atmósfera inerte y se introduce a un recipiente de descomposición. Entonces se introduce aire a la mezcla para efectuar oxidación y/o hidrólisis de los contaminantes del aceite. El enfoque principal de este criterio es retardar la hidrólisis de la cal hasta después de que la mezcla se ha combinado para favorecer la oxidación/hidrólisis de los contaminantes orgánicos, y como consecuencia el proceso es relativamente lento y no es continuo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es el descubrimiento de un método químico de oxidación/desorción y sistema para tratar detritos de perforación para eliminación ambiental. En donde sea necesario, el proceso pretrata los detritos de perforación con un rompedor de emulsión, seguido por mezclado con un ácido mineral, y después mezcla los detritos acidificados con tierra alcalina, preferentemente bajo condiciones de alto corte. Las etapas del proceso son fuertemente exotérmicas y generan productos gaseosos para remover rápidamente el aceite de los detritos de perforación, por ejemplo, en un tiempo de residencia de aproximadamente 60 - 80 segundos. Por lo tanto la presente invención logra una muy rápida y extensiva remoción de aceite, conflabilidad, eficiencia y bajos costos con mínimo consumo de energía. En una modalidad, la presente invención proporciona un método particularmente muy apropiado para el tratamiento de un substrato que comprende arcilla contaminada con aceite para eliminación. El método incluye el mezclado del sustrato con un ácido mineral concentrado bajo condiciones de alto corte para obtener una mezcla acidificada precalentada con una fase acuosa con un pH menor que 0. La mezcla resultante es mezclada con tierra alcalina bajo condiciones de alto corte en una cantidad efectiva para generar una exoterma para vaporizar el aceite y los productos de reacción del mismo. Se recupera un producto de reacción sólido el cual está esencialmente libre de aceite. Si es necesario o se desea, el substrato puede pulverizarse antes de mezclar con el ácido mineral. Opcionalmente, el substrato puede pretratarse con un rompedor de emulsión orgánico antes de mezclar con el ácido mineral . El substrato comprende preferentemente detritos de perforación, aunque el método puede usarse también para remover hidrocarburos de una variedad de substratos, particularmente substratos que contienen arcilla. El método es especialmente atractivo para tratar detritos de perforación contaminados con lodo de perforación basado en aceite . En donde se emplee el rompedor de emulsión en el método, preferentemente es un ácido orgánico o sal de adición, tal como, por ejemplo, sulfonato de alquilo, sulfonato de arilo, sulfonato de alquilarilo, sulfonato de aralquilo, o una combinación de los mismos, con más preferencia, ácido alquilsulfónico, ácido arilsulfónico, ácido alquilarilsulfónico, ácido aralquilsulfónico, o una combinación de los mismos. En una modalidad particularmente preferida, el ácido orgánico o sal de adición comprende sulfonato de alquilbenceno acuoso, por ejemplo, ácido alquilbencensulfónico, y especialmente sulfonato de dodecil benceno, por ejemplo, ácido dodecilbencensulfónico (DDBSA, por sus siglas en inglés) . El rompedor de emulsión se mezcla preferentemente en una proporción de 0.5 a 5 partes en peso por 100 partes de substrato, con más preferencia desde 1 hasta 3 partes, y especialmente desde 1 hasta 1.5 partes.

El ácido mineral es preferentemente ácido sulfúrico. El ácido mineral se mezcla preferentemente en una proporción de 1 a 20 partes en peso por 100 partes de substrato, con más preferencia de 2 a 13 partes en peso, y especialmente de 4 a 7 partes en peso. Si se desea, puede agregarse una proporción de agua con el substrato y ácido mineral en una proporción total desde 20 hasta 40 partes en peso por cien partes del substrato.

La tierra alcalina es preferentemente, cal. La cal se mezcla preferentemente en una proporción de 1 a 16 partes en peso por 100 partes del substrato, con más preferencia de 2. a 10 partes, y especialmente desde 3 hasta 6 partes en peso. El mezclado de ácido mineral se efectúa preferentemente en un primer reactor, y el mezclado de tierra alcalina se realiza en un segundo reactor que recibe la mezcla descargada del primer reactor. La mezcla del rompedor de emulsión y del ácido mineral puede realizarse en serie en un primer reactor. El método incluye preferentemente la recuperación de vapor generado del primer y segundo reactores, condensando el vapor recuperado y dejando escapar gases no condensados. En otra modalidad, la presente invención proporciona un método para tratar detritos de perforación contaminados con aceite. El método incluye: (a) introducción continua de detritos de perforación dentro de un extremo de entrada de un primer reactor que comprende al menos un eje giratorio colocado longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje; si los detritos de perforación tienen un contenido de agua menor que 20 por ciento en peso o un contenido de aceite mayor que 30 por ciento en peso, se introduce continuamente un rompedor de emulsión orgánico acuoso dentro del primer reactor en un primer sitio adyacente al extremo de entrada; introducción continua de un ácido mineral dentro del primer reactor en un segundo sitio espaciado de un extremo de salida del primer reactor; rotación del al menos un eje del primer reactor para mantener continuamente condiciones de alto corte en el primer reactor y descargar un producto intermedio acidificado; introducción continua del producto intermedio acidificado dentro de un extremo de entrada de un segundo reactor que comprende al menos un eje dispuesto longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje; introducción continua de tierra alcalina dentro del segundo reactor en un sitio adyacente al extremo de entrada del mismo; rotación del al menos un eje del segundo reactor para mantener condiciones de alto corte en el segundo reactor y descargar continuamente un producto de reacción del extremo de salida del segundo reactor, en donde el producto de reacción está esencialmente libre de aceite. La proporción de agua adicionada al primer reactor con cualquier rompedor de emulsión y el ácido mineral preferentemente totaliza de 10 a 40 partes en peso por 100 partes de los detritos de perforación. El método puede incluir también recuperar de vapor generado del primer y segundo reactores, depurar vapor recuperado y dejar escapar a la atmósfera los gases no condensados del vapor recuperado. En otra modalidad, la presente invención proporciona un método para tratar detritos de perforación contaminados con aceite, el cual comprende: (a) introducción continua de detritos de perforación en un extremo de entrada de un primer reactor que comprende al menos un eje giratorio colocado longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje; (b) introducción continua de 1 a 3 partes en peso ácido dodecilbencensulfónico por 100 partes de detritos de perforación de dentro del primer reactor en un primer sitio adyacente al extremo de entrada; (c) introducción continua de 2 a 13 partes en peso ácido sulfúrico por 100 partes de detritos de perforación de dentro del primer reactor corriente abajo de la primera localización; rotación del al menos un eje del primer reactor para mantener continuamente condiciones de alto corte en el primer reactor y descargar un producto intermediario acidificado; introducción continua del producto intermediario acidificado dentro de un extremo de entrada de un segundo reactor que comprende al menos un eje colocado longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores a lo largo del eje; introducción continua de 2 a 10 partes en peso de cal por 100 partes de detritos de perforación dentro del segundo reactor en un sitio adyacente al extremo de entrada del mismo; rotación del al menos un eje del segundo reactor para mantener condiciones de alto corte en el segundo reactor y descarga continua de un producto de reacción del segundo extremo de salida del segundo reactor, en donde el producto de reacción contiene menos de 3000 ppm de aceite; recuperación de vapor del primer y segundo reactores; condensación de líquido del vapor recuperado para formar una corriente de escape de vapor no condensado .

En una modalidad adicional, la presente invención proporciona un aparato para tratar un substrato que comprende partículas de arcilla contaminadas con aceite para su eliminación. El aparato incluye un primer medio para mezclar el substrato con un ácido mineral concentrado bajo condiciones de alto corte para obtener una mezcla acidificada precalentada que tiene una fase acuosa con un pH menor que 0, un segundo medio para mezclar la mezcla del primer medio con tierra alcalina bajo condiciones de alto corte en una cantidad efectiva para generar una exoterma para vaporizar el aceite y los productos de reacción del mismo, y un medio para recuperar un producto de reacción substancialmente sólido de ese tercer medio esencialmente libre de aceite. En una modalidad adicional, la presente invención proporciona un aparato para tratar detritos de perforación contaminados con aceite. El aparato incluye un medio para introducir continuamente los detritos de perforación dentro de un extremo de entrada de un primer reactor que comprende al menos un eje giratorio dispuesto longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje, un medio para introducir continuamente un rompedor de emulsión acuoso dentro del primer reactor en un primer sitio adyacente al extremo de entrada, un medio para introducir continuamente un ácido mineral dentro del primer reactor en un segundo sitio espaciado de un extremo de salida del primer reactor, un medio para hacer girar el al menos un eje del primer reactor para mantener continuamente condiciones de alto corte en el primer reactor y descargar un producto intermedio acidificado, un medio para introducir continuamente el producto intermedio acidificado dentro de un extremo de entrada de un segundo reactor que comprende al menos un eje dispuesto longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje, un medio para introducir continuamente tierra alcalina dentro del segundo reactor en un sitio adyacente a la entrada del mismo, y un medio para hacer girar el al menos un eje del segundo reactor para mantener condiciones de alto corte en el segundo reactor para descargar continuamente un producto de reacción del extremo de salida del segundo reactor esencialmente libre de aceite.. En una modalidad alternativa, la presente invención proporciona un aparato para tratar detritos de perforación contaminados con aceite. El aparato incluye un primer reactor que comprende una envuelta longitudinal que tiene una entrada en un primer extremo y una salida en un extremo opuesto, al menos un eje giratorio colocado longitudinalmente en la envuelta, y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del al menos un eje y un segundo reactor que comprende una envuelta longitudinal que tiene una entrada en un primer extremo y una salida en un extremo opuesto, y al menos un eje giratorio dispuesto longitudinalmente en la envuelta, y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo de al menos un eje. Se provee un primer alimentador de sólidos para introducir continuamente detritos de perforación dentro de la entrada del primer reactor. El aparato incluye un tanque de rompedor de emulsión y una línea del tanque de rompedor de emulsión para introducir continuamente el rompedor de emulsión dentro del primer reactor adyacente a la entrada. Se tiene un tanque de ácido mineral acuoso y una línea del tanque de ácido mineral acuoso para introducir continuamente el ácido mineral dentro del primer reactor corriente abajo del rompedor de emulsión y corriente arriba de la salida. Se provee un vertedero para transferir continuamente producto de reacción de la salida del primer reactor a la entrada del segundo reactor. Se provee un segundo alimentador para introducir continuamente tierra alcalina dentro del segundo reactor adyacente al extremo de entrada. Un tercer alimentador mueve continuamente producto de reacción fuera de la salida del segundo reactor. El aparato adicionalmente incluye un sistema de recolección de vapor para recuperar gases del primero y segundo reactores, un condensador para condensar líquidos de los gases del sistema de recolección de vapor y producir una corriente de gases no condensados, y un puerto de escape para descargar gases no condensados . El primero y segundo alimentadores de sólidos incluyen preferentemente un tapón de vapor para inhibir el paso de gases de los respectivos reactores. El tanque de rompedor de emulsión puede incluir una carga de ácido dodecilbencensulfónico. El tanque de ácido mineral puede incluir una carga de ácido sulfúrico. El aparato puede incluir también una línea de agua para introducir agua con el rompedor de emulsión y/o ácido mineral . Puede proveerse una tolva de tierra alcalina para suministrar tierra alcalina al segundo alimentador. La tolva de tierra alcalina puede incluir una carga de cal. El aparato preferentemente incluye controladores para dosificar las proporciones de rompedor de emulsión, ácido mineral y cal proporcional a una proporción de introducción de los detritos de perforación. El condensador puede incluir un intercambiador de calor indirecto para enfriar los gases, o un intercambiador de calor directo para poner en contacto los gases con un medio de absorción líquido. Otra modalidad de la invención proporciona un sistema para perforar un pozo subterráneo con la circulación de lodo basado en aceite sin descargar detritos de perforación contaminados con aceite. El sistema incluye un equipo de perforación que tiene una columna de perforación para perforar el pozo y un sistema de circulación de lodos para circular lodo basado en aceite y recuperar detritos de perforación, y una unidad de tratamiento de detritos de perforación asociada operativamente con el equipo de perforación para recibir los detritos de perforación recuperados y producir detritos de perforación tratados de bajo contenido de aceite. La unidad de tratamiento comprende preferentemente el aparato antes descrito. Una modalidad adicional de la invención proporciona un método para perforar un pozo subterráneo con la circulación de lodo basado en aceite sin descargar detritos de perforación contaminados con aceite. El método incluye la operación de un equipo de perforación incluyendo una columna de perforación giratoria para perforar el pozo, circular lodo basado en aceite a través de la columna de perforación para remover los detritos de perforación del pozo, recuperar los detritos de perforación del lodo, y tratar los detritos de perforación de conformidad con el método descrito anteriormente . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es un esquema que muestra las fases de aceite, agua y sólido en un lodo de perforación basado en aceite. La figura 2 es un esquema que muestra las fases de la figura 1 al finalizar el rompimiento de la emulsión. La figura 3 es un diagrama de proceso para el tratamiento de detritos de perforación basados en aceite de conformidad con una modalidad de la invención.

La figura 4 es un esquema de la vista general del aparato de conformidad con una modalidad, mostrando el equipo principal . La figura 5A muestra una vista en perspectiva de una de las envueltas de reactor de conformidad con una modalidad. La figura 5B muestra esquemáticamente el patrón de flujo horizontal dentro de la envuelta de reactor de la figura 5A.

La figura 5C muestra los patrones de flujo vertical dentro de la envuelta de reactor de la figura 5B. La figura 6A muestra una elevación del equipo de conformidad con una modalidad de la presente invención. La figura 6B muestra un plano para el equipo de conformidad con otra modalidad de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las etapas del proceso aplicadas en esta invención son el mezclado secuencial del substrato contaminado con aceite, con ácido mineral y con tierra alcalina. La adición del ácido mineral condiciona químicamente al substrato para el tratamiento con la tierra alcalina y puede iniciar también reacciones exotérmicas para precalentar el substrato y ayudar a separar compuestos volátiles. La tierra alcalina completa una transformación fisicoquímica del substrato e inicia adicionalmente reacciones químicas con el substrato, el ácido mineral (como reactante y/o catalizador) y los hidrocarburos, que son extremadamente exotérmicos, para ayudar a vaporizar los productos de reacción y otros constituyentes volátiles. La presencia de agua en la mezcla facilita la reacción química y ayuda en la vaporización en una forma análoga a la destilación de hidrocarburos con vapor. Los hidrocarburos reaccionan en la mezcla sólido/líquido y/o en la fase vapor para formar hidrocarburos de menor peso molecular, oxigenados y/o derivados de ácido mineral, por ejemplo, sulfonato. El calcio y el ácido mineral, por ejemplo, ácido sulfúrico, puede reaccionar para estabilizar productos de reacción sólidos, por ejemplo, sulfatos de calcio, para ayudar a estabilizar el producto de reacción resultante sólido esencialmente libre de aceite. El lodo de perforación es una emulsión estable que comprende varios productos químicos que realizan varias funciones diferentes para la perforación de un pozo, tal como un entubado temporal por la formación de una torta de filtro, la lubricación y enfriamiento de la broca, así como remoción de detritos del fondo de la perforación del pozo. La densidad del pozo puede variar en cualquier cantidad entre 900 g/1 a 5 kg/1; todos los constituyentes deben permanecer en suspensión en todo momento durante la operación. Durante las condiciones normales de perforación subsuperficial y en la superficie, el lodo de perforación y los detritos de los varios substratos geológicos son recibidos para separarse del lodo. Los detritos de perforación pueden estar limpios mientras estén presentes en la formación, pero en la broca y cuando se transportan hacia la superficie, los detritos se contaminan con los constituyentes del lodo. En la separación superficial del lodo de los detritos de perforación, el lodo se recupera para su reutilización posterior y los detritos de perforación deben eliminarse. La separación de los detritos del lodo no es perfecta, así que parte del lodo permanece en los detritos, íntimamente mezclados-, emulsionados y con altas concentraciones de los productos viscosos, haciendo que los detritos sean un producto viscoelástico . En los mismos detritos, los productos químicos son reunidos como contaminantes, formando una matriz pegajosa, la cual es difícil de manejar y procesar para la descontaminación. Por lo tanto los detritos de perforación presentan un problema tecnológico muy particular para su tratamiento dado que la cobertura protectora sobre las partículas de los detritos impide la penetración de reactivos de tratamiento. Estos residuos no son líquidos, sino dispersiones sólido-líquido muy estables. La fase sólida es coloidal con propiedades tixotrópicas . La fase líquida es aceite/agua . Aunque la presente invención se describe aquí con referencia específica a detritos de perforación como un ejemplo, y especialmente los detritos de perforación obtenidos de las operaciones con lodos de perforación basados en aceite, también pueden tratarse otros desechos peligrosos usando la presente metodología y aparato, especialmente desechos que contienen arcilla. Los detritos de perforación contienen grandes cantidades de arcilla debido al contenido normalmente alto de este material en los depósitos de aceite y otros estratos. Existe también una amplio rango de aplicaciones para la arcilla a nivel industrial, tal como en cerámica, papel, fluidos de perforación, y ciertos tipos de aceites lubricantes. Además, se usa en insecticidas, adhesivos, ungüentos hule y plásticos así como en catalizadores o como soportes de catalizadores. La presente invención utiliza oxidación química y/o volatilización de contaminantes para reducir niveles de contaminantes por debajo de los requeridos para eliminación ambiental segura. El aparato se diseña de tal manera que el proceso puede llevarse a cabo en una forma automatizada, continuamente, confiablemente y eficientemente. Hay un uso de energía mínimo por unidad de peso tratado de detritos de perforación. Enseguida del tratamiento de conformidad con la presente invención, los detritos de perforación u otro tipo de desechos peligrosos son susceptibles de eliminarse en cualquier relleno de tierra como cualquier otro residuo industrial no tóxico, no peligroso. Los detritos de perforación basados en aceite contaminados están en forma de una emulsión estable que debe romperse antes de intentar el tratamiento químico de los detritos de perforación. La ruptura de la matriz de los detritos de perforación basados en aceite es un proceso físico químico que consiste en dividir y separar cada uno de los componentes, produciendo invariablemente dos fases líquidas, una fase orgánica (aceite) y una fase inorgánica (acuosa), así como una fase sólida. La fase orgánica se forma por modificación de la polaridad de cada una de las dos fases en un medio acuoso mediante la adición de un ácido u otro rompedor de emulsión, el cual puede mejorarse por la adición de calor o agitación, o ambos. Un rompedor de emulsión es un compuesto ácido y polivalente que es capaz de destruir o "romper" una emulsión de agua en aceite. Algunas emulsiones asociadas con detritos de perforación pueden romperse fácilmente por medio de un ácido fuerte, particularmente en donde los detritos de perforación tengan un contenido de agua relativamente alto (>20 por ciento) , bajo contenido de aceite (<30 por ciento) , y están generalmente libres de grandes aglutinados o bolas de sólidos. Otras emulsiones que tienen un menor contenido de agua o un alto contenido de aceite, o que presentan aglutinación de sólidos, no se rompen con facilidad por el ácido mineral por sí solo y requieren de un rompedor de emulsión adicional. Los ácidos alquilaromá icos sulfónicos, por ejemplo, especialmente ácido dodecilbencenosulfónico (DDBSA, por sus siglas en inglés) , son materiales que cambian la polaridad de la solución y ciertas propiedades físicas tales como viscosidad y tensión superficial interfacial, sin alterar significativamente las propiedades químicas junto con el pH. Estos compuestos pueden usarse en pequeñas dosificaciones y preferentemente son biodegradables o químicamente oxidables sin residuo tóxico para usarse en proyectos ambientales. En la presente invención, el rompedor de emulsión es preferentemente una molécula o ión amfifílico, significando que una parte de la molécula es hidrofóbica (repelente al agua) y otra es hidrofílica (atrae al agua) . La porción hidrofóbica (cola) es normalmente una cadena hidrocarbonada, especialmente una de 12 o más átomos de carbono. La porción hidrofílica (cabeza) es iónica o polar (cadena de oxietileno, -NH2, -S02OH, etc.) - En la solución, el rompedor de emulsión tiende a concentrarse en la interfase de agua/aceite, en donde la cabeza hidrofílica puede hidratarse con agua, y las colas hidrofóbicas son atraídas a las moléculas de aceite. Las figura 1-2 muestran un esquema de la ruptura de la emulsión de un residuo contaminante. La figura 1 representa partículas de detritos de perforación P concentradas en gotitas acuosas W en una fase continua de aceite O. La figura 2 muestra el sistema de la figura 1 siguiendo con el desemulsionamiento, con una fase continua de aceite O y una fase acuosa generalmente continua W conteniendo las partículas P. Algunas de las partículas de detritos de perforación P pueden presentarse en la fase olea O antes del desemulsionamiento, pero se asocian más comúnmente con la fase acuosa W, especialmente seguida por el desemulsionamiento. El desemulsionamiento puede realizarse en dos formas diferentes, in situ, en un reactor o ex si tu, antes de alimentar los detritos de perforación al reactor, tal como un espacio abierto en el sitio de perforación o en un sitio alejado; los principios son los mismos y dependen más de las propiedades del desemulsionante. Debido a las características específicas de cada compuesto (detritos de perforación así como lodo) , se requieren diferentes tratamientos de tal manera que es imposible la generalización del tratamiento. Algunas de las variables a controlar con el objeto de romper la emulsión son las siguientes: 1. Tipo y cantidad de desemulsionante 2. pH de la mezcla 3. Cantidad de vehículo de transferencia (por ejemplo agua) . Tiempo de homogeneización 5. Tiempo de residencia 6. Temperatura de la mezcla La efectividad de la técnica también depende de las características de la matriz contaminada de los detritos, tales como: 1. Permeabilidad 2. Porosidad 3. Homogeneidad del medio 4. Textura 5. Mineralogía A pesar de que la temperatura de la mezcla es un factor importante para romper la fase orgánica, existen desemulsionantes, tales como alquilbencensulfonatos , preferentemente en forma ácida, es decir, ácido alquilbencensulfónicos tales como ácido dodecilbencen sulfónico (DDBSA, por sus siglas en inglés) , que trabajan a temperatura ambiente, facilitando el tratamiento y salvaguardando la operación, eliminando la necesidad de calentar y por lo mismo disminuyendo los costos. Pueden usarse ventajosamente ácidos alquilbencensulfónicos tanto lineales como ramificados. La idea con la adición del desemulsionante es efectuar la ruptura de la emulsión de manera esencialmente completa sin usar más desemulsionante que el necesario. El desemulsionante en exceso requerirá tierra alcalina adicional, como se describe más adelante, y afecta adversamente la economía del proceso. En la mayoría de las aplicaciones, la proporción del rompedor de emulsión empleado estará en el intervalo entre 0.5 a 5 partes en peso por 100 partes de substrato (pph) , preferentemente de 1 a 3 pph, y especialmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 1.5 pph. El pH del detrito de perforación bruto afectará también la cantidad de DDBSA empleada Por ejemplo, si el pH es relativamente bajo (a decir 9) , la cantidad óptima de DDBSA. puede ser de 1 pph, pero si el pH de la matriz es relativamente alto (a decir 13), el óptimo podría ser 1.5 pph. El rompedor de emulsión puede adicionarse como un líquido o sólido puro, pero es más conveniente usar un líquido. Dependiendo de su estado físico a temperatura ambiente, el rompedor de emulsión puede necesitar licuarse por calentamiento y/o por dilución con agua u otro solvente. En esta forma, el agua necesaria en el proceso puede agregarse convenientemente con el rompedor de emulsión, en cantidades descritas más adelantes. Por ejemplo, el rompedor de emulsión puede aplicarse a los detritos de perforación brutos de una solución acuosa conteniendo típicamente de 5 a 10 por ciento en peso del DDBSA. Tal como se mencionó, la invención es particularmente aplicable a desechos peligrosos que contienen arcilla. Cuando la arcilla hace contacto con los compuestos orgánicos y agua, su comportamiento físico-químico se altera, ocasionando frecuentemente resultados impredecibles . Estos cambios se reflejan en la formulación de dispersiones extremadamente estables, las cuales se hacen más estables cuando están en agua o en tierra, en donde pueden encontrarse los compuestos químicos, que forman iones en solución acuosa. El peptizado del constituyente de arcilla es detritos de perforación basados en aceite es un proceso físico-químico en el cual se induce a la expansión de la arcilla por medio del ácido mineral y/o cal, por ejemplo, aumentando su volumen para facilitar la desintegración o dispersión de partículas aglomeradas. Este proceso puede facilitarse por el tratamiento inicial con DDBSA, especialmente cuando la matriz de detritos de perforación es muy pegajosa, como en las mezclas de alto contenido de aceite/bajo contenido de agua, y el tratamiento subsiguiente con ácido mineral y tierra alcalina es eficiente y económico, sin comprometer el ambiente. El peptizado es un proceso físico que no rompe las moléculas y no flocula los componentes de la mezcla. En este proceso, se evitan preferentemente las sales de cromo, manganeso y hierro. Con la acidificación, además de desestabilizar las partículas de arcilla aglomeradas, la fase sólida se activa para desarrollar sus propiedades coloidales y efectúa el peptizado que tiene lugar en un grado aún mayor al mezclarse con la cal. La idea con la adición de ácido mineral es efectuar una remoción de aceite esencialmente completa sin usar más ácido que el necesario. Debe usarse suficiente ácido para completar la ruptura de la emulsión, para pretratar la arcilla para la reacción con cal, y para obtener el calor de reacción (principalmente con la cal) que es necesario para la volatilización del aceite. Puede haber algún consumo del ácido mineral por la reacción con tierra alcalina y constituyentes metálicos que ocurre en los detritos de perforación, especialmente en donde se emplea lodo de perforación con pH alto. El pH de la fase acuosa de la mezcla resultante deberá ser preferentemente menos de 0. Por otro lado, el ácido en exceso puede requerir cal adicional, como se describe más adelante, afectando adversamente la economía del proceso. El ácido mineral puede diluirse con agua para lograr el resultado deseado, pero se usa preferentemente con una fuerza concentrada o sin diluir. La dosificación de ácido mineral usada en este proceso es preferentemente de 1 a 20 pph, con más preferencia de 2 a 13 pph, y especialmente de 4 a 7 pph. Los ácidos minerales adecuados incluyen, por ejemplo, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, y similares. También pueden usarse combinaciones de ácidos minerales, por ejemplo, una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico. Se prefiere particularmente el ácido sulfúrico. Debido a las temperaturas generadas por la naturaleza exotérmica de la adición de ácido al substrato de arcilla-aceite, así como la adición subsiguiente de tierra alcalina, la mayor parte del agua presente en los detritos de perforación y adicionada con rompedor de emulsión y/o ácido mineral se evaporará. Si se . adiciona mucha agua con el rompedor de emulsión y/o ácido mineral, tomando en cuenta el agua presente en los detritos de perforación, la temperatura de reacción puede suprimirse hasta el punto en el que la volatilización puede afectarse adversamente, y el producto contendrá un alto nivel indeseable de humedad y/o hidrocarburos sin reaccionar. Por otro lado, si se adiciona muy poca agua, la emulsión puede que no rompa adecuadamente, el tratamiento de ácido mineral puede no ser efectivo, las reacciones de tierra alcalina pueden no estar adecuadamente promovidas y/o el producto de tratamiento estará muy seco y ocasionará polvo. Como tema práctico, la cantidad de agua adicionada con el rompedor de emulsión, por ejemplo, puede ajustarse hasta que se obtiene el grado de hidratación deseado de los detritos de perforación tratados; si el producto es muy polvoriento, se agrega agua adicional; si es muy húmedo, se agrega menos agua. El agua se adiciona preferentemente con el rompedor de emulsión y/o el ácido mineral, pero puede agregarse también de forma separada. La proporción de agua en los detritos de perforación seguida de la adición del rompedor de emulsión está preferentemente en el intervalo de 20 a 40 pph aproximadamente. El acondicionamiento del material se refiere al contenido máximo de humedad al final del proceso, o producto terminado, preferentemente no menos de 3 por ciento en peso de tal manera que se facilita su manejo y disposición final. El acondicionamiento del producto terminado es también parte de la invención dado que el producto inicial tiene un contenido de humedad relativamente mayor y el producto terminado es un polvo seco fácilmente manejable, permitiendo su transporte y eliminación final sin agua como un residuo significativo. La gravedad específica de detritos de perforación típicos basados en aceite se transforma, por ejemplo, de 2.2 en la entrada hasta 1.2 - 1.2 en los detritos tratados. En el presente proceso el contenido de agua de los sólidos tratados puede controlarse para evitar la generación de polvo manteniendo al mismo tiempo un contenido de agua menor y evitando la necesidad de cualquier procesamiento de postratamiento tal como rociar agua/surfactante sobre los sólidos tratados como se requiere en algunos procesos de técnicas anteriores. En general, el objetivo de la etapa de adición de tierra alcalina seguida por las etapas de desemulsionamiento y adición de ácido mineral es para desintoxicar desecho o material saturado con hidrocarburo mediante reacciones exotérmicas, incluyendo oxidación, que volatiliza y evapora los constituyentes hidrocarbonados . Por ejemplo, los componentes orgánicos pueden convertirse generalmente en oxigenados volátiles o evaporables tales como alcoholes, cetonas, aldehidos, ácidos carboxílieos , dióxido de carbono, y agua. Los compuestos orgánicos de bajo peso molecular son removidos en la presente invención por un proceso que es esencialmente destilación con vapor de los sólidos de detritos de perforación, debido al calor generado por las reacciones exotérmicas de adición de ácido-cal. Debido a la presencia de ácido sulfúrico (o de otro ácido mineral) , también se forman sulfonatos volátiles, y las reacciones de oxigenación pueden catalizarse. Puede proporcionarse calentamiento adicional para facilitar la evaporación/reacción mediante el calentamiento externo de los recipientes de reactor, por ejemplo, por enchaquetado con vapor, y/o por precalentamiento de los detritos de perforación y/o aditamentos de ácido/cal, aunque normalmente es suficiente llevar a cabo el proceso en recipientes aislados o adiabáticos con tiempos de residencia cortos para minimizar pérdidas relativas de calor. Las reacciones de oxidación- reducción ocurren en pares, es decir, un compuesto se oxida al mismo tiempo que otro se reduce. En la oxidación química para el tratamiento de desechos peligrosos, se adiciona un agente oxidante para oxidar los desechos los cuales, a su vez, funcionan como agentes reductores. En una modalidad de la presente invención el ácido orgánico y especialmente el ácido orgánico pueden funcional como agentes oxidantes para oxigenar los hidrocarburos en la matriz de detritos de perforación o en los vapores recuperados de la misma. Los agentes oxidantes son no específicos y pueden reaccionar con cualquier otro agente reductor presente en al material de desecho. La oxidación química del material orgánico se facilita por el aumento de la temperatura como resultado de la reacción exotérmica entre la tierra alcalina y el ácido, así como el calor de dilución del ácido y cal en la humedad presente en la matriz de detritos de perforación. Si existen grandes cantidades de moléculas orgánicas en los desechos, entonces se requieren correspondientemente grandes cantidades de agentes oxidantes para la oxidación química. Por esta razón, la determinación inicial de hidrocarburos es conveniente con el objeto de conocer la concentración inicial de los mismos. El objetivo es agregar el ácido y la cal en las cantidades requeridas de tal manera que el costo del proceso se minimiza tanto como es posible, aunque como cuestión práctica normalmente se emplea algún exceso de los reactantes para asegurar la remoción esencialmente completa de los hidrocarburos. Para detritos de perforación típicos basados en aceite, se usa de 1 a 16 pph, preferentemente de 2 a 10 pph, y especialmente de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 pph de tierra alcalina, preferentemente cal. La figura 3 muestra un diagrama del proceso de tratamiento para detritos de perforación basados en aceite, indicando las etapas diferentes del proceso, incluyendo la adición de los tres diferentes reactivos, usando los principios previamente mencionados para las tres funciones. El proceso comienza con la adición de los detritos de perforación 10 al reactor 12, así como DDBSA 14 y ácido sulfúrico 16 en cantidades especif cadas y se hacen reaccionar instantáneamente en el reactor 12, el cual puede estar aislado o calentado eléctricamente o por enchaquetado con vapor u otro fluido de transferencia de calor. Enseguida, los detritos de perforación tratados parcialmente del reactor 12 se introducen en el reactor 18, el cual puede estar aislado también y/o calentado, en donde se agrega una cantidad específica de cal 20, completando así el proceso. Los detritos de perforación 22 son descargados del reactor 16 y pueden llevarse a su eliminación final . Las reacciones químicas que tienen lugar son exotérmicas de tal manera que los subproductos son principalmente compuestos orgánicos oxigenados y gases de agua. Estos gases pasan a través de un sistema de recolección de vapor y condensador 24, y se ventean los gases no condensados 26. Si se desea, el condensado 28 de la recolección/condensación de vapor 24 puede separarse en aceite 30 y agua 32 y la fase acuosa usada para diluir el DDBSA 14 y/o ácido sulfúrico 16 como sea necesario para proveer un control para el contenido de humedad en los detritos de perforación 22.

La figura 4 muestra el proceso y el equipo principal involucrado en la invención. Los detritos se alimentan del vertedero de detritos 100 en donde fluyen por gravedad al alimentador de dosificación de detritos 102 para después descargarse por gravedad a un transportador de arrastre inclinado 104 con el objeto de alcanzar el altura requerida para descargar por gravedad en el primer reactor 106, preferentemente vía un tapón de vapor (no mostrado) para inhibir la entrada de aire dentro del reactor 106. En el reactor 106 , el DDBSA se adiciona del tanque de almacenamiento 108 y el ácido sulfúrico se agrega del tanque de almacenamiento 110. Estos reactivos se alimentan a través de las bombas de dosificación automática 112 y 114, respectivamente, en proporción a la cantidad de los detritos de perforación cuantificados . Dentro del reactor 106, la cobertura pegajosa de la matriz de los detritos de perforación se rompe por el DDBSA, exponiendo los componentes de los detritos a la acidificación subsiguiente, lo cual también ocurre continuamente en el reactor 106. El diseño del reactor 106 ayuda a inhibir la adherencia de los detritos de perforación a las paredes y partes móviles, aunque no existe un detrimento serio por la acumulación de tales sólidos y quizá algún efecto aislante. Esto se logra por medio de aleaciones metálicas así como por altas velocidades tangenciales de las partes móviles 106 del reactor y de los detritos de perforación. Una vez que se rompe la matriz y se han acidificado las arcillas, la matriz modificada es descargada por gravedad a través del vertedero 116 en el segundo reactor 118. Dentro del reactor 118, se agrega cal de la tolva de alimentación 119, dosificándola a través del alimentador 120. La cal puede adquirirse comercialmente y reacciona sinérgicamente con los ácidos adicionados al reactor 106 y los compuestos orgánicos que están presentes. Los detritos descontaminados son vaciados sobre la banda transportadora inclinada 124 y descargados por gravedad en los camiones de volteo 126. La remoción de gases de las reacciones químicas puede facilitarse por el ventilador de corriente de aire inducida 128, y los vapores son impulsados a través de la columna de condensación 130. Los gases no condensados (principalmente vapor de agua y C02) son dispersados en la atmósfera. La columna de condensación 130 puede ser un intercambiador de calor indirecto que enfría los gases para formar condensado. Alternativamente, la columna de condensación 130 puede emplear un absorbente tal como una solución cáustica o de amina comercialmente disponible e intercambio de calor directo por contacto de los gases con el absorbente de circulación enfriado. Puede usarse una bomba de circulación de refrigerante 132, un intercambiador de calor 134 y un tambor de recolección/sedimentación 136 para facilitar la condensación de vapor. Puede removerse periódicamente o continuamente líquido inmiscible acumulado tal como aceite y/o sólidos del tambor 136. El intercambiador de calor 134 puede enfriarse por aire o agua u otro medio de enfriamiento convencional . La figura 5A muestra una vista en perspectiva de una envuelta para reactor 200 la cual puede usarse para cualquiera de los reactores 106, 118, los cuales pueden tener las mismas dimensiones y construcción generales. Las figuras 5B y 5C, respectivamente muestra una vista de planta esquemática del movimiento del material en el reactor 200, y una elevación esquemática del movimiento de material en el reactor 200. El reactor 200 incluye una envuelta 202, una abertura de entrada 204 en una superficie superior en un extremo del reactor 200; y una abertura de descarga 206 en una superficie inferior en el otro extremo del reactor 200. Un par de ejes 208 están alineados longitudinalmente en la envuelta 202 y pueden girar en direcciones opuestas o complementarias. Una pluralidad de propulsores 210 en forma de clavijas se colocan a lo largo de la longitud de los ejes 208. Las flechas en las figuras 5B y 5C muestran la dirección horizontal y vertical del movimiento de los materiales, tal como se dosifican, incluyendo los detritos de perforación basados en aceite y los tres reactivos. Si se desea, pueden colocarse deflectores (no mostrados) entre los propulsores adyacentes 210. El diseño interno y materiales de construcción para losn reactores tiene que ser tal que resista los ambientes extremos de pH en el proceso, por ejemplo aleación de acero inoxidable. Asimismo, los detritos de perforación y los reactivos siguen preferentemente tres movimientos diferentes simultáneamente: a) Movimiento circular en el plano vertical. b) Movimiento lineal-transversal (tipo U) . c) Movimiento lineal longitudinal a lo largo de los reactores, permitiendo que los volúmenes y velocidades de entrada y de salida sean los mismos.

La velocidad de los materiales, así como los materiales de construcción usados para la manufactura de los reactores 106, 118, evitan que la matriz viscoelástica se adhiera a las paredes del reactor 106. La velocidad de movimiento en la punta de los propulsores 210 deberá ser idealmente al menos de 4 metros por segundo en la rotación y de 0.2 metros por segundo en la traslación en ambas direcciones (U y lineal) . Como ejemplo para un reactor que trata 30 toneladas métricas por hora de detritos de perforación (15 m3/h) , los reactores 106, 118 tienen cada uno ejes paralelos dobles de aproximadamente 3.66 metros (12 pies) de largo con 74 paletas por eje y un diámetro de 457.2 mm (18 pulgadas) . El tiempo de reacción total (de residencia) preferentemente no excede los 60 - 80 segundos dentro de los dos reactores (30 - 40 segundos por cada reactor) .

El proceso de reacción requiere de agitación vigorosa. La energía para la agitación deseablemente no excede de 1.5 hp por cada tonelada métrica de matriz tratada por hora. Por ejemplo, para tratar 30 toneladas métricas por hora de detritos de perforación contaminados, la energía total requerida deberá ser de 45 hp o menos. Este proceso tiene lugar a presión ligeramente mayor o preferentemente ligeramente menor que la atmosférica, por lo tanto, no se requiere un recipiente a presión. Los materiales de construcción de los internos del reactor 200 son preferentemente aleación de acero inoxidable con alto contenido de níquel que es resistente a la corrosión a los pH extremos y las temperaturas experimentadas. Existen algunas aplicaciones en las que la zona de recepción disponible para tratar detritos de perforación contaminados es muy limitada, tal como en plataformas marinas en donde las condiciones demandan zonas de recepción mínimas. Bajo estas circunstancias, en las que se pueden adaptar los reactor a diferentes posiciones; desde la horizontal podrían colocarse en la posición vertical con las mismas condiciones operacionales como cuando se instalan en la posición horizontal. En la figura 6A se puede observar un diseño horizontal típico para el tratamiento basado en tierra, mientras que en la figura 6B se observa un diseño vertical más típico para plataformas marinas u otras aplicaciones en las que el tamaño de la zona de recepción es crítico. En la figura 6B, por ejemplo, el segundo reactor 118 se localiza directamente debajo del primer reactor 106. Los alimentadores de sólidos 142, 144, 146 en la figura 6B son preferentemente alimentadores giratorios para inhibir la entrada de aire dentro de los reactores 106, 118, los cuales podrían de otra manera tender a reducir la temperatura del reactor. Alternativamente, puede usarse un regulador desplazado por resorte (no mostrado) para inhibir la entrada de aire al sistema. El equipo puede instalarse permanentemente o en unidades o módulos portátiles para aplicaciones temporales. Además de los reactores, se necesitan otros equipos periféricos o secundarios para el manejo y dosificación de los materiales manejados. Este equipo incluye, tolvas, tanques, dosificadores de alimentación bombas y transportadores de diferentes tipos. El proceso es continuo con el fin de lograr la máxima eficiencia del equipo, menos consumo de energía y menores costos de producción. El proceso es automático para asegurar consistencia y control unitario del proceso. EJEMPLO Se lleva a cabo una prueba del proceso y del aparato para tratar detritos de perforación contaminados con lodo de perforación basado en aceite. Los detritos tienen una gravedad específica de 1.7, un contenido de sólidos de 59 por ciento en peso, un contenido de hidrocarburos de 14 por ciento en peso, un contenido de agua de 37 por ciento en peso, y un pH de 13. Los detritos se suministran a temperatura ambiente y se procesan continuamente a una velocidad de 22 toneladas métricas por hora (361 kg/min) en una serie de dos reactores, cada uno con ejes paralelos dobles de aproximadamente 4 metros de longitud con 74 paletas por eje y 0.5 metros de diámetro y una velocidad de rotación de al menos 4 m/s. El tiempo de residencia promedio de los detritos en cada reactor es de aproximadamente 40 segundos. Se adiciona ácido sulfúrico concentrado (98 - 99 por ciento en peso) continuamente cerca del primer reactor a 26 kg/min, y la temperatura en el primer reactor es de 110 °C cerca de la salida. Se adiciona continuamente cal cerca de la entrada del segundo reactor a 25 kg/min, y la temperatura de salida del segundo reactor es de 100 °C. Después de establecer un estado estable de operación, los detritos de perforación se obtienen de la descarga de sólidos a una velocidad de 261 kg/min y tienen un contenido de sólidos de 87.77 por ciento en peso, un contenido de hidrocarburos de 2300 ppm, un contenido de agua de 12 por ciento en peso, y están en forma de un polvo que no se espolvorea. El vapor se recupera del primer y segundo reactores usando un ventilador de corriente de aire inducido a una velocidad de 157 kg/min, que comprende 14.7 por ciento en peso de hidrocarburos, 18.8 por ciento en peso de hidrocarburos oxigenados, y 66.5 por ciento en peso de vapor. El vapor es enfriado para condensar y recuperar 6.9 kg/min de hidrocarburo y 38.9 kg/min de agua; se ventean 111.2 kg/min de vapor. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Un método para tratamiento de un substrato que comprende arcilla contaminada con aceite para eliminación, caracterizado porque comprende: (a) mezclado del substrato con un ácido mineral concentrado bajo condiciones de alto corte para obtener una mezcla acidificada; (b) mezclado de la mezcla de (a) con tierra alcalina bajo condiciones de alto corte en una cantidad efectiva para generar una exoterma para evaporar el aceite y los productos de reacción del mismo; (c) recuperar un producto de reacción sólido de (b) esencialmente libre de aceite. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la pulverización del substrato antes de mezclar en (a) . 3. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende el precalentamiento del substrato con un rompedor de emulsión orgánico antes de mezclar en (a) . 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el substrato comprende detritos de perforación . 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los detritos de perforación están contaminados con lodo de perforación basado en aceite. 6. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende un ácido orgánico o una sal de adición. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el ácido orgánico o la sal de adición comprende alquilsulfonato, arilsulfonato, alquilarilsulfonato, aralquilsulfonato, o una combinación de los mismos. 8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende ácido alquilsulfónico, ácido arilsulfónico, ácido alquilarilsulfónico, ácido aralquilsulfónico, o una combinación de los mismos. 9. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el ácido orgánico o la sal de adición comprende alquilbencensulfonato acuoso. 10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende ácido alquilbencensulfónico . 11. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el ácido orgánico o la sal de adición comprende dodecilbencensulfonato . 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende ácido dodecilbencensulfónico . 13. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 12, caracterizado porque el rompedor de emulsión se mezcla en una proporción de 0.5 a 5 partes en peso por 100 partes de substrato. 1 . El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el ácido mineral comprende ácido sulfúrico. 15. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el ácido mineral se mezcla en (a) en una proporción de 1 a 20 partes en peso por 100 partes de substrato. 16. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque una proporción de agua adicionada con el substrato y el ácido mineral en (a) totaliza de 20 a 40 partes en peso por 100 partes del substrato. 17. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la tierra alcalina comprende cal. 18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la cal se mezcla en (b) en una proporción de 1 a 16 partes en peso por 100 partes del substrato. 19. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el mezclado del ácido mineral se efectúa en un primer reactor, y el mezclado en (b) se realiza en un segundo reactor que recibe la mezcla descargada del primer reactor. 20. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el mezclado del rompedor de emulsión y el ácido mineral se realizan en serie en un primer reactor, y el mezclado en (b) se realiza en un segundo reactor que recibe la mezcla descargada del primer reactor. 21. El método de conformidad con la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque adicionalmente comprende recuperar del vapor generado del primer y segundo reactores, condensar vapor recuperado y dejar escapar gases no condensados . 22. Un método para tratar detritos de perforación contaminados con aceite, caracterizado porque comprende: introducción continua de detritos de perforación dentro de un extremo de entrada de un primer reactor que comprende al menos un eje giratorio colocado longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje; si los detritos de perforación tienen un contenido de agua menor que 20 por ciento en peso o un contenido de aceite mayor que 30 por ciento en peso, se introduce continuamente un rompedor de emulsión orgánico acuoso dentro del primer reactor en un primer sitio adyacente al extremo de entrada; introducción continua de un ácido mineral dentro del primer reactor en un segundo sitio espaciado de un extremo de salida del primer reactor; rotación del al menos un eje del primer reactor para mantener continuamente condiciones de alto corte en el primer reactor y descargar un producto intermedio acidificado; introducción continua de la mezcla acidificada dentro de un extremo de entrada de un segundo reactor que comprende al menos un eje dispuesto longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje; introducción continua de tierra alcalina dentro del segundo reactor en un sitio adyacente al extremo de entrada del mismo; rotación del al menos un eje del segundo reactor para mantener condiciones de alto corte en el segundo reactor y descargar continuamente un producto de reacción del extremo de salida del segundo reactor, en donde el producto de reacción está esencialmente libre de aceite. 23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende un ácido orgánico o una sal de adición. 24. El método de conformidad con la reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque el ácido orgánico o la sal de adición conprende alquilsulfonato, arilsulfonato, alquilarilsulfonato, aralquilsulfonato, o una combinación de los mismos. 25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende ácido alquilsulfónico, ácido arilsulfónico, ácido alquilarilsulfónico, ácido aralquilsulfónico, o una combinación de los mismos. 26. El método de conformidad con la reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque el ácido orgánico o la sal de adición comprende alquilbencensulfonato acuoso. 27. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende ácido alquilbencensulfónico . 28. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el ácido orgánico o la sal de adición comprende dodecilbencensulfonato . 29. El . método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el rompedor de emulsión comprende ácido dodecilbencensulfónico . 30. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 29, caracterizado porque el rompedor de emulsión se introduce en una proporción de 0.5 a 5 partes en peso por 100 partes de substrato. 31. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 29, caracterizado porque el rompedor de emulsión se introduce en una proporción de 1 a 3 partes en peso por 100 partes de substrato. 32. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 29, caracterizado porque el rompedor de emulsión se mezcla en una proporción de 1 a 1.5 partes en peso por 100 partes de substrato. 33. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 32, caracterizado porque el ácido mineral comprende ácido sulfúrico, nítrico o fosfórico, o una combinación de los mismos. 34. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 33, caracterizado porque el ácido mineral se introduce en una proporción de 1 a 20 partes en peso por 100 partes de substrato. 35. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 33, caracterizado porque el ácido mineral se introduce en una proporción de 2 a 13 partes en peso por 100 partes de substrato. 36. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 35, caracterizado porque la proporción de agua adicionada al primer reactor con un rompedor de emulsión y ácido mineral totaliza de 0 a 40 partes en peso por 100 partes del substrato. 37. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 36, caracterizado porque la tierra alcalina comprende cal. 38. El método de conformidad la reivindicación 37, caracterizado porque la cal se introduce en una proporción de 1 a 16 partes en peso por 100 partes del substrato. 39. El método de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque la cal se introduce en una proporción de 2 a 10 partes en peso por 100 partes del substrato. 40. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 39, caracterizado porque adicionalmente comprende recuperar vapor generado del primer y segundo reactores, depurar vapor recuperado y dejar escapar a la atmósfera los gases no condensados del vapor recuperado. 41. Un método para tratamiento de detritos de perforación contaminados con aceite, caracterizado porque comprende : introducción continua de detritos de perforación en ün extremo de entrada de un primer reactor que comprende al menos un eje giratorio colocado longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores espaciados a lo largo del eje; introducción continua de 1 a 3 partes en peso de ácido dodecilbencensulfónico por 100 partes de detritos de perforación dentro del primer reactor en un primer sitio adyacente al extremo de entrada; introducción continua de 2 a 13 partes en peso de ácido sulfúrico por 100 partes de detritos de perforación dentro del primer reactor corriente abajo de la primera localización; rotación del al menos un eje del primer reactor para mantener continuamente condiciones de alto corte en el primer reactor y descargar un producto intermediario acidificado; introducción continua del producto intermediario acidificado dentro de un extremo de entrada de un segundo reactor que comprende al menos un eje colocado longitudinalmente en una envuelta y una pluralidad de propulsores a lo largo del eje; introducción continua de 2 a 10 partes en peso de cal por 100 partes de detritos de perforación dentro del segundo reactor en un sitio adyacente al extremo de entrada del mismo; rotación del al menos un eje del segundo reactor para mantener condiciones de alto corte en el segundo reactor y descarga continua de un producto de reacción del segundo extremo de salida del segundo reactor, en donde el producto de reacción contiene menos de 3000 ppm de aceite; recuperación de vapor del primer y segundo reactores; condensación de líquido del vapor recuperado para formar una corriente de escape de vapor no condensado. 42. El método de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque se introducen de 1 a 1.5 partes de ácido dodecilbencensulfónico, de 4 a 7 partes de ácido sulfúrico y de 3 a 6 partes de cal por cien partes de detritos de perforación . 43. El método de conformidad con la reivindicación 42, caracterizado porque se introducen de 1 a 20 partes en peso de agua por 100 partes de detritos de perforación con el ácido dodesilbencensulfónico, el ácido sulfúrico o una combinación de los mismos. 44. Un método para perforar un pozo subterráneo con la circulación de lodo basado en aceite sin descargar detritos de perforación contaminados con aceite, caracterizado porque comprende .· operación de un equipo de perforación incluyendo una columna de perforación giratoria para perforar el pozo; circulación de lodo basado en aceite a través de la columna de perforación para remover detritos de perforación del pozo; recuperación de los detritos de perforación del lodo; tratamiento de los detritos de perforación de conformidad con el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 43. 45. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40, caracterizado porque la mezcla de (a) tiene una fase acuosa con un pH menor que 0. 46. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40, caracterizado porque la mezcla de (a) se precalienta. 47. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el substrato comprende lodo de perforación basado en aceite. 48. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el substrato comprende lodo de perforación. 49. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el substrato comprende arcilla.