废弃高性能水基钻井液循环利用电吸附处理方法

随着页岩气勘探开发环保要求的提高,钻井过程中逐步推广应用高性能水基钻井液,但仍产生大量的废弃钻井液。为了提高水基钻井液的循环利用率,分析了废弃高性能水基钻井液的总固相含量和微小劣质固相含量,提出了去除废弃高性能水基钻井液中劣质固相的电吸附处理方法,具有不添加化学药剂、选择性去除微小劣质固相和不破坏钻井液中原有有效成分等优点。试验结果表明,废弃高性能水基钻井液经过2次电吸附工艺处理后,能够去除粒径小于10 μm的超细微劣质固相;电吸附结合离心分离预处理方法能够显著提升高性能水基钻井液的再生性能,实现钻井液循环利用。研究结果表明,利用电吸附法处理废弃高性能水基钻井液,是废弃钻井液减量化和资源化处理新模式,具有较好的推广应用前景。      

废水基钻井液中固相颗粒电吸附选择性实验

废水基钻井液是油气勘探开发主要废物之一,提高再生回用率是钻井弃物处理技术的迫切需要。为了给废钻井液电吸附再生回用工艺技术开发和实验装置升级改造提供可靠依据,利用自制的废水基钻井液动态电吸附实验装置,开展了动态模拟电吸附对废钻井液中固相颗粒选择性去除实验研究,考察了对废钻井液中钻屑颗粒的电吸附效果,并评估了装置的运行稳定性和适用性。研究表明,电化学吸附对膨润土钻井液中的钻屑颗粒具有选择性吸附作用,尤其是对低于30 μm颗粒吸附效果显著,且对膨润土钻井液的流变性、膨润土当量等指标影响不大,有效剔除钻井液中的劣质固相的同时保持了膨润土钻井液的稳定性,提高了钻井液回用性能指标,表明电化学吸附工艺是提高水基钻井废物循环利用和资源化利用率的有效途径。     

电吸附再生废弃水基钻井液作用机理

电吸附对废弃水基钻井液中的微小劣质固相具有选择性去除作用,能有效提高处理后钻井液的性能和回用率,但有关作用机理尚未明确。为此,采用激光粒度仪、环境扫描电子显微镜、比表面与孔隙度分析仪等分析设备对实验材料进行表征,结合废弃钻井液的特性,研究了电吸附法再生处理废弃钻井液时固相颗粒吸附的主要作用力、电吸附对固相颗粒的吸附范围及选择性、极板表面电荷对吸附效果的影响等作用机理。研究结果表明:①固相颗粒吸附主要依靠电场力的作用,极板材料本身的表面特性对于废弃钻井液中固相颗粒的吸附作用影响有限;②极板材料在废弃钻井液中时,其表面天然带负电荷,但不会影响电吸附的处理效果;③电吸附对废弃钻井液中粒度小于10μm的钻屑吸附效果好,而对粒度在0.1μm以下的固相颗粒吸附有限;④预处理后的废弃钻井液和电吸附分离出的固相颗粒的矿物种类和成分相同,电吸附对固相颗粒的类型没有选择性。结论认为,电吸附再生废弃水基钻井液是电吸附与微弱电解反应共同作用的结果,在电极板捕获、粘附、包被悬浮着的固相颗粒的同时,正极发生的微弱电解反应使废弃钻井液中的大分子聚合物部分氧化断链,促使劣质固相含量和黏度均大幅度降低。     

废弃钻井液膜滤技术的研究及应用前景

环境友好钻井（EFD）程序正在重新审视废弃物的处理和重复利用,尤其是地层水和废弃水基钻井液的重复利用。所开发的方案能够减少钻井作业所需钻井液池的容积,通过从废弃钻井液中分离水可以大大减少废弃钻井液数量,而且有利于重复利用钻井作业中的分离水并浓缩悬浮固相。目前EFD正在研究用膜滤技术来减少废弃钻井液的数量并从中分离水,用各种类型和结构的膜滤系统处理现场废弃钻井液,开发新技术解决污垢对膜所造成的影响。研究了膜滤系统从废弃钻井液中有效清除悬浮固相、降低废弃物含量的能力,处理后的废弃物可用于钻井作业或进行下一步处理。目标是开发一种由合适的膜滤系统制造的可移动处理装置,该装置可安装在井场,用于处理废弃钻井液并回收水。对油田废弃水基钻井液的各种膜滤处理技术进行了实验研究,并将其与现场配套技术相结合,开发了一种费用合理的膜滤系统。介绍了如何应用膜滤系统过滤现场和室内水基钻井液中的固相,着重研究了膜滤系统与水基钻井液的兼容性。考虑到日益严格的法规及环境要求,石油与天然气工业将致力于减少各种作业对环境的影响,优化资源的使用。这种处理方法具有双重优势：一是通过回收使水资源得到优化使用;二是通过节省大量的废弃物处理、运输和淡水费用,以合理的支出减少钻井作业对环境的影响。     

北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术

北部湾地区地质条件复杂,钻井难度大,结合北部湾地区钻探的实际情况,通过对影响水基钻井液重复利用因素的分析,对废弃钻井液的粒度分析和性能检测制定了一套成熟的固相控制技术。通过检测废弃钻井液中固相颗粒粒径分布,优化固控设备的搭配和参数配置(尤其是振动筛筛布选择),选择离心机分离能力、布局和台数等,从而提高固相控制效率,达到有效净化废弃钻井液的目的;制定了一套合适的废弃钻井液处理方式:先检测回收的废弃钻井液性能,然后通过固控设备来净化废弃钻井液,合理配制新浆量进行稀释处理废弃钻井液,使钻井液性能满足下一口井或井段的开钻要求,节省了材料成本、人工成本和运输成本。北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术在北部湾地区29口开发井进行了成功应用。      

渤海油田钻井废弃物源头减量及资源化利用研究

渤海油田钻井过程中会产生大量的钻井废弃物,主要包括废弃钻井岩屑和废弃钻井液。随着油田开发井的增加,环境隐患、运输和处理处置成本不断增加。开展了源头减量和资源化利用的实验研究,采用负压微振过滤系统对海洋油田固控系统中的振动筛筛上物进行源头减量,采用“破胶-离心分离-臭氧气浮分离-陶瓷膜分离”工艺处理废弃钻井液,处理后的钻井液可回用配制新的钻井液。结果表明,入口岩屑含液率在100%以上,转速在24 r/min以内,滤布目数低于API160时,废弃钻井岩屑有很好的脱水效果,出口的岩屑含液率为21%~22%,回用配制新钻井液的净水中油的质量浓度在10 mg/L以下。     

废弃水基钻井液不落地高效处理技术研究

随着国家新《环境保护法》的实施,全国油田企业和科研工作者对石油开采过程中产生的废弃钻井液的处理越来越重视。油田对废弃钻井液的处理技术存在成本高、处理不彻底等局限性,处理工艺需要优化和更新。在分析废弃水基钻井液处理技术难点的基础上,对钻井液不落地及固液分离流程进行了优化,形成了紧凑高效的成套设备。针对原废弃钻井液不落地处理方案中的收集进行了改进,形成敞口罐配合封口搅拌罐的固液收集方法。将滤饼输送与压滤机集成为整体,并采用隔膜式压滤机在固液分离时二次压榨,使废弃物处理效率更高,效果更好。目前环渤海与长庆油田钻井现场采用废弃钻井液不落地高效处理技术已取得了较好效果。     

水基钻井液固相分布与控制——以苏里格东部气井为例

为促进钻井现场水基钻井液的精细化控制程度、进一步提升安全高效钻井技术。以苏里格东部两口气井钻探现场的水基钻井液为研究对象，对其在钻进过程中的固相含量变化、固相粒径分布、钻井液含砂量以及固控设备的清除效率等开展了分析研究。结果表明，从延长组至马家沟组的钻进过程中，钻井液固相含量从4%～7%增长至9%～13%，伴随着钻井液密度的上升；粒径大于109μm(140目)的固相从63.05%降至35.5%，粒径小于74μm的固相从3.98%增长至12.73%，且固控设备难以降低其含量；钻井液含砂量控制在0.5%以内；在钻井液体系转化前后，沉砂罐和振动筛清除固相效率最高分别为43.31%～51.47%和45.38%～53.98%，而除砂除泥一体机的清除效率最低为5.31%～11.76%。这为钻井现场的高效固相控制与水基钻井液的精细优化提供了参考与借鉴。     

流动式海上水基钻井液EPS处理技术研究及应用

为更好解决海洋油气勘探开发中水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题,对现有技术和工作模式进行了分析。对流动式EPS处理技术适用性进行了阐述,说明了工艺流程设计和使用的技术,在EPS工作船性能优选的基础上,建立了移动式海上水基钻井液废弃物的回收处理装置。通过在垦利油田群的实际应用,有效地解决相邻多个作业点的钻井液废弃物处理问题。该技术和装置在海上的成功应用,为以后水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题在设备的选用和技术推广方面提供了借鉴,对更加经济有效地保护海洋环境具有重大意义。     

胜利油田钻井环保技术进展及发展方向

为了解决胜利油田钻井过程中废弃物总量大、存在环境污染风险等问题,研究开发了抗高温环保钻井液,形成了钻井液随钻治理一体化、废弃钻井液资源化利用和废弃钻屑无害化处理等一系列钻井环保技术。该环保技术在胜利油田及其他油气田的钻井现场进行了集成应用,解决了钻井液环保性与功能性之间的矛盾,显著降低了钻井废弃物的总量与污染风险,初步实现了对钻井废弃物“源头设计,过程控制,末端治理”的目标。研究认为,胜利油田钻井环保技术是在钻井作业“绿色”、高效实施与可持续发展方面探索取得的初步成果,具有现实意义。结合目前环保技术发展所面临的实际问题,指出了胜利油田钻井环保技术应在废弃物前期处理随钻化、经济化,配套设备小型化、智能化,以及末端产物资源化等3个方面开展攻关研究。      

冀东油田固相控制技术优化

冀东油田各区块的目的层位和所用钻井液各不相同,井深和井型也有较大差异,在实际钻井过程中均存在固相含量和膨润土含量偏高,导致钻井液增稠、钻速降低、钻具黏卡、测井阻卡等问题的出现。通过调研油田各区块钻井液固相、膨润土含量和固控设备配套及使用现状,分析了各区块地层特性、钻井液体系和固相控制配备、使用等因素对钻井液固相控制的影响,制定了针对性的固相控制工艺技术,主要包括确定了各区块固相含量和膨润土含量控制指标,钻井液的配制及转换、钻进中固相含量控制和固控设备使用规范。通过在高尚堡区块7口井中的对比应用,发现G76-65和G76-61井在钻井液配制、大分子处理剂加入和固控设备使用方面严格执行固相控制技术,钻井液性能良好,测井一次成功。实践证明,该套技术的推广应用有利于油田钻井施工提速、提效、提质。      

川西新场上沙溪庙组气藏钻井液技术

开发川西新场上沙溪庙组气藏,钻遇地层为泥岩、砂砾岩、泥岩与砂岩互层,地层压力梯度从上至下由正常到压力过渡段,然后到异常高压.要求钻井液体系不但具有优良的防漏、防塌、防污染性能,而且能适应多种压力梯度情况,满足高密度要求.为克服表层的垮塌、缩径,采用高膨润土含量的钻井液开钻,并配合控制排量等措施;二开采用聚合物钻井液,根据气层压力调节钻井液密度,保持低粘度,适当放宽滤失量的限制范围,并利用固控系统清除钻屑、劣质膨润土;进入气层前,将聚合物钻井液转化为聚磺钻井液,并根据气层压力情况加重钻井液;对上沙溪庙组气层保护使用屏蔽暂堵技术.现场应用结果表明该套钻井液体系能保证钻井工程顺利进行,有效地防止了坍塌、卡钻和井喷等复杂事故的发生,大大提高了钻井速度,缩短了钻井周期,而且在高密度情况下钻井液具有良好的流变性能和保护气层性能.     

响应面优化深层废弃水基钻井液无害化处理工艺

针对大庆油田深层致密气废弃水基钻井液固液分离难、泥饼含水率高（＞80%）、存在二次污染的问题,开展了废弃水基钻井液无害化处理技术研究,在分析废弃水基钻井液特性与处理难点基础上,应用Box-Behnken中心组合实验和响应面分析法,通过考察破胶剂、助凝剂与絮凝剂的最佳配比对废弃钻井液固液分离效果的影响,创新建立了固液分离泥饼含水率与处理配方参数间的数学模型,研发出了以脱稳絮凝为核心的废弃水基钻井液无害化处理技术,形成了脱稳-絮凝-固液分离处理工艺。现场实验结果表明,废弃水基钻井液经该项技术处理后,泥饼含水率为47%,泥饼浸出液悬浮物含量为63 mg/L,泥饼浸出液中石油类、COD等9项主要污染指标符合GB 8978—1998《污水综合排放标准》、DB23/T 693—2000《黑龙江省废弃钻井液处理规范》相关要求,该技术成果解决了大庆油田深层水基钻井液破胶脱稳效果差等难题,具有较好的推广应用价值。      

The use of grass as an environmentally friendly additive in water-based drilling fluids

Excellent drilling fluid techniques are one of the significant guaranteed measures to insure safety,quality,efficiency,and speediness of drilling operations.Drilling Quids are generally discarded after the completion of drilling operations and become waste,which can have a large negative impact on the environment.Drilling materials and additives together with drill cuttings,oil.and water constitute waste drilling fluids,which ultimately are dumped onto soil,surface water,groundwater,and air.Environmental pollution is found to be a serious threat while drilling complex wells or high-temperature deep wells as these types of wells involve the use of oil-based drilling fluid systems and high-performance water-based drilling(luid systems.The preservation of the environment on a global level is now important as various organizations have set up initiatives to drive the usage of toxic chemicals as drilling fluid additives.This paper presents an approach where grass is introduced as a sustainable drilling fluid additive with no environmental problems.Simple waterbased drilling fluids were formulated using bentonite,powdered grass,and water to analyze the rheological and filtration characteristics of the new drilling fluid.A particle size distribution test was conducted to determine the particle size of the grass sample by the sieve analysis method.Experiments were conducted on grass samples of 300.90.and 35 μm to study the characteristics and behavior of the newly developed drilling fluid at room temperature.The results show that grass samples with varying particle sizes and concentrations may improve the viscosity,gel strength,and tiltration of the bentonite drilling fluid.These observations recommend the use of grass as a theological modifier,filtration control agent,and pH control agent to substitute toxic materials from drilling fluids.     

胡109井保护油气层钻井液技术

胡109井是一口岩性油气藏重点评价井,油气是中普遍存在着粘土矿物,尤其存在着水敏性粘土矿物,可运移的微料琢酸敏性矿物,物性差,易与不配伍的外来流来流体发生化学反应,导致储层损害,胡109井实施的保护油气层钻井液技术包括：优选与储矿物及地层水配伍性好的处理剂配制钻井液,并在钻井液中加入与岩石孔配伍的固相颗粒,包括架桥粒子,填充粒子和可变形粒子,上部井段（1500－300m)使用聚合物正电胶钻井液,下部井段（3000－4500m)使用聚横饱和盐水钻井液,在钻井液在近井壁范围（2－3cm)内迅速形成致密的内,外泥饼,在工程上操作平衡,以免破坏滤饼和冲击压差增大使滤失量增加,试油结果表明,初期原油日产量为33.58m^3,天然气日产量为12457m^3,是近年来东濮凹陷产量最高的一口探井。     

钻井液环保润滑剂SMLUB-E的研制及应用

针对现有钻井液润滑剂耐温与环保性能难以兼顾的不足,以天然脂肪酸、有机多元醇等为原料,合成了钻井液环保润滑剂SMLUB-E。室内试验发现:膨润土浆中加入1.0% SMLUB-E时,摩阻系数可降至0.05,且形成的润滑膜强度高;聚磺钻井液中加入2.0% SMLUB-E,可使摩阻系数从0.31降至0.08,其润滑性能优于加入8.0%原油;SMLUB-E耐温160 ℃,对钻井液的流变性、滤失量无不利影响,无毒,环保性能好。SMLUB-E在塔河油田TP238CH井等深井进行了现场应用,加入SMLUB-E的钻井液中表现出良好的润滑降摩性能,大幅降低了井下摩阻,避免了托压、卡钻等复杂情况发生。研究结果表明,SMLUB-E具有良好的耐温性与环保性,能有效解决深井超深井钻井井下摩阻大的技术难题。