一种油基钻屑热解析处理方法
【专利摘要】本发明属于油气田环境保护【技术领域】，具体提供了一种油基钻屑热解析处理方法，主要过程是将油基钻屑进行预处理后输送到处理单元，通过加热使反应温度升到钻屑中各组分烃的挥发温度，然后保持一定的停留时间直至油气挥发完全，处理后钻屑通过卸料装置进行存储排放，油气通过出气装置进入回收分离单元，不同凝点的组分在不同的冷凝回收单元进行回收，回收后油的保持不变，可进行再次配制油基钻井液。本发明很好地解决了其他方法存在的缺点和不足。该方法采用油基钻屑热解析处理技术处理后钻屑含油量低，小于1%，满足排放要求，本发明解决环境污染问题的同时也达到了油基钻屑处理以及资源回收利用的目的。
【专利说明】一种油基钻屑热解析处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气田环境保护领域，具体涉及一种对钻井过程中产生的废弃油基钻屑进行热解析处理的方法。本发明主要用于海上或陆上油基钻屑处理。
【背景技术】
[0002]钻井过程中产生的废弃油基钻屑含有大量的基础油及其他有害物质，如处理不当或处理不达标将对环境产生巨大的危害。目前，国内对油基钻屑的处理方法主要采用焚烧、脱油后深埋、回注地层等方法进行。但三种方法都留下了潜在的污染隐患，同时还浪费了大量的基础油资源。
[0003]目前，国际上对含油钻屑的处理一般采用集中处理:(热分离技术、脱油净化深埋、生物降解、焚烧)或回注地层(美国禁用)的方法进行处理；国内目前采用简单脱油后深埋、焚烧或回注地层的处理方法，焚烧对环境会产生新的污染，其他两种处理方法都会留下了潜在的污染隐患，同时还浪费了大量的基油等宝贵资源。对含油钻屑进行地层回注处理还存在技术难度大、处理费用高昂等缺点，并不适用于规模化推广应用。因此，寻找一种经济有效的油基钻屑处理与油资源化再利用新技术对保护环境、节约资源及企业的可持续发展都有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决目前常用油基钻屑处理技术方法存在的问题和不足，提供一种油基钻屑热解析处理方法，通过该技术方法降低钻屑含油量，最大限度回收基础油，解决环境污染问题的同时并达到资源回收利用的目的。
[0005]本发明包括以下步骤:
(1)将油基钻屑进行过滤，除去杂物及大颗粒钻屑；对于大颗粒钻屑，将其进行粉碎后再次过滤；
(2)将过滤后的油基钻屑输送至预处理装置中，对钻屑进行搅拌及预热处理，改善油基钻屑的流动性以利于进料泵泵入热解析处理主机进行热解析处理；
(3)保持进料过程及整个管路处于密封状态，在油基钻屑进入热解析处理主机前需对该主机及气相管路进行惰性气体置换处理，保证处理工艺过程安全；
(4)采用进料泵将预处理装置中油基钻屑输送至热解析处理主机进行加热处理，加热温度为230°C~350°C，温度满足挥发烃类彻底挥发温度需求，但低于其裂解温度，以实现回收的基础油可用于配制油基钻井液的目的；
(5)经过彻底处理后的油基钻屑通过卸料装置排出进行存储或排放；
(6)挥发烃类及水汽等通过连接热解析处理主机的出气管线进入除尘装置进行除尘处理以满足油冷凝回收要求；
(7)对除尘后的油气进行冷凝回收处理，在不同温度冷凝器内对油水分别进行冷凝回收，对回收后油水进行存储及回用；(8)上述步骤(7)中冷凝器的冷凝介质为循环水，利用冷凝后完成热交换后温度升高的循环水对预处理装置中的油基钻屑进行预热处理；
(9)对不凝气检测后进行安全排放。
[0006]上述步骤(1)中过滤油基钻屑的具体方法为:采用储料箱将待处理油基钻屑利用正反向螺旋搅拌后送入振动筛，去除ΦΙΟηΜ?以上固相颗粒及杂物,通过振动筛的油基钻屑进入预处理装置中；再将这些ΦΙΟπιπι以上含油岩屑颗粒集中粉碎后再次通过振动筛，重新进入预处理装置中待进入下一步处理流程。
[0007]上述步骤(2)中将过滤后的油基钻屑采用泵送方式输送至预处理装置中，对钻屑的预热温度为:40-60°C。
[0008]上述步骤(2)或(3)中的热解析处理主机为摩擦式热解析处理主机，包括外腔体以及横穿于外腔体内的转动主轴，所述外腔体上设有进料口、出料口以及汽体出口 ；所述转动主轴上沿轴向设有多组研磨叶片，且每组研磨叶片中各叶片沿转动主轴的周向呈放射状分布。
[0009]上述步骤(4)中对油基钻屑的加热温度具体为:对于回收合成基油，加热温度范围为300-330°C ;对于回收3#白油，加热温度范围为290-310°C ;对于回收5#白油，加热温度范围为300-320°C ;对于回收7#白油，加热温度范围为330-350°C ;根据上述不同的油类选择相应的加热温度。
[0010]上述步骤(5)中所述的卸料装置为连接于热解析处理主机出料口上的内部带有旋转可控刮片的出料腔体 。
[0011]上述步骤(6)中所述除尘装置为塔式结构，且内部设有螺旋叶片，设计回流液体自上而下将叶片上的粉尘冲刷至底部和回收的基油一起泵送到储油罐储存。
[0012]上述步骤(7)中的冷凝器包括一级冷凝器和二级冷凝器，其中一级冷凝器的冷凝工作温度为:180-210°C，用于回收基油；二级冷凝器的冷凝工作温度为:80-110°C，用于回收油水混合物；所述步骤(8)中的循环水的流向和油水气流经方向相反进行冷凝，将完成热交换后温度升高的循环水通过管路输送至预处理装置，对预处理装置中的油基钻屑进行预热处理。
[0013]上述步骤(4)中的热解析处理主机的加热方式采用电加热或者电磁加热或者摩擦生热的加热方式。
[0014]上述油基钻屑及不凝气处理结果需满足的排放要求为:处理后的干钻屑及不凝气的含油量控制在GB 4914-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》范围之内。
[0015]本发明的有益效果:本发明提供的这种油基钻屑热解析处理方法主要内容是将油基钻屑进行预处理后输送到处理单元，通过加热使反应温度升到钻屑中各组分烃的挥发温度，然后保持一定的停留时间直至油气挥发完全，处理后钻屑通过卸料装置进行存储排放，油气通过出气装置进入回收分离单元，不同凝点的组分在不同的冷凝回收单元进行回收，回收后油的保持不变，可进行再次配制油基钻井液，整个过程即达到了油基钻屑处理的目的又使得资源得以回收利用。
[0016]本发明以油基钻屑处理及资源回收利用为目的，很好地解决了其他方法存在的缺点和不足。该方法通过电能、摩擦生热或其他加热方式对油基钻屑进行加热，达到钻屑中各烃类挥发温度，实现相态分离从而达到降低钻屑含油量的目的，并实现油资源的回收利用。采用油基钻屑热解析处理技术处理后钻屑含油量低，小于1%，满足排放要求，可实现基础油资源的回收利用，实现了环保与资源回收利用的统一。
[0017]应用前景:本发明处理后钻屑含油量低，小于1%，满足排放要求，可以兼顾环境和资源两方面，可做成撬装体，运输方便。目前油气井朝深井及超深井方向发展，油基钻井液凭借独特的优势得到广泛应用，这也必然会产生大量的油基钻屑，决定了该方法有良好的市场前景。
[0018]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明工艺流程图。
[0020]图2是摩擦式热解析处理主机结构正视示意图。
[0021]图3是摩擦式热解析处理主机结构侧视示意图。
[0022]附图标记:1、外腔体；2、转动主轴；3、进料口 ；4、出料口 ；5、汽体出口 ；6、叶片。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
参见图1所示，本发明包括以下步骤:
(1)将油基钻屑进行过滤，除去杂物及大颗粒钻屑；对于大颗粒钻屑，将其进行粉碎后再次过滤；
(2)将过滤后的油基钻屑输送至预处理装置中，对钻屑进行搅拌及预热处理，改善油基钻屑的流动性以利于进料泵(齿轮泵和柱塞泵)泵入热解析处理主机进行热解析处理；
(3)保持进料过程及整个管路处于密封状态，在油基钻屑进入热解析处理主机前需对该主机及气相管路进行惰性气体置换处理，保证处理工艺过程安全；
(4)采用进料泵将预处理装置中油基钻屑输送至热解析处理主机进行加热处理，加热温度为230°C~350°C，温度满足挥发烃类彻底挥发温度需求，但低于其裂解温度，以实现回收的基础油可用于配制油基钻井液的目的；
(5)经过彻底处理后的油基钻屑通过卸料装置排出进行存储或排放；
(6)挥发烃类及水汽等通过连接热解析处理主机的出气管线进入除尘装置进行除尘处理以满足油冷凝回收要求；
(7)对除尘后的油气进行冷凝回收处理，在不同温度冷凝器内对油水分别进行冷凝回收，对回收后油水进行存储及回用；
(8)上述步骤(7)中冷凝器的冷凝介质为循环水，利用冷凝后完成热交换后温度升高的循环水对预处理装置中的油基钻屑进行预热处理；
(9)对不凝气检测后进行安全排放。
[0024]综上，本方法将油基钻屑进行过滤，除去杂物及大颗粒钻屑；将过滤后油基钻屑输送至预处理装置中，对钻屑进行搅拌及预热处理，达到热解析处理要求；在油基钻屑进入热解析处理主机前需对主机及气相管路进行惰性气体置换处理，保证处理安全；采用进料泵将预处理罐中油基钻屑输送至热解析处理主机进行加热处理,加热温度为230°C~350°C，温度满足挥发烃类彻底挥发需求，但低于其裂解温度；经过彻底处理后的油基钻屑通过卸料装置排出进行存储或排放；挥发烃类及水汽等通过出气管线进入后续装置进行除尘处理以满足油冷凝回收要求，油气除尘通过旋风分离器及除尘器进行处理；对除尘后的油气进行冷凝回收处理，在不同温度冷凝器内对油水分别进行冷凝回收，对回收后油水进行存储及回用；方法所述冷凝介质为循环水，利用该循环水可对预处理装置中油基钻屑进行预热处理；对不凝气检测后进行安全排放。
[0025]实施例2
在实施例1的基础上，本实施例的【具体实施方式】为:在步骤(1)中过滤油基钻屑的具体方法为:采用储料箱将待处理油基钻屑利用正反向螺旋搅拌后送入振动筛，去除ΦΙΟπιπι以上固相颗粒及杂物，通过振动筛的油基钻屑进入预处理装置中；再将这些OlOmm以上含油岩屑颗粒集中粉碎后再次通过振动筛，重新进入预处理装置中待进入下一步处理流程。
[0026]步骤(2)中将过滤后的油基钻屑采用泵送方式输送至预处理装置(预处理装置为现有技术设备，其为带有夹层的储罐，该储罐带有搅拌叶轮，具有搅拌功能的装置，夹层中通循环水，该循环水是后续步骤中冷凝油气过程中已经通过热交换产生的，温度在50-60°C的循环水，循环水的整个流通过程这也是能量再利用的过程)中，对钻屑的预热温度为:40-60。。。
[0027]如图2及图3所示:步骤(2)或(3)中的热解析处理主机为摩擦式热解析处理主机，包括外腔体I以及横穿于外腔体I内的转动主轴2，所述外腔体I上设有进料口 3、出料口 4以及汽体出口 5 ;所述转动主轴2上沿轴向设有多组研磨叶片6，且每组研磨叶片6中各叶片6沿转动主轴2的周向呈放射状分布。
[0028]步骤(4)中对油基钻屑的加热温度具体为:对于回收合成基油，加热温度范围为300-3300C ;对于回收3#白油，加热温度范围为290-310°C ;对于回收5#白油，加热温度范围为300-320°C ;对于回收7#白油，加热温度范围为330-350°C ;根据上述不同的油类选择相应的加热温度。
[0029]步骤(5)中所述的卸料装置为连接于热解析处理主机出料口上的内部带有旋转可控刮片的出料腔体。
[0030]步骤(6)中所述除尘装置为塔式结构，且内部设有螺旋叶片，设计回流液体自上而下将叶片上的粉尘冲刷至底部和回收的基油一起泵送到储油罐储存。
[0031]步骤(7)中的冷凝器包括一级冷凝器和二级冷凝器，其中一级冷凝器的冷凝工作温度为:180-210°C，用于回收基油；二级冷凝器的冷凝工作温度为:80-110°C，用于回收油水混合物；所述步骤(8)中的循环水的流向和油水气流经方向相反进行冷凝，将完成热交换后温度升高的循环水通过管路输送至预处理装置，对预处理装置中的油基钻屑进行预热处理。
[0032]步骤(4)中的热解析处理主机的加热方式采用电加热或者电磁加热或者摩擦生热的加热方式。
[0033]其中电摩擦生热和电磁加热的加热方式原理及加热过程如下:
摩擦式生热:借助外力使油基钻屑进入高速旋转的研磨腔体内，通过钻屑与研磨棒之间高速摩擦产生足够温度230-330°C，使油基钻屑达到温度略高于钻屑中挥发性化合物的蒸馏范围，从而将钻屑与液相完全分离出来，完成热解析过程。挥发性化合物通过附属的冷凝设备可以进行回收和分离。足够的蒸汽压的产生使得挥发性化合物从油基钻屑中分离出来。油基钻屑中主要的挥发性化合物是基油及钻井液中的水。
[0034]电磁加热:将油基钻屑输送到借助电磁产生热，温度在230_330°C环境中，同时使油基钻屑均匀受热，达到温度略高于钻屑中挥发性化合物的蒸馏范围，从而将钻屑与液相完全分离出来，完成热解析过程。挥发性化合物通过附属的冷凝设备可以进行回收和分离。足够的蒸汽压的产生使得挥发性化合物从油基钻屑中分离出来。油基钻屑中主要的挥发性化合物是基油及钻井液中的水。
[0035]本实施例中油基钻屑及不凝气处理结果需满足的具体排放要求为:处理后的干钻屑及不凝气的含油量控制在GB 4914-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》范围之内。
[0036]本发明以油基钻屑处理及资源回收利用为目的，很好地解决了其他方法存在的缺点和不足。该方法通过电能、摩擦生热或其他加热方式对油基钻屑进行加热，达到钻屑中各烃类挥发温度，实现相态分离从而达到降低钻屑含油量的目的，并实现油资源的回收利用。采用油基钻屑热解析处理技术处理后钻屑含油量低，小于1%，满足排放要求，可实现基础油资源的回收利用，实现了环保与资源回收利用的统一。
[0037]应用前景:本发明处理后钻屑含油量低，小于1%，满足排放要求，可以兼顾环境和资源两方面，可做成撬装体，运输方便。目前油气井朝深井及超深井方向发展，油基钻井液凭借独特的优势得到广泛应用，这也必然会产生大量的油基钻屑，决定了该方法有良好的市场前景。
[0038]采用热解析处理方法处理油基钻屑，降低钻屑含油量，回收基础油,解决环境污染问题的同时也达到了资源回收利用的目的。
[0039]本实施例没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。
[0040]以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将油基钻屑进行过滤，除去杂物及大颗粒钻屑；对于大颗粒钻屑，将其进行粉碎后再次过滤； (2)将过滤后的油基钻屑输送至预处理装置中，对钻屑进行搅拌及预热处理，改善油基钻屑的流动性以利于进料泵泵入热解析处理主机进行热解析处理； (3)保持进料过程及整个管路处于密封状态，在油基钻屑进入热解析处理主机前需对该主机及气相管路进行惰性气体置换处理，保证处理工艺过程安全； (4)采用进料泵将预处理装置中油基钻屑输送至热解析处理主机进行加热处理，加热温度为230°C~350°C，温度满足挥发烃类彻底挥发温度需求，但低于其裂解温度，以实现回收的基础油可用于配制油基钻井液的目的； (5)经过彻底处理后的油基钻屑通过卸料装置排出进行存储或排放； (6)挥发烃类及水汽等通过连接热解析处理主机的出气管线进入除尘装置进行除尘处理以满足油冷凝回收要求； (7)对除尘后的油气进行冷凝回收处理，在不同温度冷凝器内对油水分别进行冷凝回收，对回收后油水进行存储及回用； (8)上述步骤(7)中冷凝器的冷凝介质为循环水，利用冷凝后完成热交换后温度升高的循环水对预处理装置中的油基钻屑进行预热处理； (9)对不凝气检测后进行安全排放。
2.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:所述步骤(1)中过滤油基钻屑的具体方法为:采用储料箱将待处理油基钻屑利用正反向螺旋搅拌后送入振动筛，去除ΦΙΟπιπι以上固相颗粒及杂物，通过振动筛的油基钻屑进入预处理装置中；再将这些ΦΙΟπιπι以上含油岩屑颗粒集中粉碎后再次通过振动筛，重新进入预处理装置中待进入下一步处理流程。
3.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:所述步骤(2)中将过滤后的油基钻屑采用泵送方式输送至预处理装置中，对钻屑的预热温度为:40-60°C。
4.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:所述步骤(2)或(3)中的热解析处理主机为摩擦式热解析处理主机，包括外腔体以及横穿于外腔体内的转动主轴，所述外腔体上设有进料口、出料口以及汽体出口 ；所述转动主轴上沿轴向设有多组研磨叶片，且每组研磨叶片中各叶片沿转动主轴的周向呈放射状分布。
5.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:所述步骤(4)中对油基钻屑的加热温度具体为:对于回收合成基油，加热温度范围为300-330°C ;对于回收3#白油，加热温度范围为290-310°C ;对于回收5#白油，加热温度范围为300_320°C ;对于回收7#白油，加热温度范围为330-350°C ;根据上述不同的油类选择相应的加热温度。
6.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:步骤(5)中所述的卸料装置为连接于热解析处理主机出料口上的内部带有旋转可控刮片的出料腔体。
7.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:步骤(6)中所述除尘装置为塔式结构，且内部设有螺旋叶片，设计回流液体自上而下将叶片上的粉尘冲刷至底部和回收的基油一起泵送到储油罐储存。
8.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:所述步骤(7)中的冷凝器包括一级冷凝器和二级冷凝器，其中一级冷凝器的冷凝工作温度为:180-210°C，用于回收基油；二级冷凝器的冷凝工作温度为:80-110°C，用于回收油水混合物；所述步骤(8)中的循环水的流向和油水气流经方向相反进行冷凝，将完成热交换后温度升高的循环水通过管路输送至预处理装置，对预处理装置中的油基钻屑进行预热处理。
9.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:所述步骤(4)中的热解析处理主机的加热方式采用电加热或者电磁加热或者摩擦生热的加热方式。
10.根据权利要求1所述的一种油基钻屑热解析处理方法，其特征在于:所述油基钻屑及不凝气处理结果需满足的排放要求为:处理后的干钻屑及不凝气的含油量控制在GB4914-2008《海洋石 油勘探开发污染物排放浓度限值》范围之内。
【文档编号】C10G1/02GK104178200SQ201410397190
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】张新发, 李养池, 李前春, 徐军, 李世勇, 薛斌, 郭亮, 陈怀兵 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院