油基泥浆因其具有具有强抑制性、抗污染能力强、摩阻低、保护油气层和滤失小等优点而被广泛用于页岩气水平井钻探施工。随之产生的含油钻屑含有石油烃类和重金属等有害物质,如不妥善处理将严重破坏生态环境。目前,以涪陵和长宁-威远区块为代表国家级页岩示范区开发取得重大突破,但同时面临着含油钻屑环保处理产能严重不足,工艺流程复杂,成本高等问题。亟需一种“环保处理彻底化、资源利用简洁化、处理成本经济化”的工艺方法。为此,本文针对上述问题,提出了含油钻屑微波热脱附的处理工艺,深入研究微波加热的除油机理并以此为基础进行系统优化设计,完成的主要内容包括:(1)收集长宁-威远区块的油基钻屑,测试了其矿物组成和物化特性,测试结果为含油钻屑微波热脱附实验研究提供了数据支撑。研制了非连续微波热脱附室内模拟实验装置,设计了相应的正交试验方案,揭示了含油钻屑微波热脱附的物理机理,包括汽化和雾沫夹带,且主要的脱附机理表现为汽化;正交实验分析得到影响含油钻屑脱附效果主要影响因素的主次顺序为:油水比>加热时间>微波功率>粒径分布,并基于此给出了含油微波热脱附的参数取值范围。(2)基于谐振电路模型和波导中场的分布理论,设计了新型微波多模谐振腔。利用高频结构仿真软件(High Frequency Structure Simulator,HFSS)建立圆柱形谐振腔仿真模型,并对不同谐振模式下圆柱形谐振腔的电磁场分布进行仿真。仿真结果为谐振器尺寸及多馈口微波源馈入方式优化提供了数据支撑,有效提高了谐振腔体内电磁场分布的均匀性,实现了含油钻屑的连续化处理。(3)基于传输线基本理论个阻抗匹配基本方法,开展了三销钉阻抗调配技术和快速调配方法的研究。推导了采用三探针法测量微波电压驻波比的数学模型,利用级联规律分析了三销钉调配器的阻抗调配特性,搭建了相应的测试系统,验证了三销钉阻抗调配技术的可行性和正确性。最后,建立了三销钉调配器仿真模型,确定了调配器的调配范围,提出了级联规律与查表法相融合的快速阻抗调节匹配方法,实验测试了方法的准确性和可靠性。(4)开展了含油钻屑微波热脱附系统的整体方案设计,并对微波加热系统和自动化控制系统进行了详细设计。根据设计方案,试制了含油钻屑微波热脱附实验系统,该系统能够实现温度和微波源功率的实时监测和自动化控制,消除了由于含油钻屑成分变化引起的功率匹配问题。实验确定了系统的工作参数,测试评价了实验系统对含油钻屑的处理能力和处理效果,给出了含油钻屑微波热脱附系统的工业化设计思路。