＊余明炎

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部 廣東 518000）

引言

在油氣田實(shí)際生產(chǎn)中，鉆進(jìn)過程中使用油基鉆井液，這樣就必然會導(dǎo)致油基巖屑的產(chǎn)生。為了避免油基巖屑對環(huán)境的污染，就需要采用合適的方法和技術(shù)來對油基巖屑實(shí)施脫油處理。下文主要對常溫萃取技術(shù)、熱脫附技術(shù)、回轉(zhuǎn)窯協(xié)同技術(shù)在油基巖屑脫油處理中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，旨在進(jìn)一步明確這些脫油處理技術(shù)在成本、環(huán)保以及效益方面的區(qū)別，使工作人員能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)來選擇最為合適的脫油處理技術(shù)。

1.油基巖屑常見的脫油處理技術(shù)及其應(yīng)用

(1)常溫萃取技術(shù)

在油基巖屑脫油處理過程中，常溫萃取技術(shù)的基本原理如下：在常溫常壓環(huán)境下選擇使用合適的溶劑，來對油基巖屑固相界面的特性進(jìn)行改變，從而使油基鉆井液與巖屑進(jìn)行有效分離。常溫萃取技術(shù)在對油基巖屑進(jìn)行脫油處理時(shí)，首先將油基巖屑送入到萃取分離裝置中，之后向其中添加適量的萃取劑，等到待處理物質(zhì)的固相界面特性發(fā)生變化之后，油基鉆井液與其它固體物質(zhì)就實(shí)現(xiàn)了物理性質(zhì)上的分離；之后液相部分轉(zhuǎn)移到精制裝置中，并對液相部分進(jìn)行處理，在達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之后實(shí)現(xiàn)回用；固相部分被輸送到烘干裝置中進(jìn)行烘干，并確保固相殘?jiān)械暮土康陀?%；與此同時(shí)，采用間接加入的方式，能夠使萃取劑轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀酄顟B(tài)，并使其經(jīng)由冷凝回收裝置實(shí)現(xiàn)回收，這樣在整個(gè)密閉的空間內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)萃取劑的循環(huán)使用。

某油氣田在生產(chǎn)過程中使用常溫萃取技術(shù)來對油基巖屑進(jìn)行脫硫處理，已經(jīng)累積處理油基巖屑總量超過3萬噸，同時(shí)經(jīng)過具有資質(zhì)的第三方檢測中心對處理后的固相產(chǎn)物進(jìn)行測定，結(jié)果表明固相殘?jiān)吐室呀?jīng)位于1%以下，排放后對環(huán)境不具備危害性。工作實(shí)踐已經(jīng)充分表明，常溫萃取技術(shù)在油基巖屑脫油處理中的應(yīng)用不但已經(jīng)達(dá)到了較好的處理水平，同時(shí)處理過程不會產(chǎn)生廢水、廢氣等二次污染性物質(zhì)，因此，該技術(shù)具有非常優(yōu)秀的環(huán)保特性。

(2)熱脫附技術(shù)

熱脫附技術(shù)在油基巖屑處理過程中最為重要的裝置就是摩擦式熱脫附分離設(shè)備。在該裝置中，油基巖屑通過摩擦，使環(huán)境溫度上升，油基鉆井液在高溫下發(fā)生加熱，并轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，氣相物質(zhì)經(jīng)由冷凝裝置進(jìn)行冷凝分離，這樣就實(shí)現(xiàn)了油基鉆井液與固相物質(zhì)相分離的目的。

在熱脫附技術(shù)實(shí)際使用過程中，摩擦生熱主要通過裝置中的研磨棒與油基巖屑劇烈摩擦所形成的，最終可以使其溫度上升到230℃～350℃，在這一溫度環(huán)境下，烴類物質(zhì)會發(fā)生揮發(fā)，但是并不會發(fā)生化學(xué)變化。這樣，油基巖屑中的油基鉆井液以及水分就會蒸發(fā)變?yōu)闅庀?，并?jīng)由混合蒸汽孔在負(fù)壓的帶動下流入冷凝分離裝置，冷凝分離后就能夠?qū)崿F(xiàn)液相物質(zhì)的回收與再利用；固相殘?jiān)鼜男读峡谶M(jìn)行排出。熱脫附技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用之后，其終產(chǎn)物固相殘?jiān)?jīng)過檢測，固相殘?jiān)械暮吐实陀?%，且能夠?qū)崿F(xiàn)部分油基鉆井液的回收。

(3)回轉(zhuǎn)窯煅燒瓦斯灰協(xié)同處理

該技術(shù)在油基巖屑脫油處理實(shí)際應(yīng)用過程中，需要使用燃料。油基巖屑在回轉(zhuǎn)窯中被高溫焚燒，其中含有的金屬元素會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并通過煙道，在煙道中被氧化，之后隨著煙氣從回轉(zhuǎn)窯中留出進(jìn)入沉降室，在沉降室中粗顆粒物質(zhì)與粉塵物質(zhì)被分離出去。具體的處理過程如下：

工作人員把需要處理的油基巖屑、瓦斯灰按照既定的比例進(jìn)行混合，并將混合物輸送到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，并且混合物隨著窯體的轉(zhuǎn)動，逐漸向著窯口進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在此過程中，混合物在1100℃～1400℃高溫環(huán)境下，與其中的金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并進(jìn)入煙氣中，之后煙氣流入沉降室中，顆粒性物質(zhì)以及粉塵在沉降室中發(fā)生沉降，并實(shí)現(xiàn)分離。從沉淀室上的兩個(gè)導(dǎo)管向冷卻系統(tǒng)導(dǎo)入沉淀室的煙道氣和粉塵（含產(chǎn)品氧化鋅和重金屬元素）。冷卻后，不同的煙塵內(nèi)容物會進(jìn)入不同的捕集系統(tǒng)，在袋內(nèi)進(jìn)行氣固分離，回收產(chǎn)品，最后，在脫硫塔除去SO2后，通過磁分離將銀、鐵、碳渣、鉻等物質(zhì)進(jìn)行分離。剩下的鋼渣主要是以煤和石油為基礎(chǔ)的巖屑焚燒渣，可以作為水泥制造的輔助材料被水泥工廠所使用。含有金屬成分的灰可以回收其中含有的重金屬。

該技術(shù)在國家級示范區(qū)使用之后，完成了對1萬多噸油基巖屑的處理。通過回轉(zhuǎn)窯煅燒瓦斯灰協(xié)同處理技術(shù)對油基巖屑進(jìn)行處理之后，在設(shè)定的過程條件下，尾氣由本地環(huán)境保護(hù)部監(jiān)視，滿足工業(yè)排放大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，也符合當(dāng)前的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

2.三種脫油處理技術(shù)對比分析

對于油氣田實(shí)際生產(chǎn)來講，油基巖屑是非常常見的一種副產(chǎn)物，并且隨著油氣田的開發(fā)，油基巖屑產(chǎn)量也會不斷提升。因此，在油基巖屑處理過程中，選擇一種成本較低、適應(yīng)性好、綜合效益較高的脫油處理工藝就顯得尤為關(guān)鍵。本研究中以單井處理600t油基巖屑為例，分析了上述三種油基巖屑脫油處理工藝的先進(jìn)性與綜合效益。

(1)綜合成本對比

①設(shè)備費(fèi)

常溫萃取、熱脫附以及回轉(zhuǎn)窯協(xié)同工藝對油基巖屑進(jìn)行脫油處理都需要用到相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，其中常溫萃取工藝所需要的設(shè)備以及建設(shè)處理場所所需要的投入為4000萬元，熱脫附工藝所需要的設(shè)備以及建設(shè)處理場地所需要的投入為2000萬元，回轉(zhuǎn)窯協(xié)同工藝所需要的設(shè)備以及建設(shè)處理場地所需要的投入費(fèi)用為4000萬元；選擇使用這三種技術(shù)對油基巖屑進(jìn)行脫油處理，其每天的處理量為200t、80t以及100t，所以采用這三種工藝處理完成600t油基巖屑所消耗的時(shí)間為3天、7.5天以及6天。因此，按照5年進(jìn)行計(jì)算，能夠得出這三種工藝的設(shè)備折舊費(fèi)分別為6.58萬元、8.22萬元、13.15萬元。

②藥劑費(fèi)

萃取藥劑計(jì)2萬元/m3，每處理1噸油基巖屑損耗5%，則藥劑損耗0.1萬元。

③能耗

萃取技術(shù)總裝機(jī)功率800kW，實(shí)際運(yùn)行功率500kW，設(shè)備使用網(wǎng)電（計(jì)1元/度）；鍋爐2臺（規(guī)格分別為2t/h、3t/h），折合處理1噸油基巖屑用天然氣50m3，600t需3萬立方米天然氣計(jì)3元/m3，則能耗12.6萬立方米；熱脫附設(shè)備與回轉(zhuǎn)窯煅燒瓦斯灰協(xié)同利用設(shè)備實(shí)際運(yùn)行功率分別為250kW、400kW，則處理600噸油基巖屑能耗分別為4.5萬元、5.76萬元。

④人工費(fèi)

在油基巖屑處理中，工作人員的成本按照500元/天進(jìn)行計(jì)算，常溫萃取工藝、熱脫附工藝以及回轉(zhuǎn)窯工藝所需要的工作人員數(shù)量分別為8人、6人以及12人，通過計(jì)算能夠得知三種工藝所需要的人力成本為1.2萬元、2.25萬元、3.6萬元。常溫萃取工藝所需要的人工成本最低。

⑤回收價(jià)值

這三種工藝對油基巖屑進(jìn)行處理后，固相殘?jiān)寄軌蛟诮ú念I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)再利用，而常溫萃取工藝能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井液的回收率為10%，熱脫附技術(shù)的鉆井液回收率也能達(dá)到10%，按照目前市場上油基鉆井液的價(jià)格4000元/噸計(jì)，價(jià)值約為24萬元，而回轉(zhuǎn)窯工藝無法實(shí)現(xiàn)油基鉆井液的液相回收。

因此，通過分析和計(jì)算能夠得知，僅液相回收部分，萃取技術(shù)與熱脫附技術(shù)能夠產(chǎn)生的效益明顯高于回轉(zhuǎn)窯工藝。

(2)技術(shù)先進(jìn)性及社會效益對比

①技術(shù)原理

常溫萃取工藝的使用條件為常溫常壓環(huán)境，熱脫附工藝需要使用摩擦棒與油基巖屑劇烈摩擦生成熱量來推動反應(yīng)的進(jìn)行；回轉(zhuǎn)窯工藝需要用到燃料，利用高溫來實(shí)現(xiàn)有機(jī)物質(zhì)的分解。

②技術(shù)先進(jìn)性

常溫萃取工藝目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化作業(yè)，其適應(yīng)性較好，設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)相對較低；熱脫附工藝非常簡單，且設(shè)備能夠隨著需求進(jìn)行轉(zhuǎn)移；回轉(zhuǎn)窯協(xié)同工藝需要用到瓦斯灰，其爐渣能夠用到建材領(lǐng)域。

③社會環(huán)境效應(yīng)

常溫萃取工藝處理油基巖屑不會產(chǎn)生新的污染性物質(zhì)，并且經(jīng)過處理之后其固相產(chǎn)物的含油率低于1%，符合當(dāng)前的處理標(biāo)準(zhǔn)和要求；熱脫附修復(fù)周期短、能有效防止二次污染，處理后油基巖屑含油率小于1%，可按政策用于建材原料，回收基礎(chǔ)油可回收利用；回轉(zhuǎn)窯煅燒瓦斯灰協(xié)同利用焚燒后的爐渣可做水泥為原料，實(shí)現(xiàn)資源化利用。

3.結(jié)語

通過上述分析能夠得知，在油基巖屑脫油處理過程中，常溫萃取技術(shù)、熱脫附技術(shù)以及回轉(zhuǎn)窯協(xié)同技術(shù)等技術(shù)都已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，能夠滿足當(dāng)前對油基巖屑脫油處理的基本要求。通過對三種技術(shù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，熱脫附技術(shù)初始投入的成本最低，常溫萃取技術(shù)初始投入成本最高，但是成本之間的差異會隨著油基巖屑脫油處理量的增加而逐漸縮減。常溫萃取技術(shù)與熱脫附技術(shù)的環(huán)保性與安全性都比較好，能夠?qū)μ幚碇髿堅(jiān)械暮吐蔬M(jìn)行非常好的控制，并且固體殘?jiān)軌蜻\(yùn)用在建材領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)廢物的資源化利用。