Технология повторного использования бурового раствора на основе отработанного масла

2025-01-03

Как «кровь бурения», буровой раствор считается «жизненной жидкостью» при разработке нефтяных и газовых месторождений, от которой зависит успех или неудача буровых работ. Обычные буровые растворы в основном делятся на буровые растворы на водной основе и буровые растворы на нефтяной основе, среди которых буровые растворы на нефтяной основе используются в больших количествах из-за их превосходных характеристик во многих аспектах. По сравнению с буровыми растворами на водной основе, буровые растворы на нефтяной основе имеют лучшую температурную и солевую стойкость, а также более очевидные преимущества в смазывании, ингибировании и повреждении пластов, которые играют незаменимую роль в сложных скважинах, сверхглубоких скважинах и добыче сланцевого газа.

Практика применения в стране и за рубежом показывает, что после 3-5-кратного повторного использования буровых растворов на основе нефти происходит накопление твердой фазы в буровых растворах из-за неспособности оборудования для контроля твердой фазы эффективно удалять мелкодисперсные частицы твердой фазы в буровых растворах, что приводит к серьезному загустеванию буровых растворов, трудностям в регулировании производительности, а количество буровых растворов на основе нефти на складе растет, и необходимо переформулировать новые буровые растворы на основе нефти, однако, использование большого количества базового масла приводит к большим экологическим проблемам.

Переработка отработанных нефтяных буровых растворов в стране и за рубежом в основном направлена на восстановление ресурсов и безвредную переработку нефтяных буровых растворов. Изначально к числу репрезентативных технологий обработки относятся технология термического анализа, метод отверждения, метод герметичного захоронения в котловане, метод закачки в безопасный пласт или затрубное пространство и т. д. Эти методы могут эффективно справиться с отходами буровых растворов на основе нефти, но они не устраняют скрытую опасность загрязнения окружающей среды и расточительно относятся к имеющимся ресурсам.

Как видно, снижение затрат на утилизацию отходов буровых растворов на основе нефти является важной технической проблемой, которая давно беспокоит работников нефтегазовых месторождений в области охраны окружающей среды. Для снижения затрат на бурение и заканчивание скважин и достижения цели снижения выбросов и повышения эффективности необходимо перерабатывать и повторно использовать буровые растворы на основе нефти, снизить содержание субмикронных частиц в восстановленных буровых растворах на основе нефти и повысить коэффициент повторного использования буровых растворов на основе нефти, поэтому необходимо провести исследование технологии регулирования характеристик буровых растворов на основе нефти после бурения и заканчивания скважины. Необходимо срочно изучить технологию регулирования характеристик буровых растворов на нефтяной основе после бурения и сформировать набор стандартных систем рециркуляции, обработки и повторного использования для продления срока службы буровых растворов на нефтяной основе, чтобы достичь хороших экономических и социальных выгод.

I. Состояние отечественных и международных исследований

1 Технология термической десорбции

Основной принцип технологии термической десорбции заключается в том, чтобы заставить жидкую воду и нефть испариться путем нагрева отработанного бурового раствора на основе нефти, чтобы уменьшить содержание нефти в отходах, а испарившееся базовое масло можно собрать путем конденсации и использовать повторно. Исследования технологии термической десорбции начались в 1990-х годах, и британская нефтедобывающая компания Amoco первой разработала метод применения высокотемпературной термической обработки для переработки на месте нефтесодержащих буровых шламов из отработанных буровых растворов на основе нефти. [1] Метод заключается в помещении нефтесодержащего бурового шлама в цилиндрический роторный дистилляционный аппарат, нагретый до температуры испарения большей части жидкости, так что происходит испарение нефти и воды и сбор конденсата, оставшееся содержание нефти в буровом шламе может быть снижено до нормы прямого сброса в море.

2 Метод сверхкритической флюидной экстракции

Метод сверхкритической экстракции флюидов заключается в использовании отработанного бурового раствора на основе нефти и сверхкритических флюидов, таких как CO2, пропан и т.д., а затем буровой раствор извлекается до критической жидкости, осаждается после разгерметизации, растворитель может быть снова использован для экстракции, а извлеченная нефть может быть переработана. [2] Применение сверхкритического CO2: технология экстракции для борьбы с отходами бурового раствора на основе нефти имеет лучшие результаты и значительные преимущества: скорость удаления нефти 98,9%; меньше повреждений активных ингредиентов, восстановление качества нефти лучше; нефть и другие компоненты могут быть осаждены путем снижения давления, не нужно повторно экстрагировать, повысить эффективность; экстракционный растворитель может быть повторно использован, что экономит стоимость обработки; CO2 в процессе стабильности, нетоксичен, не горит. CO2 в процессе стабилен, нетоксичен и негорюч, обладает высокой степенью экологической чистоты. Тем не менее, условия работы этой технологии (давление 14,5 МПа, температура 50℃) требуют больших затрат энергии и опасности, и применение этой технологии в обработке отработанных буровых растворов на основе нефти не имеет достаточного количества случаев применения на месте, и в то же время, существует определенный риск в эксплуатации и управлении оборудованием высокого давления, и технические детали должны быть дополнительно изучены.

3 Комбинированная технология ультразвукового и химического деэмульгатора

Комбинированная технология ультразвукового и химического деэмульгатора (акустический метод) - это новый метод лечения, предложенный Ван Цзялинем [3] и другими в 2008 году. Он основан на применении ультразвуковых волн для эмульгирования и обезвоживания отработанных буровых растворов на основе нефти, при этом для повышения скорости обработки в них добавляется небольшое количество химических деэмульгаторов. Механизм ультразвукового разрушения эмульсии и обезвоживания основан на различных физических свойствах частиц нефти и воды, и под действием ультразвуковых волн частицы нефти и воды собираются отдельно. Технология применения ультразвуковых волн в сочетании с химическим методом для обработки отработанных буровых растворов на основе нефти является относительно новой и может эффективно восстанавливать нефть в буровых растворах. Однако технология еще не доработана, содержание нефти в отработанном нефтяном буровом растворе, обработанном в ходе эксперимента, невелико, а оборудование для генерации ультразвуковых волн отличается высоким энергопотреблением и большими размерами.

II. Базовая программа обработки

Состав бурового раствора на основе отработанного масла относительно сложен, в него входят: базовое масло, вода, эмульгатор, смачиватель, органоглина, агент для снижения фильтрационных потерь, отягчающий агент, известь, обломки горных пород и так далее. Его характеристики характеризуются высоким содержанием твердой фазы, высокой вязкостью, плохой текучестью и низким напряжением разрушения эмульсии, что в основном объясняется двумя причинами.

(1) Система содержит большее количество воды, примерно от 30 до 40 %, в сочетании со снижением эффективности обрабатывающего агента после многократного использования, что приводит к снижению стабильности системы, что интуитивно проявляется в низком значении напряжения разрушения эмульсии.

(2) Система содержит больше твердой фазы, в том числе большое количество каменного порошка и часть обломков породы, которая является вредной твердой фазой, что приводит к большой вязкости системы, плохой текучести.

При использовании метода химического деэмульгирования существует несколько недостатков:

(1) необходимо добавить разрушитель эмульсии, который является водорастворимым поверхностно-активным веществом, и после его добавления он окажет большое влияние на стабильность бурового раствора на основе нефти, когда нефть будет извлечена и снова сформулирована на более поздней стадии. (2) для химического разрушения эмульсии требуется большое количество воды, и очистка воды на более поздней стадии также представляет собой большую проблему. (3) химическое разрушение эмульсии обычно требует нагрева, что не способствует строительству объекта, особенно строительству в осенний и зимний сезоны. (4) после химического разрушения эмульсии твердая фаза разделяется, и большое количество барита рассматривается как вредная твердая фаза. Большое количество барита отделяется как вредная твердая фаза, что является пустой тратой ресурсов и не способствует экономии средств.

На основе вышеприведенного анализа и в соответствии с характеристиками образцов отработанного бурового раствора на основе нефти был разработан следующий план обработки для улучшения работы системы без разрушения эмульсии и для достижения стандарта повторного использования:

1) Улучшить стабильность системы, особенно стабильность эмульсии.

2) Снизить вязкость системы и улучшить структуру потока.

3) Удалить вредную твердую фазу, в основном каменную крошку.

Поэтому, добавляя наноактивированный углерод, низковязкое синтетическое базовое масло, эмульгатор и смачивающий агент в определенном соотношении для подготовки нового типа регулятора потока, который может быть непосредственно добавлен в буровой раствор на основе нефти, не только менее загрязнен, но и имеет хорошую совместимость; с наноактивированным углеродом в качестве сырья, олеофильной модификацией поверхности обрабатывающего агента, чтобы улучшить дисперсность наноактивированного углерода в буровых растворах на основе нефти, чтобы лучше адсорбировать флокуляцию буровых растворов на основе нефти в Буровой раствор на основе нефти может быть отделен и удалены мелкодисперсные частицы, которые не могут быть удалены оборудованием для контроля твердых частиц, уменьшить содержание мелкодисперсных частиц в буровом растворе на основе нефти, и увеличить эффект оборудования для контроля твердых частиц на удаление мелкодисперсных частиц, чтобы сделать срок службы бурового раствора на основе нефти более длительным и производительность более стабильной.

III. Выводы и рекомендации

1. восстановление бурового раствора на основе нефти на месте является сложным и неэффективным, и существуют такие проблемы, как накопление твердой фазы бурового раствора, серьезное загущение и трудная регулировка производительности.

2. существующие методы обработки не могут удовлетворить широкомасштабное применение на месторождении, стоимость высока, а коэффициент использования низок.

3. стоимость использования и восстановления буровых растворов на основе нефти высока, поэтому необходимо усилить исследования и разработку недорогих флокулянтов, чтобы упростить обработку и восстановление буровых растворов на основе нефти на месте и продлить цикл их использования.

上一篇：Откуда берется нефть?
下一篇： Утилизация отходов бурения

Технология повторного использования бурового раствора на основе отработанного масла

NEWS