＊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(huì)導(dǎo)致油基巖屑的產(chǎn)生。為了避免油基巖屑對(duì)環(huán)境的污染，就需要采用合適的方法和技術(shù)來對(duì)油基巖屑實(shí)施脫油處理。下文主要對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)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(huì)發(fā)生揮發(fā)，但是并不會(huì)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(huì)蒸發(fā)變?yōu)闅庀?，并?jīng)由混合蒸汽孔在負(fù)壓的帶動(dòng)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(huì)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(dòng)，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(huì)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(jí)示范區(qū)使用之后，完成了對(duì)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(duì)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(duì)比分析

對(duì)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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(tái)（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(duì)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(huì)效益對(duì)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(dòng)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(duì)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(huì)環(huán)境效應(yīng)

常溫萃取工藝處理油基巖屑不會(huì)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(duì)油基巖屑脫油處理的基本要求。通過對(duì)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(huì)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。