一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法技术

一种处理混有油基式润滑剂(Oil Base Drilling Fluid)的钻井油泥的方法，包括是选择性使用的油泥均质化步骤、一旋流三相分离步骤、一石油气氧化焚毁步骤、一液态触媒萃取步骤、一液态触媒回收步骤，其中于该旋流三相分离步骤所产生的油品回收至回收油暂存槽以便后送至原油槽供销售，废气则导入该石油气氧化焚毁步骤进行氧化焚毁，于该液态触媒萃取步骤所产生的固体废弃物则可直接掩埋或加以固化再利用；于该液态触媒萃取步骤所产出的原油及液态触媒混合物则先送入混合液暂存槽，等待送入后段的液态触媒回收步骤将液态触媒回收循环再利用。

A method of treating drilling mud mixed with oil base lubricant

【技术实现步骤摘要】
一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法
本专利技术涉及一种处理钻井油泥的方法，特别是指一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法。
技术介绍
针对所生产的碳氢化合物型态所钻探的深井通常被分类为“油井”(OilWell)或气井(GasWell)两种；而在钻井工程进行中为使钻头与地表保持润滑，避免钻头磨损过快，大多会在钻头上喷洒润滑剂，(Drillingfluid)，而使用最广泛的润滑剂则为油基式润滑剂(OilBaseDrillingFluid例如ShellSaralinV815)；此外，由于井口所处位置皆是古老地层，因此，地层中也含有大量高龄土、伊利石、蒙脱石、以及绿泥石等矿物质；除此之外，由于钻井作业中要设法避免井壁坍塌，因此作业中还会在钻井过程中加入重晶石粉(Barite)，甚至黄原胶(XanthanGum)等助剂，因此产自油井钻井工程的油泥其成份至为复杂自不在话下；而有关油泥组成份分方面，就平均值而言，谱自油井中产出的钻井油泥，其固体物含量约为6~8%，含水率约为60~85%，含油率约为10~30%，然其实际成份则视油田所在地以及钻井的工法的实际执行情况而定。目前，于市面上，处理钻井油泥的工法有多种，较为常见且用于处理含油基式润滑剂的钻井油泥的工法则包括1).热化学处理法、2).焚烧法3).热裂解法、以及4).溶剂萃取法，兹分述如下：1).热化学法：顾名思义，热化学法是在油泥中搀入化学品，且将油泥加热后使油泥产生化学反应，以使油、水、固体物分离的工法；但由于以此一工法处理后的固体废弃物其含油量高达2%，且属于易溶出(Leachable)的油，易造成二次污染；2).焚烧法：是直接将油泥投入焚化炉中销毁的工法，但此一工法会造成空气污染问题，则属必然；3).热裂解法(Pyrolysis)：其主要的核心技术是使用可旋转的间接式加热炉(RotaryKiln)对油泥以550℃以上的高温间接加热，使油泥中的油、水蒸发，再经过冷凝器回收，达到油、水、固体物分离的目的；然此一工法对于含水率高的油泥而言，直接对炉体内的油泥直接加热，于550℃高温下，水、油、油基式润滑剂等物料会产生共沸现象，也会一起蒸发；之后，回收油中会含有大量废水，废水中也会含有大量废油及油基润滑剂，因此，或需使用第二次甚至第三次蒸馏分离步骤，或者需于蒸馏回收塔分段设置多段式的回流蒸馏机构将无可避免；且由于使用热裂解法需采用低氧间接氧化方式，以免于作业时产生安全问题，裂解过程中也必须采取批次进料设计，因此作业成本偏高及控制系统复杂则是此一工法的共同问题。4).溶剂萃取法:此一工法的技术核心是采用亲油性的萃取剂加入油泥中，经过充份的均质化之后，使亲油性的溶剂将油自油泥中分离出来；此一工法可以将油泥中的固体废弃物中大部分的碳氢化合物游离出来，使固体废弃物的含油量低至0.3%以下，达到高环保标标准的要求；但其症结问题是，由于萃取剂价格很高(平均单价为每公升16至30美元)对处理钻井时所产出以仟公斤(1000kg)或MT计的大量油泥而言，这是一个难以被商业化应用的工法。因此，虽然市面上已有上述多种工法，但于实务上，碍于成本考虑，大多数的做法则多是以工法较为简易、设备单纯、且操作成本也较低的工法做为考虑，而在政府的环保法令许可范围内进行钻井油泥的处理。因此，在油井作业现场，较为常见的工法则是以旋流式分离机(CycloneSeparator)在作业现场对油泥做简单的固液分离，之后，再将脱除的液体送入原油沉淀槽进行重力分离；或是采取可以处理固体/液体/气体的梯级式三相分离装置(Multi-staged3-PhaseSeparator)对油泥中的固体、液体、及气体进行三相分离，之后，再将分离出来的原油送至沉淀槽做重力分离，气体则加以回收，废水则循环利用或送入废水处理厂。但有如前述，由于钻井油泥成份复杂，不仅含有原油、高龄土、伊利石、泥浆、砂石、重晶石粉、油基式的润滑剂、部分甚至含有黄原胶，因此，钻井所排出的油泥成份复杂且结构坚实，单纯以旋流式离心分离(HydroCyclone)或梯级式三相分离装置无法将深藏在固体废弃物中的碳氢化合物包括石蜡及沥青质完全清除。因此，虽然做过固/液分离步骤，但固体废弃物中的含油量仍高达2~3%，有些甚至高达到5~6%，这种固体废弃物一旦以掩埋(Landfill)方式处理，则其中的碳氢化合物恐会形成渗漏现象(Leaching)而造成土壤的污染，而如果渗漏总量增加，则或进一步造成污染水源或造成安全事件，甚至造成大气污染。因此，如果法令要求业者对这些残存的固体废弃物必须做终极处理，则目前，业者的选择是只能以“焚烧法”进行处理，这样，不仅会造成空气污染问题，且浪费了有用的资源。因此，于此环保议题日趋严峻的时刻，于目前，以上述两种简易的工法或步骤处理钻井油泥，必然无法达成目标。因此，上述所提出的所有步骤或工法势须进行改良或更替，而使这种环保议题不复存在；本专利技术即是针对此一现状而发展出来的技术。本专利技术人乃本着多年从事钻井油泥工艺设计开发的实务经验，以及积极潜心研发思考，通过无数次的实际实验，致有本专利技术的产生。
技术实现思路
本专利技术在提供一种处理混有油基式润滑剂(OilBaseDrillingFluid)的钻井油泥的方法，为利于旋流三相分离步骤作业顺畅，已形成固体状的油泥可预先实施油泥均质化的前置作业，使钻井油泥的物理状态均质化；如钻井油泥物理状态适合当成该旋流三相分离步骤的原物料时即流动性液状油泥，则不需使用该油泥均质化步骤，可直接将油泥送入该旋流三相分离步骤进行处理，因此油泥均质化是选择性使用的油泥均质化步骤。其中，该油泥均质化步骤将待处理的钻井油泥先送入一粉碎机碾碎；经过粉碎的油泥则输送入一油泥暂存槽，再输送至搅拌槽加以均质化。油泥均质化步骤，针对放置时间很长、外表坚硬，且已形成固体状的钻井油泥做预处理，以便经过油泥均质化步骤的油泥成为液状，以适合以计量泵送入下方的旋流三相分离机做近一步的处理，而为使油泥适宜泵送，且其物理性质均匀，因此于油泥搅拌的过程中加入凝析油(CondensedOil)或柴油，以使油泥液化，以利输送；本专利技术旨在提供一种处理混有油基式润滑剂(OilBaseDrillingFluid)的钻井油泥的方法，期能进行资源回收再利用，且可避免二次污染。为达上述，除了可做为选择性的油泥均质化步骤之外，本专利技术还包括：一旋流三相分离步骤，利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机的旋流(Cyclone)槽内将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来；一石油气氧化焚毁步骤，利用一热氧化焚毁装置(ThermalOxidationDevice)，将产自该旋流三相分离机的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法(ThermalOxidation)将其氧化及焚毁(Combustion)；一液态触媒萃取步骤，接续于该旋流三相分离步骤之后，于该旋流三相分离步骤将油与水分离后，针对所残留的该固体废弃物包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，包括：/n一供选择性使用的油泥均质化步骤，用于针对形成固体状，流动性差，无法做为正常进料的油泥先做一个预处理；/n一旋流三相分离步骤，利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机的旋流槽内将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来；/n该油泥均质化步骤，对于油泥物理状态适合当成该旋流三相分离步骤的原物料时，则不需进行该油泥均质化步骤，则此一步骤可予免除，可直接将油泥送入该旋流三相分离步骤进行处理；/n一石油气氧化焚毁步骤，利用一热氧化焚毁装置，将产自该旋流三相分离机的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法将其氧化及焚毁；/n一固体废弃物萃取步骤，接续该旋流三相分离步骤，该旋流三相分离步骤将油与水分离后，所残留的该固体废弃物包括多个多孔隙的结构物和具有黏滞性的碳氢化合物，应用一微气泡萃取步骤配合液态触媒将多孔隙的固体废弃物中的碳氢化合物萃取出来；/n一液态触媒回收步骤，包括一组两阶段的分子蒸馏技术手段，以便将液态触媒回收后，以供循环再利用供应给该固体废弃物萃取步骤，并使分离回收的原油不含液态触媒。/n...

【技术特征摘要】
1.一种处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，包括：
一供选择性使用的油泥均质化步骤，用于针对形成固体状，流动性差，无法做为正常进料的油泥先做一个预处理；
一旋流三相分离步骤，利用高温蒸汽做为搓洗剂，于一旋流三相分离机的旋流槽内将油泥进行搓洗加热使碳氢化合物溶解及悬浮、使废水蒸发、以及石油气挥发，进而使油、水、固体废弃物及石油气均被分离出来；
该油泥均质化步骤，对于油泥物理状态适合当成该旋流三相分离步骤的原物料时，则不需进行该油泥均质化步骤，则此一步骤可予免除，可直接将油泥送入该旋流三相分离步骤进行处理；
一石油气氧化焚毁步骤，利用一热氧化焚毁装置，将产自该旋流三相分离机的石油气抽取、搜集之后，再以热氧化法将其氧化及焚毁；
一固体废弃物萃取步骤，接续该旋流三相分离步骤，该旋流三相分离步骤将油与水分离后，所残留的该固体废弃物包括多个多孔隙的结构物和具有黏滞性的碳氢化合物，应用一微气泡萃取步骤配合液态触媒将多孔隙的固体废弃物中的碳氢化合物萃取出来；
一液态触媒回收步骤，包括一组两阶段的分子蒸馏技术手段，以便将液态触媒回收后，以供循环再利用供应给该固体废弃物萃取步骤，并使分离回收的原油不含液态触媒。


2.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该油泥均质化步骤将待处理的钻井油泥先送入一粉碎机碾碎；经过粉碎的油泥则输送入一油泥暂存槽，再输送至搅拌槽加以均质化，其中，该油泥均质化过程中，油泥呈固体状，则于粉碎的过程中及油泥搅拌的过程中添加凝析油或柴油其中之一；将一凝析油储存槽的凝析油或柴油其中之一定量输送到该粉碎机、该搅拌槽。


3.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该旋流三相分离步骤将油泥先送入一油泥预热槽中，并通过高温的蒸汽通过该油泥预热槽底部的蒸汽盘管对油泥间接加热，之后，再将油泥输送至旋流三相分离机的主体装置的旋流槽内中；而蒸汽则从反方向进入旋流槽对油泥产生冲撞及搓洗效应，使油泥中的油份往上悬浮，而于高温下已达挥发状态的废水则变成蒸汽往上挥发，经三相分离机上方的冷凝段之后，还原成液态水体，再输送至该废水处理步骤进行废水处理，而于此135℃工作温度下已变成石油气的C1H4~C3H8碳氢化合物则变成气体往上悬浮，再由外部真空泵对管线内部抽真空的效应，使石油气被抽送经过一冷凝器冷凝，之后，再通过真空罐下方被抽离，导入该石油气氧化焚毁步骤氧化及焚毁。


4.如权利要求3所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，经过三相分离步骤处理的残余固体废弃物则在该旋流三相分离机仓底持续堆积，直至固体废弃物堆积至一定的总量时，该旋流三相分离机底部开启，残留的固体废弃物则落入下方的废油渣暂存槽，以送入该固体废弃物萃取步骤进行处理；而通过该旋流三相分离机处理后所回收的油料则直接送入一回收油暂存槽，待该回收油暂存槽达到高液位状态，再将油料送入原油储槽。


5.如权利要求1项所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该石油气氧化焚毁步骤以密闭式氧化及焚毁装置为核心，将由该旋流三相分离步骤所分离出来的废石油气通过一热氧化焚毁装置内建的抽气装置将石油气导入一石油气回收槽后，再通过抽气装置抽送进入该热氧化焚毁装置的密闭式氧化槽中，经过氧化焚毁的石油气则排入大气中。


6.如权利要求5所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该石油气氧化焚毁步骤中，如果石油气氧化时的温度未达到氧化焚毁所设定的温度，该热氧化焚毁装置所内建的进气阀门开启，将外部已配置的丙烷气导入与废石油气混合一起氧化焚毁，以便所排出的气体无任何废石油气。


7.如权利要求1所述的处理混有油基式润滑剂的钻井油泥的方法，其特征在于，该固体废弃物萃取步骤将该旋流三相分离机所排出的残余固体废弃物输送至一废油渣暂存槽，再将残余固体废...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟民，张正颖，张睿庭，
申请(专利权)人：张伟民，张正颖，张睿庭，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71