CN108273843B - 用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂及其使用方法。该浸取剂包括：聚甲氧基二甲醚80‑100体积份、甲基叔丁基醚0‑20体积份、石油醚0‑20体积份。该浸取剂的使用方法为：将含油钻屑和/或含油钻井废弃物与浸取剂在搅拌器中混合；在一定剪切速率下搅拌一定时间进行浸取，静置待固相自然沉降后，固液分离，经烘干后，得到脱油处理后的含油钻屑和/或含油钻井废弃物。本发明的浸取剂能简化含油钻屑/含油钻井废弃物的处理步骤与成本，含油钻屑/含油钻井废弃物经处理后，可有效降低油性物质含量、并使之达到排放标准。并且通过分馏回收的浸取剂与乳化柴油能循环利用，大幅提高了油基钻井液与浸取剂的循环利用率。

Description

用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂及其使用方法，具体为一种用于对使用油基钻井液所产生的含油钻屑与含油钻井废弃物进行脱油处理的浸取剂及其使用方法。

背景技术

在油气钻探的过程中，随着深井、超深井、页岩气水平井和多分支井等复杂井的钻探数量日益增多，井下情况越来越复杂，而采用油基钻井液是避免井下复杂事故发生的一条重要途径。对于具有颇多优点的油基钻井液来说，钻井液的组成成分中包含了多种有毒有害的化学物质，除钻井液体系组分本身，在钻井完井过程中也会产生大量的钻井废物，其主要污染物为含油钻屑。含油废弃物中含有重金属、石油烃类、表面活性剂、润湿剂和盐离子等有害物质。这些物质具有很高的生物毒性，并且很难在自然的环境中被降解。钻井液中添加的各种化学处理剂使油基钻井液与钻井废弃物之间的桥联结构更加稳固，客观上增加了工艺处理难度和处理成本。

随着泥页岩遇水膨胀造成井壁失稳及使用盐水钻井液出现的问题越来越多，油基泥浆对于安全钻探复杂地层的重要性也逐渐为人们所认识。特别是页岩气和塔里木上前高温高压高盐地层的开发，需要使用油基钻井液，这将产生大量需要处理的含油废弃物。

使用油基钻井液进行钻完井作业所产生的含油作业废物环境污染严重，处理难度大，目前的物理、化学及生物处理等技术均没有完全解决处理能耗高、油相分离不彻底、二次污染等问题。由于目前处理技术不配套、不成熟和成本高昂等原因，大量的钻井废物多采取简单的处理办法处置，不能完全满足环保的要求，存在很大环保隐患。

因此，如何解决使用油基钻井液所产生的环保难题，以及开发高效、经济和适用的钻井废物处理技术，便成了钻井液工作者的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂及其使用方法。本发明采用有机溶剂复配的方法，选用合适的主浸取剂与辅助浸取剂，配制出了一种高效浸取剂。该浸取剂能够用于对使用油基钻井液所产生的含油钻屑与含油钻井废弃物进行脱油处理。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂，以体积份计，其原料包括：聚甲氧基二甲醚80-100体积份、甲基叔丁基醚0-20体积份以及石油醚0-20体积份；其中，所述聚甲氧基二甲醚的聚合度为2-4，所述石油醚的沸程为60-90℃。

根据本发明的具体实施方式，优选地，以体积份计，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂的原料包括：聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.5-7体积份以及石油醚3-3.5体积份；更优选地，以体积份计，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂的原料包括：聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.67体积份以及石油醚3.33体积份。

在上述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂中，优选地，所述原料的沸点均分布在100-150℃，闪点均分布在50-65℃。

本发明提供的用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂可以通过常规的将聚甲氧基二甲醚与甲基叔丁基醚、石油醚混合的方法制备得到。

本发明根据含油钻屑/含油钻井废弃物的具体性质与相似相溶原理，采用有机溶剂复配的方法，选用合适的主浸取剂与辅助浸取剂，研发出了一种高效浸取剂，该浸取剂的沸点分布在100-150℃，闪点分布在50-65℃。

在润湿剂与井底压力的作用下，油基钻井液可以附着在钻屑表面及内部的孔隙内，造成后续油相脱附不彻底，处理后的钻屑依然含油量偏高的问题。润湿剂包含了各种的表面元素构成及各类官能团，因为表面官能团的存在能使钻屑表面电荷的分布不均匀，成为特定吸附质的吸附位，从而使油基钻井泥浆能够牢牢地吸附在钻屑表面，不容易进行脱附。本发明所采用的主浸取剂，即聚甲氧基二甲醚，能够有效降低钻井液与钻屑之间的表面吸附能，实现在低能条件下的高效脱附；本发明所采用的辅助浸取剂，即甲基叔丁基醚、石油醚，用于与主浸取剂形成共沸结构，能够极大地降低在分馏过程中消耗的能量，以达到节能环保的目的。

本发明提供的浸取剂在较低的沸点的条件下，通过有机溶剂的复配，实现了高的闪点，能够适应更加恶劣的现场条件，使现场使用更加安全；并且含氧量较高，降低了其毒性，环境友好，在自然环境下容易降解，更加符合环保和HSE的要求；而且能够使脱附下来的钻井液不破乳，以实现对油基钻井液的重复利用。该浸取剂既达到了传统热解法的除油效率，又避免了二次污染，使含油钻屑/含油钻井废弃物处理效率大大提高。

另外，本发明还提供了一种上述的用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂的使用方法，该方法包括以下步骤：

将含油钻屑和/或含油钻井废弃物与浸取剂在搅拌器中混合；在一定的剪切速率下搅拌一定时间进行浸取，静置待固相自然沉降后，对搅拌器底部固相进行固液分离，再经烘干后，得到脱油处理后的含油钻屑和/或含油钻井废弃物。

在上述使用方法中，优选地，含油钻屑和/或含油钻井废弃物与浸取剂的混合比例为1质量份含油钻屑和/或含油钻井废弃物：3-8体积份(更优选6体积份)浸取剂。

在上述使用方法中，优选地，所述的剪切速率为200-600r/min，搅拌进行浸取的时间为4-10min；更优选地，所述的剪切速率为300r/min，搅拌进行浸取的时间为7min。

在上述使用方法中，优选地，所述烘干是在80-120℃条件下烘干12-36h；更优选地，所述烘干是在95℃条件下烘干24h。

根据本发明的具体实施方式，优选地，上述使用方法进一步包括以下步骤：将固液分离得到的液相在一定的真空度与温度下进行分馏，用以回收浸取剂并且获得浸取出的乳化柴油。

在上述使用方法中，优选地，所述分馏的温度为110-130℃(更优选120℃)，分馏压差为-0.01MPa。

根据本发明的具体实施方式，优选地，上述使用方法具体包括以下步骤：

按以下比例确定所需要的浸取剂的量：1质量份含油钻屑和/或含油钻井废弃物：3-8体积份(更优选6体积份)体积份浸取剂；

将一定质量的含油钻屑和/或含油钻井废弃物加入到搅拌器中，之后按照一定质量/体积比加入浸取剂；在室温条件下以200-600r/min(更优选300r/min)的剪切速率搅拌4-10min(更优选7min)进行浸取，静置待固相自然沉降后，对搅拌器底部固相进行固液分离，将分离后得到的固相在80-120℃(更优选95℃)条件下烘干12-36h(更优选24h)后，得到脱油处理后的含油钻屑和/或含油钻井废弃物；将分离后得到的液相在压差为-0.01MPa、110-130℃(更优选120℃)的条件下进行分馏，用以回收浸取剂并且获得浸取出的乳化柴油。

此外，本发明还提供了聚甲氧基二甲醚在制备用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂中的应用。

在上述应用中，优选地，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂由聚甲氧基二甲醚80-100体积份、甲基叔丁基醚0-20体积份以及石油醚0-20体积份组成。更优选地，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂由聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.5-7体积份以及石油醚3-3.5体积份组成。尤其优选地，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂由聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.67体积份以及石油醚3.33体积份组成。

在上述应用中，优选地，所述聚甲氧基二甲醚的聚合度为2-4。

在上述应用中，优选地，所述石油醚的沸程为60-90℃。

在上述应用中，优选地，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂的沸点分布在100-150℃，闪点分布在50-65℃。

聚甲氧基二甲醚可以与柴油以任意比例互溶，是一种新兴的柴油添加剂，且使用聚甲氧基二甲醚进行脱油处理之后，在脱附下来的油基泥浆没有破乳的效应，并且其破乳电压还要好于处理之前的油基泥浆。

本发明针对使用油基钻井液所钻井产生的含油钻屑/含油钻井废弃物的特性分析，重点解决如何克服含油废物组分间的分子间作用力以降低能耗，和如何降低油相、水相和固相三相界面吸附自由能以实现油相深度脱附等两大难点，深入研究分子传质扩散效率、多相界面行为变化规律和纳米乳液超低界面张力脱附作用机理，形成新型分离体系，提供了一种在低能条件下油相深度脱附的浸取剂及其使用方法，使处理后的固相含油≤2.0％，油相和分离体系回收率≥80％，为油基钻井液大规模使用以及环境治理及资源化利用提供技术保障。

本发明提供的浸取剂能够极大程度上简化含油钻屑/含油钻井废弃物的处理步骤与处理成本，处理过程简单，含油钻屑/含油钻井废弃物经处理后，可以有效地降低油性物质含量、提高环保效能使之达到排放标准。并且通过分馏回收的浸取剂与乳化柴油能够循环利用，大幅度的提高了油基钻井液与浸取剂的利用率，降低使用成本。

本发明提供的浸取剂适用于钻井现场含油钻屑以及其余钻井含油废弃物的处理工作，实现了对各类含油钻屑以及其余钻井含油废弃物进行高效、经济的环保达标处理；此外，本发明提供的浸取剂对于处理石油污染土壤，清洗汽、柴油罐底污泥，也有重大的意义。本发明提供的用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂及其使用方法实现了固相物排放环保彻底达标，从源头上解决了环境隐患，进行污染治理及资源回收利用势在必行，既可以充分实现资源回收，解决油基泥浆钻井所带来的生态环境影响问题，又实现了油田可持续发展，同时创造巨大的环境效益和经济效益。并且通过对浸取剂的复配，实现了浸取剂的高闪点与低沸点的结合，使蒸馏的过程中需要更少的能量，实现了绿色、环保的处理方式，达到了减排的环境友好标准。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚60ml。

使用方法：

步骤1：将称取的含油钻屑及浸取剂(即聚合度为3的聚甲氧基二甲醚60ml)放置在搅拌器中在剪切速率为300r/min的条件下搅拌7min；

步骤2：搅拌后，静置一段时间，等待固相沉淀后，固液自然分层后取下层固相离心、95℃条件下烘干24h；

步骤3：浸取后的含油钻屑与浸取剂进行固液分离之后，将液相置于三口烧瓶中，之后在120℃的温度与0.01MPa的负压差下进行蒸馏，以分别获得乳化柴油与浸取剂。

本实施例中的浸取剂不需要特殊处理，可直接加入含油钻屑中使用。

实施例2

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚58ml，石油醚(沸程为60-90℃)2ml。

使用方法：与实施例1基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚58ml与石油醚(沸程为60-90℃)2ml。

实施例3

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚56ml，石油醚(沸程为60-90℃)4ml。

使用方法：与实施例1基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚56ml与石油醚(沸程为60-90℃)4ml。

实施例4

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚54ml，石油醚(沸程为60-90℃)6ml。

使用方法：与实施例1相同基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚54ml与石油醚(沸程为60-90℃)6ml。

实施例5

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚58ml，甲基叔丁基醚2ml。

使用方法：与实施例1相同基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚58ml与甲基叔丁基醚2ml。

实施例6

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚56ml，甲基叔丁基醚4ml。

使用方法：与实施例1相同基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚56ml与甲基叔丁基醚4ml。

实施例7

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚54ml，甲基叔丁基醚6ml。

使用方法：与实施例1相同基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚54ml与甲基叔丁基醚6ml。

实施例8

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚56ml，甲基叔丁基醚2ml，石油醚(沸程为60-90℃)2ml。

使用方法：与实施例1相同基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚56ml、甲基叔丁基醚2ml与石油醚(沸程为60-90℃)2ml。

实施例9

称取原料：含油钻屑10g，聚合度为3的聚甲氧基二甲醚54ml，甲基叔丁基醚4ml，石油醚(沸程为60-90℃)2ml。

使用方法：与实施例1相同基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚54ml、甲基叔丁基醚4ml与石油醚(沸程为60-90℃)2ml。

实施例10

称取原料：含油钻屑10g，聚甲氧基二甲醚54ml，甲基叔丁基醚2ml，石油醚(沸程为60-90℃)4ml。

使用方法：与实施例1相同基本相同，不同之处在于浸取剂为聚合度为3的聚甲氧基二甲醚54ml、甲基叔丁基醚2ml与石油醚(沸程为60-90℃)4ml。

按下述方法对本发明实施例1-10提供的用于含油钻屑的浸取剂进行性能测试：

1、测试对象：

含油钻屑：以废弃油基钻井液池沉降的油泥经离心后，为含油钻屑空白样，经测试，其含油率为36％。

测试样1-10：测试样1-10中分别使用上述实施例1-10的浸取剂进行处理，按上述实验步骤完成后，测试步骤2烘干固相的含油率。

2、测试方法：

钻屑含油量的测定：

将一定量测试对象用脱脂滤纸包好后，用分析天平称其质量，之后放置在索氏抽提器中进行抽提。在抽提16h后，将包有测试对象的滤纸取出，烘干，用分析天平测其质量。前后质量差就是此测试对象的含油量。

含油率：

其中M₁为进行索氏抽提之前样品与滤纸的总重；

M₂为进行索氏抽提之后样品与滤纸的总重。

表1各测试对象含油率参数数据表

表2各测试对象液相分馏数据表

实施例	溶剂回收率(％)	分馏时间(95％)(h)
			实施例1	80.2	3.2
实施例2	82.6	1.8
			实施例3	84.5	1.6
实施例4	86.7	1.3
			实施例5	83.4	1.5
实施例6	85.7	1.0
			实施例7	89.2	0.9
实施例8	90.5	1.0
			实施例9	92.8	0.8
实施例10	91.2	0.9

由表1与表2的数据可以看出，使用本发明实施例提供的浸取剂的样品处理的钻屑含油率、溶剂回收率及安全环保性能明显优于其他浸取剂样品，尤其是使用实施例9提供的浸取剂，其样品处理后的含油率、分馏过程中的溶剂回收率性能最优。因此本发明实施例提供的浸取剂可以有效地降低使用油基钻井液所产生含油钻屑的含油量、并且能够有良好的溶剂回收率，因此更好地实现在安全与环保地对含油钻屑进行处理，减少含油钻屑对环境的污染损害。本发明实施例提供的浸取剂成本低廉应用范围广。

Claims (13)

1.一种用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂，以体积份计，其原料包括：

聚甲氧基二甲醚80-100体积份；以及

甲基叔丁基醚20体积份以下，和/或，石油醚20体积份以下；

其中，所述聚甲氧基二甲醚的聚合度为2-4，所述石油醚的沸程为60-90℃。

2.根据权利要求1所述的用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂，其原料包括：聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.5-7体积份以及石油醚3-3.5体积份。

3.根据权利要求1所述的用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂，其原料包括：聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.67体积份以及石油醚3.33体积份。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂，其中，所述原料的沸点均分布在100-150℃，闪点均分布在50-65℃。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂的使用方法，该方法包括以下步骤：

将含油钻屑和/或含油钻井废弃物与所述的浸取剂在搅拌器中混合；在一定的剪切速率下搅拌一定时间进行浸取，静置待固相自然沉降后，对搅拌器底部固相进行固液分离，再经烘干后，得到脱油处理后的含油钻屑和/或含油钻井废弃物。

6.根据权利要求5所述的使用方法，其中，含油钻屑和/或含油钻井废弃物与浸取剂的混合比例为1质量份含油钻屑和/或含油钻井废弃物：3-8体积份浸取剂。

7.根据权利要求5所述的使用方法，其中，所述的剪切速率为200-600r/min，搅拌进行浸取的时间为4-10min。

8.根据权利要求5所述的使用方法，其中，所述烘干是在80-120℃条件下烘干12-36h。

9.根据权利要求5所述的使用方法，其进一步包括以下步骤：将固液分离得到的液相在一定的真空度与温度下进行分馏，用以回收浸取剂并且获得浸取出的乳化柴油。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其中，所述分馏的温度为110-130℃，分馏压差为-0.01MPa。

11.聚甲氧基二甲醚在制备用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂中的应用，其中，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂由聚甲氧基二甲醚80-100体积份，以及甲基叔丁基醚20体积份以下和/或石油醚20体积份以下组成。

12.根据权利要求11所述的聚甲氧基二甲醚在制备用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂中的应用，其中，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂由聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.5-7体积份以及石油醚3-3.5体积份组成。

13.根据权利要求11所述的聚甲氧基二甲醚在制备用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂中的应用，其中，所述用于含油钻屑及含油钻井废弃物的浸取剂由聚甲氧基二甲醚90体积份、甲基叔丁基醚6.67体积份以及石油醚3.33体积份组成。