一種油基巖屑深度處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種油基巖肩深度處理的方法，屬于頁巖氣致密氣等非常規(guī)油氣資源開采過程中的環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]油基鉆井液，又稱油基泥漿，其基本組成是油、水、有機粘土和油溶性化學處理劑。油基鉆井液具有抗高溫、抗鹽鈣侵蝕，有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好、對油氣層損害小等優(yōu)點。隨著全球頁巖氣、致密氣等非常規(guī)能源開發(fā)力度的不斷加大，全球鉆井液服務進入“油基鉆井液時代”，油基鉆井液技術(shù)已成為頁巖氣水平井鉆井的關(guān)鍵技術(shù)之一。在油基鉆井液的使用過程中，會產(chǎn)生大量的含有礦物油、酚類化合物、重金屬及其他有毒物質(zhì)的含油鉆肩，將導致土壤、地表和地下水的污染，直接或間接對植物、動物及人類健康產(chǎn)生危害，油基巖肩也因此被列入國家危險廢棄物(國家危險廢物名錄，HW08)，若不經(jīng)處理就直接排放，將會對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害。
[0003]美國通過多年實踐，已經(jīng)研發(fā)出一套比較成熟的巖肩處理技術(shù)一一高溫熱脫附處理技術(shù)，并在實際運行過程中積累了豐富的工程化經(jīng)驗。高溫熱脫附要求在隔絕氧氣環(huán)境中將油基巖肩加熱到一定溫度(400-600°C，因巖肩和配制油基鉆井液過程中所用基油不同而異)，使巖肩中的有機成分從巖肩表面解析、脫除，而后通過冷凝工藝回收巖肩中的基油。該法處理后的巖肩殘渣雖然能夠達到美國Best Demonstrated AvailableTechnology(BDAT)要求，且具備回收基油質(zhì)量高，一次性處理簡便等優(yōu)點，但同時也存在著設(shè)備投資大、耗能高、工藝操作復雜等難以克服的缺陷，從而大大而限制了其推廣應用。
[0004]到目前為止，國內(nèi)還沒有完全消化和掌握高溫熱脫附處理技術(shù)。國內(nèi)某鉆探在我國頁巖氣開發(fā)最重要的地區(qū)-重慶涪陵焦石壩區(qū)塊試建了一套中等規(guī)模的油基巖肩高溫熱脫附處理工藝生產(chǎn)線，主要工序包括高溫絕氧熱脫附、有氧焚燒和基油回收等工序，雖同屬“火法”處理范疇，但該工藝卻與國外的高溫熱脫附工藝還是有較大差異，不但耗能高、操作復雜、安全隱患較大；而且處理后油基巖肩含油量仍高達0.9%左右，沒有達到國標GB4284-1984標準中要求含油量小于0.3%的指標，無法直接外排，只得繼續(xù)堆存在處理廠區(qū)內(nèi)。由于技術(shù)不成熟而不能繼續(xù)放大處理規(guī)模，導致該開發(fā)區(qū)塊內(nèi)大量油基巖肩堆放在各個井場，給開發(fā)企業(yè)和地方政府帶來很大的環(huán)保壓力。因此，開發(fā)高效、低成本的油基巖肩處理工藝已成為油田和環(huán)保行業(yè)的當務之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于目前國內(nèi)油基巖肩的處理現(xiàn)狀，本發(fā)明的主要目的在于提供一種油基巖肩深度處理的方法，使頁巖氣致密氣等非常規(guī)油氣資源開采過程中所產(chǎn)生的油基巖肩能夠達到國家的相關(guān)排放標準，解決油基巖肩的大量堆積問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種油基巖肩深度處理的方法，所述方法包括:將所述油基巖肩輸送到添加有復合表面活性藥劑的巖漿罐中，將所述油基巖肩的PH值調(diào)整到9-11之后，對所述油基巖肩進行攪拌，以使所述油基巖肩進行均質(zhì)和脫油，并形成巖漿；其中，所述復合表面活性藥劑主要用于活化所述油基巖肩；將所述巖漿罐中的巖漿與復合破乳劑經(jīng)過管道混合器充分混合后輸入到破乳除油罐，保溫在60°C -70°C，維持攪拌轉(zhuǎn)速為300-500r/min，經(jīng)過20_30min的攪拌，進一步去除回收所述油基巖肩的油分；將所述破乳除油罐中的巖漿輸送到一級臭氧氧化裝置進行反應，保溫在60°C -70°C，體系壓力在0.6-0.8MPa，處理時間控制在30min以內(nèi)，臭氧的投加量和巖肩漿液的比例為150g/t-350g/t控制；以降低所述一級臭氧氧化裝置中巖漿中生物毒性，改善巖漿的生物降解性能，以及通過氧化作用對所述一級臭氧氧化裝置中的巖漿的表面的油分進行進一步清理；將所述一級臭氧氧化裝置的巖漿投入二級臭氧催化氧化裝置進行反應，保溫在60°C -70°C，體系壓力在0.6MPa-0.8MPa，控制臭氧的投加量和所述巖肩漿液的比例為150g/t-350g/t，控制處理時間在30min以上；在所述臭氧與多相催化劑同時存在的條件下，進一步降解所述二級臭氧催化氧化裝置中的巖漿的油分；將所述二級臭氧催化氧化的巖漿與復合絮凝藥劑經(jīng)過管道混合器充分混合后輸入絮凝沉降罐中，保溫在60°C -70°C，時間控制在20min以上，使所述絮凝沉降罐中的巖漿中的剩余乳化油破乳形成油滴，并與水體分離上浮至罐體上部，絮凝形成的固體懸浮物與水體分離，沉降至所述罐體底部；將所述絮凝沉降罐中的漿液栗入到三相臥螺離心機中進行攪拌，以使所述油基巖肩達到排放標準；其中，控制三相臥螺離心機參數(shù)如下:入口巖漿操作壓力0.4MPa，操作溫度60-70°C，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速在2000r/min以上；
[0007]優(yōu)選的，所述復合表面活性藥劑包括兩種有機表活劑與一種無機表活劑；所述兩種有機表活劑的有效成分為:聚乙二醇，乙氧基化乙炔二醇；所述無機表活劑的有效成分為Na2C03與NaCl的混合物；在所述復合表面活性藥劑中，所述兩種有機表活劑的質(zhì)量含量一共為4% _6%，所述無機表活劑的質(zhì)量含量一共為8% -10% ;所述復合表面活性藥劑的投加量和所述油基巖肩的投加量比例為:2千克/噸-3千克/噸。
[0008]優(yōu)選的，其中，所述巖漿罐包括酸堿調(diào)節(jié)裝置及攪拌裝置；所述將所述油基巖肩的PH值調(diào)整到9-11之后，對所述油基巖肩進行攪拌，具體包括:利用所述酸堿調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述油基巖肩的pH值范圍，將所述油基巖肩的PH值調(diào)整到9-11 ;利用所述攪拌裝置對所述油基巖肩進行轉(zhuǎn)速為800r/min-1000r/min的攪拌，維持攪拌時間在15min_20min，保溫在60°C -70°C ;然后將轉(zhuǎn)速降到300r/min-500r/min，維持攪拌時間為20min_30min。
[0009]優(yōu)選的，其中，在所述二級臭氧催化氧化裝置中，所述多相催化劑由載體和活性組分來承擔；所述載體為火山巖載體、鋁釩土載體、天然沸石載體、天然錳砂載體中的任意一種或多種；所述活性組分包括基本活性組分與輔助活性組分，所述基本活性組分的金屬為N1、Ce，所述輔助活性組分的金屬為Fe、K、Na、Ti中的一種或多種；其中，所述基本活性組分的質(zhì)量比為60-80%，所述輔助活性組分的質(zhì)量比為20-40%。
[0010]優(yōu)選的，其中，所述多相催化劑由以下方法制備獲得:1)，將所述載體用去離子水洗滌10min-15min ;將洗滌過的載體用稀鹽酸浸泡12h ;再次利用所述去離子水洗滌直到所述去離子水為中性后，過濾所述載體并在105°C _115°C的條件下干燥10h-15h，得到所述催化劑載體成品；2)將所述催化劑載體浸漬在含有所述基本活性組分與所述輔助活性組分的鹽溶液中，浸漬12-24小時，100-120°C溫度下干燥10_15h，再在700-900°C的溫度下焙燒6h-8h，得到所述多相催化劑，所述基本活性組分與所述輔助活性組分的擔載量為載體成品質(zhì)量的 5wt_20wt%。
[0011]優(yōu)選的，其中，控制所述一級臭氧氧化裝置中的處理時間為20min?30min，控制所述二級臭氧催化氧化裝置中的處理時間為30min?40min。
[0012]優(yōu)選的，其中，在所述將所述巖漿罐中的巖漿與復合破乳劑經(jīng)過管道混合器充分混合后輸入到破乳除油罐之前，所述方法包括:保持所述巖漿罐的巖漿濃度在35% -50%之間。
[0013]優(yōu)選的，其中，在所述將所述破乳除油罐中的巖漿輸送到一級臭氧氧化裝置進行反應之后，所述方法還包括:通過溢流作用將所述一級臭氧氧化裝置的巖漿的表層的油分回收到收油罐中。
[0014]優(yōu)選的，其中，所述復合絮凝藥劑由絮凝劑和助凝劑構(gòu)成；所述絮凝劑為聚合氯化鐵；所述助凝劑為陽離子聚丙烯酰胺；所述絮凝劑的質(zhì)量含量為12% _16%，所述助凝劑的質(zhì)量含量為8.5% -11.5%;所述復合絮凝藥劑的投加量和所述二級臭氧催化氧化的巖漿的投加量的比例為:0.8千克/噸-1.5千克/噸。
[0015]優(yōu)選的，所述復合破乳劑的有效成分為:丙烯酰胺與丙烯酸二甲氨基甲基氯甲烷的共聚物；所述復合破乳劑的投加量和所述巖漿罐中的巖漿的投加量的比例為千克/噸-2千克/噸。
[0016]通過本發(fā)明的一個或者多個技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點:
[0017]本發(fā)明的工藝是針對油基巖肩的特性而提出的，采用“巖肩漿液配制及活化-復合破乳除油-一級臭氧氧化-二級臭氧催化氧化-絮凝沉降-臥螺離心分離”的技術(shù)路線，對頁巖氣致密氣等非常規(guī)油氣資源開采過程中產(chǎn)出的油基巖肩進行深度處理，加強了對巖肩中生物毒性物質(zhì)及有機成分的去除，從臥螺離心裝置排出的巖肩含油量降低到0.12%,達到了國家的相關(guān)外排標準；可同時實現(xiàn)回收石油類資源、降低污染物含量、改善巖肩生