废弃油基钻井液旋流气驱除油方法和装置制造方法及图纸

本公开涉及废弃油基钻井液旋流气驱除油方法和装置，提供了一种废弃油基钻井液旋流气驱除油方法，该方法包括以下步骤：(1)钻井液粘度调控：将热气体介质与废弃油基钻井液在旋流场中进行热交换，以降低钻井液粘度从而减小油、水与固体间的相互作用力；(2)旋流气驱除油：利用废弃油基钻井液岩屑颗粒在三维旋转湍流场中的自转强化固相表面油、毛细油和孔隙油的离心脱附，并利用其公转完成油气、固相的分离和富集，实现废弃油基钻井液岩屑颗粒中有机物的脱除；以及(3)气液分离与回用：将步骤(2)中产生的含油混合物进行气液分离，实现钻井液回用、气体介质循环以及岩屑资源化利用。还提供了一种废弃油基钻井液旋流气驱除油装置。

【技术实现步骤摘要】
废弃油基钻井液旋流气驱除油方法和装置
本公开属于油气田钻井中废弃含油钻井液的处理领域，尤其涉及一种废弃油基钻井液旋流气驱高效除油方法，以实现油气开发过程中产生的含油钻井废物的除油。具体地说，本公开提供了一种废弃油基钻井液旋流气驱高效除油方法和装置。
技术介绍
油基钻井液因具有抗高温、抗盐钙侵蚀、有利于保护油气层、提高钻井速度、有效防止阻卡、减少井下事故发生等多种优势，在全球复杂地层或特殊钻井中被广泛应用。页岩气井三开及水平段通常长达1500m以上，产生大量含油岩屑(单井产生量约250～500m3)。含油岩屑含油率约10％～30％，己被列入《国家危险废物目录》(2016)，属于原油和天然气开采“废弃钻井液处理产生的污泥”，废物类别为HW08废矿物油，废物代码为071-001-08，若不加以无害化处理，对环境土壤、水体、空气都将造成污染。含油岩屑处理的主要目标是实现废弃物无害化处理，最重要的技术指标是处理后废弃物中油的含量，其实质是油的脱除。目前主要采用的处理废弃油基钻井液岩屑技术有：高温焚烧法、LRET(废弃油基泥浆岩屑资源回收技术)、热解析技术(热相分离)。高温焚烧法对废弃油基钻井液资源化利用程度不高，且运输费用及风险较高。中国专利申请CN201610863875.3公开了一种废弃油基钻井液固态残渣的处理方法，该工艺采用振动筛分—干燥—流化床焚烧—除尘—SCR(选择性催化还原)脱硝—双碱脱硫的工艺，实现了废弃油基钻井液固态残渣的彻底无害化。但整套工艺设备复杂、占地大、运行成本高、油回收率低，且工艺过程产生的气体容易产生二次污染。中国专利技术专利ZL201310645168.3、ZL201410033209.8、ZL201410033980.5、ZL201410033210.0涉及利用LRET技术处理废弃油基钻井液或钻屑并回收其中油基和废弃油基钻井液的工艺及装置，LRET技术采用常温深度脱附回收工艺，包括离心过滤、离心沉降、药剂常温深度脱附、蒸馏冷凝过程，以及回收循环药剂的过程，该技术可在常温常压下实现钻井液、钻井液添加剂、加重剂及药剂(99％)的连续回收，但其处理效率受废弃油基钻井液成分影响较大，且偏高的药剂价格导致运行成本较高。美国专利US8758629涉及一种类似的化学萃取方法，用一种环保萃取剂萃取钻屑包含的油分，继而用一种估计吸附剂吸附溶有油分的萃取剂，后加入一定量的氯化钾水溶液分离钻屑与吸附剂，达成了钻屑除油的目标，该方法的优点在于采用的萃取剂对环境友好无害，使用后的吸附剂经过再生，可重复使用，但处理周期长限制了处理量，振荡萃取7.5分钟，静置96小时后，钻屑内总石油烃含量仅能降至0.6％，未到达处理标准。热解析技术因无需添加处理剂、除油较彻底等优点成为近几年国内外尝试较多的废弃油基钻井液岩屑处理手段。中国专利技术专利ZL201410397190.5涉及一种主要利用摩擦生热方式对油基钻屑进行直接加热脱油的热解析处理方法，同时在SPE-188222-MS(ProcessingandRecyclingDrillCuttingsatSource-TechnologyandServicesAdheringtoZeroDischargeLegislation(基于零排放标准的钻井岩屑过程与循环资源化技术和服务))、SPE-183600-MS(SolutionsforManagementofOilonDrilledCuttingsintheNewDeepwaterOilProvinceofGhana(针对加纳新开发深水油区钻井岩屑的治理方案))等文献中也有利用该技术处理废弃油基钻井液岩屑的报导，并且国际知名石油服务公司Halliburton和Schlumberger旗下M-ISwaco均有该技术的开发应用。Halliburton的美国专利US9725973和US9677354涉及一种回收废弃钻井液中的基础油的方法和装置，该方法用摩擦的方法加热钻屑，从而使钻屑中的油分、水分气化，再冷凝回收，该方法的优势在于用低于大气压下油分沸点的温度下使其气化，从而达到了降低能耗的目的，而缺点在于，该方法只能处理低含固率的处理对象，高含固率的钻井液容易对设备产生严重的磨损。中国专利技术专利申请CN201610547026.7、CN201710056325.5公开了通过高温烟气间接加热的热解析处理方法，同时杰瑞环保科技有限公司在SPE-184399-PA(Odor-TreatmentTechnologyforRecoveredHydrocarbonsFromOilyWasteinaThermal-DesorptionUnit(热解析装置回收油类污染物中石油烃过程中臭气处理技术))报导其利用类似技术在现场应用的情况，且从2014年至今，中石化四川涪陵页岩气田尝试采用美国NOV公司开发的导热油间接加热的热解析处理装置对现场产生的废弃油基钻井液岩屑进行无害化处理。但无论是直接加热还是间接加热的热解析技术，在工程应用中一直存在能耗高、废气污染严重、钻井液体系被高温破坏、只能回收部分基油等问题。中国专利技术专利申请CN201210147625.1涉及一种沸腾床渣油加氢外排催化剂的处理方法和装置，基于水热旋流脱附技术，通过(1)调控减粘、(2)旋流脱附分离、(3)油-水-催化剂三相分离及资源化利用三个过程，利用旋转流场的流动剪切力，使吸附油从固体颗粒表面和内部孔洞中脱附分离出来。水热旋流脱附技术用于外排催化剂除油同样在Jian-PingLi(Theenhancementonthewastemanagementofspenthydrotreatingcatalystsforresidueoilbyahydrothermal–hydrocycloneprocess(水热旋流工艺提高渣油加氢废催化剂无害化处理效果的研究),CatalysisToday(今日催化),271(2016),163–171)的文献中进行了报导。中国专利申请CN201710821746.2公开了一种含油外排催化剂处理及分选回用方法和装置，通过(A)外排催化剂旋流洗涤与在线活化、(B)催化剂溶剂旋流自转气提、(C)高活性催化剂气流加速度分选、(D)高活性催化剂旋流再气提与颗粒捕集、以及(E)气体冷却与溶剂冷凝脱除等过程，对催化剂进行油相脱附和分选。上述技术均利用旋流器内的高流动剪切力和催化剂颗粒的高速自转，强化了催化剂颗粒孔隙中油的脱附过程，但上述方法和装置仅针对外排催化剂的除油处理和回用，虽然满足催化剂的处理要求，减少了石油类污染物对环境的污染并回收了部分油相和催化剂，但处理后固相含油率依然大于1％，水热旋流脱附技术处理后的固相含油率甚至高于5％，无法满足废弃油基钻井液无害化处理对固相中矿物油小于0.3％的要求。由于现有废弃油基钻井液处理技术普遍存在能耗高、二次污染严重、处理成本高等问题，而已有的旋流除油技术又不能满足废弃油基钻井液无害化处理要求，因此，本领域迫切需要开发出一种高效、环保、节能、工艺流程简单的废弃油基钻井液岩屑处理方法和装置，以实现废弃油基钻井液及岩屑无害化处理的目标。
技术实现思路
本公开提供了一种新颖的废弃油基钻井液旋流气驱除油方法和装置，从而解决了现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废弃油基钻井液旋流气驱除油方法，该方法包括以下步骤：(1)钻井液粘度调控：将热气体介质与废弃油基钻井液在旋流场中进行热交换，以降低钻井液粘度从而减小油、水与固体间的相互作用力；(2)旋流气驱除油：利用废弃油基钻井液岩屑颗粒在三维旋转湍流场中的自转强化固相表面油、毛细油和孔隙油的离心脱附，并利用其公转完成油气、固相的分离和富集，实现废弃油基钻井液岩屑颗粒中有机物的脱除；以及(3)气液分离与回用：将步骤(2)中产生的含油混合物进行气液分离，实现钻井液回用、气体介质循环以及岩屑资源化利用。

【技术特征摘要】
1.一种废弃油基钻井液旋流气驱除油方法，该方法包括以下步骤：(1)钻井液粘度调控：将热气体介质与废弃油基钻井液在旋流场中进行热交换，以降低钻井液粘度从而减小油、水与固体间的相互作用力；(2)旋流气驱除油：利用废弃油基钻井液岩屑颗粒在三维旋转湍流场中的自转强化固相表面油、毛细油和孔隙油的离心脱附，并利用其公转完成油气、固相的分离和富集，实现废弃油基钻井液岩屑颗粒中有机物的脱除；以及(3)气液分离与回用：将步骤(2)中产生的含油混合物进行气液分离，实现钻井液回用、气体介质循环以及岩屑资源化利用。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，利用旋流场中的剪切力实现岩屑颗粒间的相互剥离、分散；通过旋流场中的湍流流场强化气体介质与废弃油基钻井液岩屑间的换热效率；并通过液体升温实现降低其粘度的目的，从而强化脱油。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，粘度调控的操作温度范围为70～200℃，根据不同废弃油基钻井液配方确定，低于废弃油基钻井液的额定使用温度。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，气体介质包括空气、氮气、超临界二氧化碳气体、氢气、干气、低分气和天然气燃烧尾气。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴霁薇，汪华林，潘嘉科，江霞，王礼翔，蒋雪梅，黄渊，李剑平，付鹏波，
申请(专利权)人：上海华畅环保设备发展有限公司，四川大学，
类型：发明
国别省市：上海,31