本發(fā)明涉及油氣田油基鉆屑的處理方法，具體為一種超臨界水氧化處理油氣田油基鉆屑的節(jié)能降耗方法，屬于化工環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

油基鉆屑是各類油氣田在勘探和開(kāi)采過(guò)程中，因使用油基鉆井泥漿導(dǎo)致的有機(jī)固廢，相比于其他工業(yè)固廢或廢水，具有產(chǎn)量小，遠(yuǎn)離城市或人群居住地的特點(diǎn)。在最初的海上鉆井平臺(tái)和內(nèi)陸油田，多以棄?；蚓偷囟逊艦橹鳌Ｗ陨鲜兰o(jì)70年代開(kāi)始，鉆井廢棄物的危害逐步受到關(guān)注，特別是2000年以后，鉆屑對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響愈加受到重視，各國(guó)開(kāi)始制定相關(guān)法律予以規(guī)范。2008年我國(guó)頒布了《海洋石油勘探開(kāi)發(fā)污染物排放濃度限值》，規(guī)定“渤海區(qū)域不得排放任何鉆井油層鉆屑和鉆井油層鉆井液，其他一級(jí)海域排放污染物的含油率不得超過(guò)1％”。于2016年8月1日正式實(shí)施的新版國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄中，新增加表述為“以礦物油為連續(xù)相配制鉆井泥漿用于石油、天然氣開(kāi)采所產(chǎn)生的廢棄鉆井泥漿”的危險(xiǎn)廢物，表明我國(guó)對(duì)油基鉆屑的愈加重視。

超臨界水氧化是在23-30MPa、400-600℃的條件下，以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì)，以氧氣或空氣為氧化劑，將各類有機(jī)污染物徹底降解的高級(jí)氧化技術(shù)。該技術(shù)具有高效、徹底和環(huán)保的特點(diǎn)，是目前最優(yōu)的有機(jī)污染物末端處理技術(shù)之一。此外，由于該技術(shù)的反應(yīng)速度快，所需反應(yīng)體積小，故其設(shè)備緊湊，可開(kāi)發(fā)出移動(dòng)式裝備。油基鉆屑的危害在于其中5-30％的有機(jī)物，因此超臨界水氧化技術(shù)是目前處理油基鉆屑的理想技術(shù)之一，可徹底氧化降解其中的有機(jī)污染物，并且可開(kāi)發(fā)出撬裝設(shè)備，運(yùn)輸至所需井場(chǎng)實(shí)現(xiàn)油基鉆屑的源頭處理。然而，采用超臨界水氧化技術(shù)直接處理油基鉆屑的操作過(guò)程中存在著兩個(gè)問(wèn)題：一是油基鉆屑中含有50-85％的固體顆粒，易導(dǎo)致設(shè)備磨損大，操作不方便；二是從超臨界水氧化反應(yīng)器排出的高溫流體(300-600℃)需要冷卻水冷卻，不僅浪費(fèi)了井場(chǎng)水資源，還造成了熱量浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前超臨界水氧化直接處理油基鉆屑存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種節(jié)能降耗的方法，即利用超臨界水氧化產(chǎn)生的高溫余熱流體將油基鉆屑中的有機(jī)物轉(zhuǎn)移至水中，由處理油基鉆屑轉(zhuǎn)變成為處理有機(jī)廢水，以達(dá)到降低處理難度，減少設(shè)備磨損和系統(tǒng)能耗的目的。

本發(fā)明提供一種超臨界水氧化處理油氣田油基鉆屑的節(jié)能降耗方法，包括油基鉆屑熱浸洗單元和有機(jī)廢水超臨界水氧化單元，操作過(guò)程為水在兩單元間的不斷循環(huán)，該方法的詳細(xì)步驟如下：

(1)來(lái)自超臨界水氧化反應(yīng)器上出料口的高溫流體進(jìn)入緩沖罐，其中部分高溫流體被放空，另一部分高溫流體通過(guò)減壓閥A進(jìn)入浸洗釜；

(2)進(jìn)入浸洗釜的高溫流體的壓力和溫度分別為0.1-30MPa和50-600℃，浸洗釜內(nèi)放置著油基鉆屑，高溫流體的用量為油基鉆屑質(zhì)量的0.5-25倍，高溫流體將油基鉆屑中的有機(jī)物洗脫，浸洗時(shí)間為1-200分鐘；浸洗結(jié)束后，再經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻形成有機(jī)廢水，通過(guò)減壓閥B進(jìn)入儲(chǔ)液罐；

(3)儲(chǔ)液罐中的有機(jī)廢水進(jìn)入高壓泵，高壓泵將有機(jī)廢水增壓至23-30MPa，再經(jīng)污水預(yù)熱器預(yù)熱至300-600℃；

(4)與步驟(3)同步，氧化劑儲(chǔ)罐中的氧化劑進(jìn)入增壓泵，被增壓泵增壓至23-30MPa，再經(jīng)氧化劑預(yù)熱器預(yù)熱至300-600℃后，與步驟(3)中已被增壓預(yù)熱后的有機(jī)廢水混合后進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器；

(5)有機(jī)廢水在超臨界水氧化反應(yīng)器內(nèi)被氧化降解，超臨界水氧化的反應(yīng)溫度為400-600℃，反應(yīng)壓力為23-30MPa，氧化劑過(guò)氧比為1.5-5，停留時(shí)間為0.5-30分鐘，其固液產(chǎn)物從排渣口排出反應(yīng)器，而氣液產(chǎn)物即為高溫流體，從反應(yīng)器的上出料口排出進(jìn)入緩沖罐，進(jìn)入下一循環(huán)。

所述的油基鉆屑熱浸洗方式包括間歇式和連續(xù)式：間歇式熱浸洗的設(shè)備體積較大，單批次處理量大，有裝料和卸料的等待階段，需配備兩個(gè)或多個(gè)浸洗釜以保證整套工藝的連續(xù)運(yùn)行；連續(xù)式熱浸洗通過(guò)高壓螺桿泵等高壓進(jìn)料和卸料裝置實(shí)現(xiàn)油基鉆屑的連續(xù)進(jìn)料和出料，設(shè)備體積小巧，處理速率小，但可連續(xù)運(yùn)行；浸洗方式的選擇取決于井場(chǎng)的具體情況和油基鉆屑性質(zhì)。

所述的高溫流體放空是指在緩沖罐中的部分放空。來(lái)自于超臨界水氧化反應(yīng)器上出料口的出料為水與氧氣、氮?dú)夂投趸嫉炔荒詺怏w的混合物。不凝性氣體在常溫下仍為氣態(tài)，若其進(jìn)入浸洗釜洗脫油基鉆屑中的有機(jī)物后，將攜帶部分有機(jī)物排放至大氣中，進(jìn)而導(dǎo)致二次污染。為避免該二次污染，本發(fā)明將不凝性氣體和部分多余的水通過(guò)緩沖罐直接放空，僅將高溫流體中的水導(dǎo)入浸洗釜中作為浸洗介質(zhì)，浸提出的有機(jī)物經(jīng)冷卻后幾乎全部呈液態(tài)進(jìn)入儲(chǔ)液罐，以避免浸提單元導(dǎo)致的二次污染。

所述的來(lái)自于浸洗釜的有機(jī)廢水進(jìn)入儲(chǔ)液罐后，需根據(jù)后續(xù)超臨界水氧化單元的操作要求對(duì)其組成和性質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)：添加弱酸或弱減調(diào)節(jié)其pH值以避免反應(yīng)液對(duì)反應(yīng)器的腐蝕；添加水或輔助燃料調(diào)節(jié)其熱值以保證反應(yīng)器內(nèi)的熱量平衡；添加其他化學(xué)試劑以避免其中的無(wú)機(jī)鹽或固體微粒導(dǎo)致的反應(yīng)器堵塞。

所述的氧化劑為純氧、空氣、富氧空氣和雙氧水中的一種，或是上述氧化劑的兩種或多種的混合氧化劑。

所述的有機(jī)廢水和氧化劑預(yù)熱所需的部分或全部熱量來(lái)源于從反應(yīng)器排出的高溫固液出料和從浸洗釜排出的高溫有機(jī)廢水，剩余部分熱量來(lái)源于燃?xì)馊紵訜?、燃油燃燒加熱和電加熱等?/p>

所述的油基鉆屑浸洗過(guò)程幾乎不產(chǎn)生有機(jī)廢氣，浸洗后的油基鉆屑含油率不超過(guò)1％，含水率不超過(guò)5％，可直接排放，或資源化再利用，如路基填料、建材等。

所述的超臨界水氧化單元的反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度為400-600℃，反應(yīng)壓力為23-30MPa，氧化劑過(guò)氧比為1.5-5，停留時(shí)間為0.5-30分鐘，有機(jī)物去除率不低于95％。

本發(fā)明提供了一種超臨界水氧化處理油氣田油基鉆屑的節(jié)能降耗方法，該方法的有益效果在于：利用超臨界水氧化產(chǎn)生的余熱高溫流體浸洗油基鉆屑，將其中的有機(jī)物轉(zhuǎn)移至水中，在不引入額外能耗的前提下，將處理對(duì)象由油基鉆屑轉(zhuǎn)變成有機(jī)廢水，既節(jié)約了冷卻高溫流體所需的冷卻水，又降低了油基鉆屑的處理難度。與直接超臨界水氧化處理相比，本發(fā)明方法的設(shè)備磨損小、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全性高、操作方便、成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供的方法步驟示意圖；其中，1-冷卻器；2-浸洗釜；3-減壓閥A；4-緩沖罐；5-放空；6-減壓閥B；7-儲(chǔ)液罐；8-高壓泵；9-污水預(yù)熱器；10-超臨界水氧化反應(yīng)器；11-氧化劑儲(chǔ)罐；12-增壓泵；13-氧化劑預(yù)熱器；14-排渣口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明提供了一種超臨界水氧化處理油氣田油基鉆屑的節(jié)能降耗方法，該方法的步驟示意圖如附圖1所示，具體如下：來(lái)自超臨界水氧化反應(yīng)器10上出料口的高溫流體進(jìn)入緩沖罐4，其中過(guò)量的水和全部的不凝性氣體氧氣、氮?dú)夂投趸急环趴?，另一部分高溫高壓水通過(guò)減壓閥A3進(jìn)入浸洗釜2；放置于浸洗釜2內(nèi)的油基鉆屑被高溫高壓水浸洗，其中的有機(jī)物被洗脫后經(jīng)過(guò)冷卻器1冷卻后形成有機(jī)廢水，通過(guò)減壓閥B 6進(jìn)入儲(chǔ)液罐7；儲(chǔ)液罐7中的有機(jī)廢水經(jīng)調(diào)節(jié)后被高壓泵8增壓至23-30MPa，再經(jīng)污水預(yù)熱器9預(yù)熱至300-600℃；同步的，氧化劑儲(chǔ)罐11中的氧化劑被增壓泵12增壓至23-30MPa，再經(jīng)氧化劑預(yù)熱器13預(yù)熱至300-600℃后，與已被增壓、預(yù)熱后的有機(jī)廢水混合后進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器10；有機(jī)廢水在超臨界水氧化反應(yīng)器10內(nèi)被氧化降解，其固液產(chǎn)物從排渣口14排出反應(yīng)器，而氣液產(chǎn)物從反應(yīng)器的上出料口排出進(jìn)入緩沖罐4，進(jìn)入下一循環(huán)。

實(shí)施例1(實(shí)驗(yàn)室規(guī)模)

處理對(duì)象：某頁(yè)巖氣垂直井油基鉆屑，含油率20.6％質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

具體實(shí)施步驟為：浸洗采用3個(gè)浸洗釜并聯(lián)使用。1公斤的油基鉆屑被放置于間歇式浸洗釜2內(nèi)，來(lái)自緩沖罐4的高溫高壓水被減壓閥A3減壓至11MPa，以0.5升/小時(shí)的流量通過(guò)浸洗釜，浸洗平均溫度維持在315℃左右，經(jīng)過(guò)30分鐘后浸洗完畢，切換至另一浸洗釜2；浸洗產(chǎn)生的有機(jī)廢水經(jīng)冷卻器1冷卻降溫到50℃以下，經(jīng)減壓閥B 6減壓至常壓，儲(chǔ)存于儲(chǔ)液罐7內(nèi)；高壓泵8將儲(chǔ)液罐7中的有機(jī)廢水加壓至25MPa，經(jīng)污水預(yù)熱器9預(yù)熱至450℃后，與加壓至23MPa、預(yù)熱至300℃的雙氧水混合進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器10；因反應(yīng)放熱反應(yīng)器內(nèi)部溫度逐步升高到500℃，經(jīng)過(guò)約3分鐘的停留時(shí)間后反應(yīng)完全；氣液產(chǎn)物從上出料口排出進(jìn)入緩沖罐4，其中的不凝性氣體氮?dú)?、氧氣和二氧化碳被放空，水被?dǎo)入浸洗釜2進(jìn)入下一循環(huán)；固液出料從排渣口14排出，直接通過(guò)冷卻水冷卻。經(jīng)分析，浸洗后的油基鉆屑含油率為0.5％，含水率為5％；超臨界水氧化的出水水質(zhì)達(dá)到《GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)物去除率達(dá)到97％。

實(shí)施例2(實(shí)驗(yàn)室規(guī)模)

處理對(duì)象：某頁(yè)巖氣水平井油基鉆屑，含油率13.2％質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

具體實(shí)施步驟為：浸洗采用2個(gè)浸洗釜并聯(lián)使用。3公斤的油基鉆屑被放置于間歇式浸洗釜2內(nèi)，來(lái)自緩沖罐4的高溫高壓水被減壓閥A3減壓至15MPa，以2升/小時(shí)的流量通過(guò)浸洗釜，浸洗平均溫度維持在345℃左右，經(jīng)過(guò)60分鐘后浸洗完畢，切換至另一浸洗釜2；浸洗產(chǎn)生的有機(jī)廢水經(jīng)冷卻器1冷卻降溫到50℃以下，經(jīng)減壓閥B 6減壓至常壓，儲(chǔ)存于儲(chǔ)液罐7內(nèi)；高壓泵8將儲(chǔ)液罐7中的有機(jī)廢水加壓至26MPa，經(jīng)污水預(yù)熱器9預(yù)熱至480℃后，與加壓至27MPa、預(yù)熱至500℃的氧氣混合進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器10；因反應(yīng)放熱反應(yīng)器內(nèi)部溫度逐步升高到520℃，經(jīng)過(guò)約1分鐘的停留時(shí)間后反應(yīng)完全；氣液產(chǎn)物從上出料口排出進(jìn)入緩沖罐4，其中的不凝性氣體氮?dú)狻⒀鯕夂投趸急环趴?，水被?dǎo)入浸洗釜2進(jìn)入下一循環(huán)；固液出料從排渣口14排出，直接通過(guò)冷卻水冷卻。經(jīng)分析，浸洗后的油基鉆屑含油率為0.9％，含水率為3％；超臨界水氧化的出水水質(zhì)達(dá)到《GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)物去除率達(dá)到95％。

實(shí)施例3(實(shí)驗(yàn)室規(guī)模)

處理對(duì)象：某頁(yè)巖氣水平井油基鉆屑，含油率18.6％質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

具體實(shí)施步驟為：浸洗釜內(nèi)的浸洗過(guò)程采用連續(xù)式的。3公斤的油基鉆屑被放置于間歇式浸洗釜2內(nèi)，來(lái)自緩沖罐4的高溫高壓水被減壓閥A3減壓至1MPa，以2升/小時(shí)的流量通過(guò)浸洗釜，浸洗平均溫度維持在50℃左右，經(jīng)過(guò)200分鐘后浸洗完畢；浸洗產(chǎn)生的有機(jī)廢水經(jīng)冷卻器1冷卻降溫到50℃以下，經(jīng)減壓閥B6減壓至常壓，儲(chǔ)存于儲(chǔ)液罐7內(nèi)；高壓泵8將儲(chǔ)液罐7中的有機(jī)廢水加壓至30MPa，經(jīng)污水預(yù)熱器9預(yù)熱至600℃后，與加壓至30MPa、預(yù)熱至600℃的空氣混合進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器10，向反應(yīng)器內(nèi)添加一定量的弱酸調(diào)節(jié)其pH值以避免反應(yīng)液對(duì)反應(yīng)器的腐蝕；因反應(yīng)放熱反應(yīng)器內(nèi)部溫度逐步升高到600℃，經(jīng)過(guò)約0.5分鐘的停留時(shí)間后反應(yīng)完全；氣液產(chǎn)物從上出料口排出進(jìn)入緩沖罐4，其中的不凝性氣體氮?dú)?、氧氣和二氧化碳被放空，水被?dǎo)入浸洗釜2進(jìn)入下一循環(huán)；固液出料從排渣口14排出，直接通過(guò)冷卻水冷卻。經(jīng)分析，浸洗后的油基鉆屑含油率為1％，含水率為3％；超臨界水氧化的出水水質(zhì)達(dá)到《GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)物去除率達(dá)到95％。

實(shí)施例4(實(shí)驗(yàn)室規(guī)模)

處理對(duì)象：某頁(yè)巖氣水平井油基鉆屑，含油率11.4％質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

具體實(shí)施步驟為：浸洗釜內(nèi)的浸洗過(guò)程采用連續(xù)式的。2.5公斤的油基鉆屑被放置于間歇式浸洗釜2內(nèi)，來(lái)自緩沖罐4的高溫高壓水被減壓閥A3減壓至30MPa，以2升/小時(shí)的流量通過(guò)浸洗釜，浸洗平均溫度維持在600℃左右，經(jīng)過(guò)1分鐘后浸洗完畢；浸洗產(chǎn)生的有機(jī)廢水經(jīng)冷卻器1冷卻降溫到50℃以下，經(jīng)減壓閥B 6減壓至常壓，儲(chǔ)存于儲(chǔ)液罐7內(nèi)；高壓泵8將儲(chǔ)液罐7中的有機(jī)廢水加壓至23MPa，經(jīng)污水預(yù)熱器9預(yù)熱至300℃后，與加壓至23MPa、預(yù)熱至300℃的富氧空氣混合進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器10，向反應(yīng)器內(nèi)添加一定量的水調(diào)節(jié)其熱值以保證反應(yīng)器內(nèi)的熱量平衡；因反應(yīng)放熱反應(yīng)器內(nèi)部溫度逐步升高到400℃，經(jīng)過(guò)約30分鐘的停留時(shí)間后反應(yīng)完全；氣液產(chǎn)物從上出料口排出進(jìn)入緩沖罐4，其中的不凝性氣體氮?dú)?、氧氣和二氧化碳被放空，水被?dǎo)入浸洗釜2進(jìn)入下一循環(huán)；固液出料從排渣口14排出，直接通過(guò)冷卻水冷卻。經(jīng)分析，浸洗后的油基鉆屑含油率為0.6％，含水率為2％；超臨界水氧化的出水水質(zhì)達(dá)到《GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)物去除率達(dá)到98％。

最后應(yīng)說(shuō)明的是，雖然上述實(shí)施例僅為實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，但已印證了本發(fā)明方法的可行性，其包含的基本原理具有中試放大和工業(yè)應(yīng)用的潛力。凡是以本發(fā)明內(nèi)容為基本原理的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本申請(qǐng)型的保護(hù)范圍之中。