微波热处理油基泥浆钻屑机理与应用的研究

发布时间：2017-10-13 17:36

  本文关键词：微波热处理油基泥浆钻屑机理与应用的研究

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【摘要】：页岩气作为我国重点开发的新型能源,得到了大量的开采,在页岩气钻井过程中将采用大量的油基泥浆,油基泥浆钻屑就随之产生。油基泥浆钻屑是一种含油量高且有毒有害的物质,油基泥浆钻屑想要排放其含油量必须达到相关法律法规的标准。本文通过研究微波热处理油基泥浆钻屑的方法降低其含油量。国内外处理油基泥浆钻屑使其含油量降低的方法颇多,如：固化法、溶剂萃取技术、化学清洗法、传统热蒸馏法、生物降解法、注入地层、调质-机械分离技术、超声处理技术等。和以上处理技术相比较,微波具有对物料内外部“整体”加热,降低了热损失,减少加热时间,可达到快速加热与节能的优点。因此,提出利用微波这种新型的加热方式来处理油基泥浆钻屑,这种处理技术还处于探索阶段,因此值得研究。本文的研究背景依托于国内某大型页岩气田,追求的研究目标是：1、收集和研究了国内外油基泥浆钻屑的处理技术和微波蒸馏的相关理论。2、通过实验,分析了油基泥浆钻屑的物理性质,其中包括油基泥浆钻屑含水量、含油量、含渣量、元素分析,油基泥浆钻屑剩余固体粒度分析以及其成分分析。3、正交试验：在没有添加任何吸波物质的情况下,以辐射时间、处理量、微波功率为可变因素,钻屑减少率、单位能耗为试验指标,利用极差法和综合平衡法分析正交试验结果找出最佳工况。4、为提高处理效率,分别在处理物质和实验设备两方面入手。(1)分别添加不同吸波物质：颗粒状活性炭、石墨蠕虫和Sic粉末,利用极差法和综合平衡法分析正交试验结果。(2)利用HFSS电磁场分析软件分析了试验微波炉炉腔内电场和磁场分布,为工业化微波炉的设计奠定了理论基础。5、完成了“微波热处理油基泥浆钻屑装置”概念化设计,对该设计方案进行了安全评价,为设备工业化生产奠定基础。
【关键词】：油基泥浆钻屑 微波 钻屑减少率 最高温度 能耗
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 油基泥浆钻屑国内外处理技术现状11-16
• 1.2.1 固化法11-12
• 1.2.2 溶剂萃取技术12-13
• 1.2.3 化学清洗法13
• 1.2.4 传统热蒸馏法13
• 1.2.5 微生物降解法13-14
• 1.2.6 注入地层14
• 1.2.7 调质-机械分离技术14
• 1.2.8 超声处理技术14-15
• 1.2.9 油基泥浆钻屑处理技术优缺点比较15-16
• 1.3 国内各油田油基泥浆钻屑处理现状16-19
• 1.4 本文的技术路线19-20
• 1.5 本文的主要研究内容20-21
• 第2章 油基泥浆钻屑21-31
• 2.1 泥浆钻屑的分类及来源21-22
• 2.2 油基泥浆钻屑中的物理特征22-23
• 2.3 油基泥浆钻屑的组分分析23-25
• 2.3.1 含水率23-24
• 2.3.2 含油率24
• 2.3.3 含固率24-25
• 2.4 油基泥浆钻屑的元素分析25-26
• 2.5 油基泥浆钻屑固体粒度与成分分析26-29
• 2.5.1 粒度分析26-29
• 2.5.2 成分分析29
• 2.6 小结29-31
• 第3章 微波热处理试验设备31-40
• 3.1 微波及其应用31-33
• 3.1.1 微波31
• 3.1.2 微波产生原理31-32
• 3.1.3 微波特点32
• 3.1.4 微波的物理效应32-33
• 3.1.5 微波加热技术的应用33
• 3.2 主要试验设备33-34
• 3.3 微波炉的主要结构34-39
• 3.3.1 磁控管35-36
• 3.3.2 波导36-37
• 3.3.3 微波谐振腔37-39
• 3.4 小结39-40
• 第4章 油基泥浆钻屑的正交试验40-51
• 4.1 正交试验理论40-41
• 4.2 交试验设计及结果分析41-47
• 4.2.1 试验指标和因素选择41-42
• 4.2.2 构建正交试验表42-43
• 4.2.3 交试验方案43-44
• 4.2.4 交试验结果44-45
• 4.2.5 正交试验结果分析45-47
• 4.3 各因素对试验指标的影响分析47-49
• 4.4 试验结果对比49-50
• 4.5 小结50-51
• 第5章 优化实验部分51-65
• 5.1 添加吸波物质51-59
• 5.1.1 活性炭51-55
• 5.1.2 石墨蠕虫55-57
• 5.1.3 SIC粉末57-59
• 5.2 各个因素对试验指标的影响分析59-63
• 5.2.1 影响结果分析表59-61
• 5.2.2 各个因素对试验指标的影响分析61-63
• 5.3 试验结果对比分析63-64
• 5.4 小结64-65
• 第6章 炉腔内电磁场分布65-76
• 6.1 HFSS软件的理论基础65-66
• 6.2 HFSS软件的求解类型与流程66-67
• 6.3 炉腔模式的计算67-69
• 6.3.1 炉腔内电磁场模式67-68
• 6.3.2 M、N、P的值68
• 6.3.3 TE_(MNP)模式和TM_(MNP)模式68-69
• 6.4 设置边界条件和激励69
• 6.5 结果分析69-75
• 6.5.1 谐振频率和品质因数Q69-70
• 6.5.2 腔体内部电场和磁场分布70-75
• 6.6 小结75-76
• 第7章 概念样机的安全评价76-95
• 7.1 概念样机76-77
• 7.1.1 系统工艺流程76-77
• 7.1.2 微波热处理撬装部分概念模型77
• 7.2 安全评价77-95
• 7.2.1 油基泥浆钻屑的危险性分析78-79
• 7.2.2 处理装置危险有害因素辨识79-80
• 7.2.3 风险程度分析80
• 7.2.4 泄漏后具备造成爆炸、火灾事故的条件80-81
• 7.2.5 安全评价方法的选择81
• 7.2.6 预先危险性分析评价81-91
• 7.2.7 设备安全生产条件分析91-93
• 7.2.8 提高安全生产条件的建议93-95
• 第8章 结论及展望95-97
• 8.1 结论95
• 8.2 创新点95
• 8.3 展望95-97
• 致谢97-98
• 参考文献98-101
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果101

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本文编号：1026227