CN103111086A - 浸取钻屑中油分的溶剂及浸取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸取钻屑中油分的溶剂及浸取方法，溶剂中包含的组份及质量百分比：卤代烃类70%-90%，碳氢烃类10%-30%。浸取方法包括以下步骤：将溶剂与含有钻屑按0.5:1至4:1的质量比混合；在温度15℃至50℃下搅拌10至200分钟；分离钻屑和溶剂相。该溶剂价格低廉、沸点低、对油分溶解度高，浸取工艺简单，能够在常温和常压下操作，能耗低，并且溶剂和油分易分离回收，油分回收率可高达98%以上，回收后的溶剂可循环使用，处理后钻屑含油率低于2%。采用该溶剂浸取处理钻屑既可消除直接排放造成的环境污染，又能回收昂贵的油分。

Description

浸取钻屑中油分的溶剂及浸取方法

技术领域

本发明涉及一种用于固液浸取的溶剂及浸取方法，具体涉及一种浸取钻屑中油分的溶剂浸取方法。

背景技术

在石油和天然气勘探开发的钻井过程中需要大量的钻井液，常用的钻井液可分为水基与油基两种。油基钻井液的组成主要是柴油、盐类、聚合物等，相对于水基钻井液，其润滑性高、对岩土抑制性强，可以更好清洗井眼，并润滑和冷却钻头，同时通过循环将钻井过程产生的钻屑带出井口。在复杂地层、深井、水平井等钻井过程中使用油基钻井液比水基钻井液具有更多的优势。然而，油基钻井液在使用过程中，会排放出大量含油钻屑，其中的柴油对环境产生严重污染，若不加处理直接排放到海洋或陆地，会污染水体或土壤，危害生物和人类的健康。同时，含油钻屑的含油率高达10至35%，若能将其回收，可产生较高的经济效益。近年来，随着油基钻井液的大量使用，世界各国相继制定了含油钻屑的排放法规，一般要求含油率低于3%或更低才能排放。

目前，针对油基钻进液排放的含油钻屑的无害化处理研究不多，现有的方法包括固化、回注、焚烧、生物处理、离心分离、化学清洗、热解吸、浸取等方法。

固化法是通过加入处理剂将含液量高的钻屑固化，然后进行填埋。将固体处理剂（粉煤灰和磷肥）和液体处理剂（Mg，Ca，Al的氯化物）按照一定比例加入废钻井液钻屑中，经过搅拌混合使其固化，然后排放到生产现场的填埋池，实现对废钻井液钻屑的无害化处理，该法可用于处理水基和油基废钻井液钻屑，但仅适于高含水率大于60%，低含油率小于5%的钻屑，而对于高含油率，低含水率的含油钻屑处理效果不佳，并且引入的金属离子可能产生二次污染，另外，钻屑填埋占用较多土地。

回注法是将钻屑从固控设备传输到处理设备内，通过研磨、剪切和筛选，使钻屑的粒度满足回注要求，通过高压注入泵将钻屑浆注入到地层内的一种工艺。将钻井流体和切屑物质的混合物引入干燥器，利用干燥器产生干切屑物质，再利用正压气动输送设备将钻屑送到地层，实现了钻井零排放的目标。但是，采用回注技术必须选择合适的地层施工，否则可能出现回注钻屑污染地下淡水资源和其它储层，同时需要高压操作，对回注井井身强度要求高，处理费用较高。

焚烧法是以焚烧含油钻屑中的油分来达到降低钻屑含油率的目的。含油钻屑焚烧时会放出烟气污染大气，易造成二次污染，并且能耗极高，不能回收油分，因此该项技术的使用受到限制。

生物处理是利用微生物氧化分解钻屑中的油分。将发酵料和含油钻屑按照一定比例混合堆腐30天，然后投放微生物菌种氧化分解45天。该技术工艺简单、无污染、成本低，但是处理周期很长，地域条件限制大，并且不能回收油分。

离心分离是利用离心技术分离钻屑与油分的方法。利用离心机处理含油钻屑，直径大于0.076mm的钻屑都能通过离心机甩干排出，通过调整离心机的转速可减少钻屑的含油率。该法工艺简单、成本低，但仅针对于高含液量的钻屑有较好的离心效果，而且离心效果较差，处理后的钻屑仍难以达到排放标准。

化学清洗法首先利用溶于水中的乳化剂将钻屑表面的油膜包住，使其聚集成为油滴而离开岩屑表面，再通过搅拌机的离心作用，使分散的含油污水从钻屑表面脱离，若需要回收油分，则还需要加入破乳剂使油水分离。在处理西非深水钻井排出的含油钻屑时，使用0.5%烷基苯磺酸钠和0.1%三聚磷酸钠的水溶液清洗15分钟，过滤甩干钻屑。该方法需要加入大量水，导致处理后产生含油污水的二次污染，因此还需配套后续污水处理系统，处理费用较高。

热解吸法是将钻屑加热到油分的气化温度，使油分气化，再收集冷凝后的油分，从而实现油分与钻屑的分离。专利WO00/49269采用热解吸法，以热的可燃气体作为热源，使含油钻屑中的液体气化来处理含油钻屑。采用真空热解吸来处理钻屑。在热解吸法的基础上，在钻屑中加入了凝结剂，以防止加热过程中钻屑微粒被蒸汽带出，然后加热钻屑冷凝回收产生的蒸汽，实现油分的分离回收。热解吸法工艺较简单，但是，油分的气化需要200℃以上的高温，能耗较高且热效率极低，因此投资大。采用化学氧化法与热解吸法结合，首先使用破乳剂（烷基苯酸盐、芳烷基磺酸等）处理含油钻屑，再将含油钻屑于无机酸（硫酸）混合使其pH<1，然后将酸化的钻屑与碱土（石灰）混合，利用酸碱中和反应产生的放热效应，使得钻屑中的油分蒸发，再经过冷凝回收油分。该方法能耗比常规的热解吸法低得多，但是需要消耗大量破乳剂、无机酸，水和碱土，运行成本高，而且处理效果不佳。

浸取技术是利用溶剂对钻屑中的油分的高溶解性，将其从含油钻屑中浸取出来，实现液固分离，然后将油分与溶剂分离，达到溶剂回收使用、油分回收和钻屑无害化处理的目的。浸取技术关键在于浸取溶剂的选择。现有技术中在7.3MPa，31℃下使用添加适量丙酮的超临界二氧化碳为溶剂提取钻屑中的油分。该法使用的溶剂无毒、价格低廉、处理后钻屑中无残留溶剂，但需要高压操作、处理设备耐压要求高、运行成本高、处理量有限。现有技术中还有采用溶剂油、石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸己酯和正己烷中的至少一种为溶剂浸取含油钻屑中的油分，然后采用蒸发或精馏分离回收溶剂和油分，其中优选乙酸乙酯为溶剂。该法使用的酯类溶剂价格高，并且遇水在常温下也易发生水解，酸和碱的存在还会促进水解，因此对于含有水分的含油钻屑处理效果不佳，而且需要多级分离工艺，成本较高。因此，浸取法处理含油钻屑的关键在于选择一种能在常压下使用，价格低廉，不易水解，对油分溶解度高、沸点低、易于与油分分离的溶剂。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种高效、廉价、易回收的溶剂通过浸取技术实现对油基钻井液产生的含油钻屑的无害化处理，并高效回收钻屑中的油分的浸取钻屑中油分的溶剂及浸取方法，以期待解决现有技术中现有技术中含油钻屑处理技术能耗高，回收油效率低，处理周期长，易形成二次污染，处理剂价格高等问题，以及现有浸取技术使用的溶剂价格高，不适于含有水分的含油钻屑，并且需要高压设备或多级萃取设备的不足。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种浸取钻屑中油分的溶剂，其特征在于所述溶剂包括：卤代烃类、碳氢烃类；所述卤代烃类在所述溶剂中的质量百分比为70%至90%；所述碳氢烃类在所述溶剂中的质量百分比为10%至30%。

更进一步的技术方案是卤代烃类是二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、氯仿、三氯乙烯、四氯化碳、氯丙烷、氯丁烷、2-氯丁烷、氯戊烷、氯己烷中的一种或者几种。

更进一步的技术方案是卤代烃类是二氯甲烷。

更进一步的技术方案是卤代烃类是1,2-二氯乙烷。

更进一步的技术方案是卤代烃类是三氯乙烯。

更进一步的技术方案是碳氢烃类是环戊烷、苯、甲苯、沸程30℃至60℃石油醚、沸程60℃至90℃石油醚、沸程90℃至120℃石油醚中的一种或者几种。

更进一步的技术方案是浸取钻屑中油分的浸取方法，所述浸取方法包括使用了本发明中所述的浸取钻屑中油分的溶剂，还包括以下步骤：将溶剂与含有钻屑按0.5:1至4:1的质量比混合；在温度15℃至50℃下搅拌10至200分钟；分离钻屑和溶剂相。

更进一步的技术方案是分离钻屑和溶剂相包括：离心分离钻屑和溶剂相、常压过滤分离钻屑和溶剂相、真空过滤分离钻屑和溶剂相中的一种或几种。

更进一步的技术方案是浸取方法还包括回收油分和溶剂。

更进一步的技术方案是回收油分和溶剂是通过蒸馏回收油分和溶剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：处理效果好，对于含油率10至35%的含油钻屑，处理后钻屑含油率低于2%，达到排放标准；油分回收率高，可回收含油钻屑中98%的油分；溶剂成本低，用量少，溶剂与油分溶解性高，相对挥发度差异大，易分离回收；操作工艺简单，能耗低，整个操作使用常规设备，无需耐压和耐高温设备，可在低于120℃下进行。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面对本发明作进一步阐述，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：配制100克溶剂，其中20克1,1-二氯乙烷、75克二氯甲烷、5克沸程30℃-60℃的石油醚。将100克溶剂与150克含油钻屑（含油率32.1%，含水率1.6%）置于500ml三颈瓶中，在30℃下搅拌40分钟，然后可以离心分离钻屑和溶剂相，也可以常压过滤分离钻屑和溶剂相，也可以真空过滤分离钻屑和溶剂相；作为优选的实施方案，本实施例中是离心分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.3%（质量分数）。

实施例2：配制100克溶剂，其中10克1,2-二氯乙烷、70克二氯甲烷、15克沸程60℃-90℃石油醚、5克甲苯。将100克溶剂与125克含油钻屑（含油率13.2%，含水率2.8%）置于500ml三颈瓶中，在20℃下搅拌30分钟，然后常压过滤分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.9%（质量分数）。

实施例3：配制100克溶剂，其中75克二氯甲烷、20克三氯乙烯、5克石油醚。将100克溶剂与100克含油钻屑（含油率17.5%，含水率2.6%）置于500ml三颈瓶中，在30℃下搅拌60分钟，然后真空过滤分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.7%（质量分数）。

实施例4：配制100克溶剂，其中55克二氯甲烷、25克氯仿、14克沸程30℃-60℃石油醚、6克甲苯。将100克溶剂与200克含油钻屑（含油率22.8%，含水率2.3%）置于500ml三颈瓶中，在15℃下搅拌50分钟，然后离心分离钻屑和溶剂相，得到固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.4%（质量分数）。

实施例5：配制100克溶剂，其中85克二氯甲烷、10克沸程60℃-90℃石油醚、5克甲苯。将100克溶剂与50克含油钻屑（含油率13.7%，含水率1.9%）置于500ml三颈瓶中，在35℃下搅拌20分钟，然后可以离心分离钻屑和溶剂相，也可以常压过滤分离钻屑和溶剂相，也可以真空过滤分离钻屑和溶剂相；作为优选的实施方案，本实施例中是常压过滤分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至2.0%（质量分数）。

实施例6：配制100克溶剂，其中85克二氯甲烷、5克1,2-二氯乙烷、10克苯。将100克溶剂与150克含油钻屑（含油率32.1%，含水率1.6%）置于500ml三颈瓶中，在15℃下搅拌85分钟，然后离心分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.7%（质量分数）。

实施例7：配制100克溶剂，其中79克1,2-二氯乙烷、13克甲苯、8克氯丙烷。将100克溶剂与100克含油钻屑（含油率19.2%，含水率1.4%）置于500ml三颈瓶中，在20℃下搅拌30分钟，然后真空过滤分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.5%（质量分数）。

实施例8：配制100克溶剂，其中75克氯丙烷、15克氯己烷、10克环戊烷。将100克溶剂与100克含油钻屑（含油率17.5%，含水率2.6%）置于500ml三颈瓶中，在50℃下搅拌90分钟，然后离心分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.1%（质量分数）以下。

实施例9：配制100克溶剂，其中25克二氯甲烷、55克三氯乙烯、20克甲苯。将100克溶剂与200克含油钻屑（含油率22.8%，含水率1.3%）置于500ml三颈瓶中，在30℃下搅拌15分钟，然后常压过滤分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.4%（质量分数）。

实施例10：配制100克溶剂，其中70克二氯甲烷、25克沸程60℃-90℃石油醚、5克苯。将100克溶剂与175克含油钻屑（含油率13.7%，含水率1.9%）置于500ml三颈瓶中，在45℃下搅拌80分钟，然后真空过滤分离钻屑和溶剂相，得到的固体钻屑，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使处理后钻屑中油含量降至1.6%（质量分数）以下。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种浸取钻屑中油分的溶剂，其特征在于所述溶剂包括：卤代烃类、碳氢烃类；所述卤代烃类在所述溶剂中的质量百分比为70%至90%；所述碳氢烃类在所述溶剂中的质量百分比为10%至30%。

2.根据权利要求1所述的浸取钻屑中油分的溶剂，其特征在于所述的卤代烃类是二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、氯仿、三氯乙烯、四氯化碳、氯丙烷、氯丁烷、2-氯丁烷、氯戊烷、氯己烷中的一种或者几种。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的浸取钻屑中油分的溶剂，其特征在于所述的卤代烃类是二氯甲烷。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的浸取钻屑中油分的溶剂，其特征在于所述的卤代烃类是1,2-二氯乙烷。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的浸取钻屑中油分的溶剂，其特征在于所述的卤代烃类是三氯乙烯。

6.根据权利要求1所述的浸取钻屑中油分的溶剂，其特征在于所述的碳氢烃类是环戊烷、苯、甲苯、沸程30℃至60℃石油醚、沸程60℃至90℃石油醚、沸程90℃至120℃石油醚中的一种或者几种。

7.一种浸取钻屑中油分浸取方法，其特征在于所述的浸取方法包括使用如权利要求1至权利要求6中任一权利要求所述的浸取钻屑中油分的溶剂；还包括以下步骤：将溶剂与含油钻屑按0.5:1至4:1的质量比混合；

在温度15℃至50℃下搅拌10至200分钟；

分离钻屑和溶剂相。

8.根据权利要求7所述的浸取方法，其特征在于所述的分离钻屑和溶剂相包括：离心分离钻屑和溶剂相、常压过滤分离钻屑和溶剂相、真空过滤分离钻屑和溶剂相中的一种或几种。

9.根据权利要求7所述的浸取方法，其特征在于所述的浸取方法还包括回收油分和溶剂。

10.根据权利要求9所述的浸取方法，其特征在于所述的回收油分和溶剂是通过蒸馏回收油分和溶剂。