页岩气开发开采是我国保障能源安全、维护能源结构完整性的一项战略举措。页岩气开采带来大量油基钻屑,其中包含的有机毒物对开采现场的周边生态环境会造成严重的威胁,同时,油基钻屑无害化处理能力的不足限制了页岩气的开采规模。本文研究页岩油基钻屑有机毒物高效绿色处理处置方法和装备,具有重要的理论和工程应用价值。本文采用计算流体动力学模拟、三维旋状湍流场颗粒运动理论分析以及旋流自转脱附实验等研究方法,揭示了三维旋转湍流场中,页岩油基钻屑旋流自转原理及钻屑有机毒物微界面振荡脱离机制,建立油基钻屑中不同分布的有机污染物脱除的数学模型,提出油基钻屑有机毒物旋流自转脱附技术原理,构建油基钻屑旋流自转装置设计方法,研制一台处理量为10 kg/h的油基钻屑旋流自转脱附装置样机。在入口的流量为85 m3/h,载气温度为200℃,进料速度为6 kg/h时,旋流自转对油基钻屑达到最佳的除油效果,含油率由7.7%降至0.27%,除油效率达到98.1%。同时,该方法的处理能耗约为0.34 kWh/kg,压降为9.5 kPa,比现有热处理方法单位处理量能耗降低约70%。上述研究对油基钻屑有机毒物非(微)相变无害化处理与页岩气大规模绿色开采具有重要意义,且对于其他多孔含油固体废弃物与非相变变革性干燥技术开发具有重要参考价值。