由于油基钻井液有非常好的冷却和润滑效果,在页岩气开采过程中被广泛使用,因此产生了大量废弃含油钻屑。未经处理的含油钻屑被随意堆置或排放,会破坏生态环境、危害人体健康、制约可持续发展,对于如何将含油钻屑实现资源化利用也逐步得到重视与发展。热解技术有着高处理效率、二次污染小等优点,是实现环境保护与资源可持续发展的有效途径之一,为发展含油钻屑热解处理工艺,本文主要研究与探讨含油钻屑的热解特性。1、主要研究了含油钻屑在不同升温速率下热化学动力学特性,并采用模型拟合方法和分布活化能两种方法对含油钻屑热解动力学参数进行了分析和计算;同时比较了含油钻屑在不同升温速率下燃烧和热解特性以及动力学参数差异;2、在固定床管式炉装置上进行含油钻屑热解试验,考察不同热解因素对含油钻屑热解产物(热解油、不冷凝气体以及热解残渣三种物质)分布的影响,并对热解产物进行性质和成分分析;最后基于热重实验与固定床试验结果,对含油钻屑热解资源化利用提出系统性设计方案。主要结论如下:(1)升温速率是影响含油钻屑热解的重要参数。通过热红联用(TG-FTIR)实验得知,在温度20℃～900℃之间,含油钻屑热解反应总失重率为30.64%。根据热重曲线以及热解产物分析结果,含油钻屑热解过程可分为四个阶段:干燥脱气,轻质油热解,重质油分解,矿物质裂解。(2)采用模型拟合方法对不同升温速率下的含油钻屑有机物质热解动力学进行了计算,发现含油钻屑有机物质热解活化能变化区间为94.08 kJ/mol～98.49 kJ/mol;采用分布活化能方法结果发现,活化能范围为79.21kJ/mol～106.59 kJ/mol,活化能随着失重率的增加持续减少。(3)对比含油钻屑燃烧与热解两种不同热化学过程。含油钻屑燃烧过程的总失重大于含油钻屑热解过程总失重,计算结果发现,含油钻屑燃烧过程中活化能在79.83 kJ/mo1～112.55 kJ/mol之间,大于热解过程中的活化能,燃烧过程中的活化能随着失重率的增加先逐渐升高再呈下降趋势。(4)固定床管式炉的试验结果发现,热解温度与热解时间是含油钻屑热解产物分布规律的主要影响因素。在热解温度550℃条件下,含油钻屑最佳热解时间为80min,热解过程中的热解油回收率最高,为65%左右;对于不冷凝气产率而言,提高载气量降低了热解气炉内停留时间,减少二次裂解的可能性,促使不冷凝气产率降低;添加剂的使用扮演了催化功效,促进热解气裂解,提高不冷凝气产率;在不同的热解条件下,热解残渣含量维持稳定。(5)不冷凝气组成主要包括CO、CO2、H2、CH4和CxHy(C2H4、C2H6、C3H6、C3H8),热解温度550℃下的不冷凝气体热值为0.46 MJ/m3;对于热解油而言,热解温度在350℃～55℃之间的回收油成分与含油钻屑提取油相似,可以再次作为油基钻井液循环使用;对热解残渣而言,温度550℃的热解残渣中油含量为0.28%,重金属含量符合国家标准,满足排放要求。(6)基于含油钻屑热重分析热解过程与固定床试验结果,本文设计含油钻屑热解处理工艺,该工艺利用热解气体载气循环与不冷凝气体燃烧,确保实现系统能量平衡与气体循环利用,从而在工业化应用中,能实现含油钻屑的资源化与无害化处理。