[發明專利]一種處理油基鉆屑的等離子體裝置及輔助燃燒方法

有效

• 申請號: 202011467417.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112533346B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 丁立健;吳永謙;章程;邵濤;趙玉順
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;中國科學院電工研究所
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

本發明涉及一種處理油基鉆屑的等離子體裝置及輔助燃燒方法，屬于油基鉆屑處理技術領域。所述等離子體裝置包括：放電腔體，所述放電腔體的內部自上而下依次設有板式電極、石英介質板和地電極，其中板式電極通過高壓電極連接高壓交流電源，高壓電極與石英介質板之間留有距離，石英介質板放置于地電極上；待處理油基鉆屑放置于所述石英介質板上；所述放電腔體上還分別設有進氣口和出氣口。所述處理油基鉆屑的等離子體輔助燃燒方法包括搭建裝置和油基鉆屑處理。本發明可簡單、迅速的處理油基鉆屑中的礦物油成分，整個處理過程沒有高壓環境也無需有毒、揮發性的萃取劑參與，具備成本低廉、裝置簡便、靈活高效等優點，適合投入大規模工業化生產應用。

技術領域

本發明涉及一種處理油基鉆屑的等離子體裝置及輔助燃燒方法，屬于油基鉆屑處理技術領域。

背景技術

隨著深部石油勘探和頁巖氣、致密氣等非常規油氣開發的深入，通常利用油基鉆井液良好的流變性能、濾失控制性能、潤滑性、耐高溫、抗鹽鈣侵蝕等優點解決工程上的問題，其有利于井壁穩定、保護儲層，但處理固控循環系統產生的油基泥漿和巖屑混合物(簡稱油基鉆屑)成為環保難題。

油基鉆屑一般由礦物油、水、磺化瀝青、酚類化合物及一些其他雜質組成，其中礦物油含量在10％到20％之間，這些組成物質通常難以在自然環境中降解，屬于特殊危險廢物，進入自然環境中將導致嚴重的土壤和地下水污染事故，對生態環境造成嚴重的破壞，直接對人類健康產生危害。隨著環保要求日趨嚴格，現階段迫切需要高效、安全、環保地處理油基鉆屑這類特殊危廢，以實現綠色鉆井、人與自然和諧共享綠色可持續發展。

目前國內探索的油基鉆屑處理方法主要有焚燒法、微生物降解法、熱脫附法、萃取法等。目前常用的油基鉆屑處理方法，雖然一定程度上能解決環保問題，但對系統裝置的要求較高，且處理條件較為苛刻，效率低，不靈活，存在高溫、高壓或有毒揮發性氣體擴散情況，并且很難實現隨鉆處理。

低溫等離子體應用于環保領域已顯示出極大的可行性和潛力。在一定的氣體空間中施加電場產生放電可以簡單有效地產生低溫非平衡等離子體，目前已經在表面改性、臭氧生成、廢氣處理、醫用滅菌等領域得到了廣泛的應用。使用等離子體對污染物進行處理，利用放電產生的高能電子與氣體中的分子、原子碰撞，生成臭氧、活性自由基、帶電粒子以及具有不同能量的輻射線(如紫外線等)，還伴隨著產生光和熱，這些因素與污染物相互作用，引起污染物的分解與氧化，從而實現對處理對象的修復作用。該作用過程可以在很短時間內實現對污染物的高效降解，并且無需添加輔助化學試劑，也無需對處理對象進行額外的預處理，近些年成為低溫等離子體環保應用領域的研究熱點。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種處理油基鉆屑的等離子體裝置及輔助燃燒方法，具體為采用一種高頻高壓交流介質阻擋放電等離子體技術，利用大氣壓低溫等離子體反應裝置產生富含等離子體的活性氣體，在通過均勻涂抹在石英介質板上的油基鉆屑表面過程中，分解氧化油基鉆屑表面及游離狀態下的礦物油等污染物，同時在放電過程中高壓板電極與油基鉆屑本身以及石英介質板之間產生的放電細絲作用下，高溫熱解礦物油產生氫氣、一氧化碳以及小分子氣態烴等易燃氣體，并在放電細絲的高溫作用下實現其在油基鉆屑表面的均勻燃燒過程，整個輔助燃燒體系能夠快速穩定的將鉆屑中的礦物油污染物去除。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種處理油基鉆屑的等離子體裝置，包括：

放電腔體，所述放電腔體的內部自上而下依次設有板式電極、石英介質板和地電極，其中所述板式電極通過高壓電極連接高壓交流電源，所述高壓電極與石英介質板之間留有距離，所述石英介質板放置于所述地電極上，所述地電極接地；待處理油基鉆屑放置于所述石英介質板上；

所述放電腔體上還分別設有進氣口和出氣口。

進一步的，所述放電腔體放置于可移動試驗臺上。

進一步的，所述地電極為金屬電極。