油基含盐钻井废液的碱处理.doc

油基含盐钻井废液的碱处理 劳埃德 E. Deuel Jr. SPE 土壤分析服务公司和 乔治 H. Holliday，SPE，. Holliday环境服务公司 摘要 陆上处理低PH值的油基含盐钻井废液是很棘手的事，含铁高，铝活性的粘土普遍发现在中国、东南亚和美洲。出现这种现象主要是由于盐含量的增加促使铁和铝的水解所引起的。PH〈 4的条件下使酸的反应更加剧烈，当掺混一些当地的酸质土就可以完全中和这些强碱性的钻井废液。然而，陆上对油基含盐钻井废液处理通常要受到石油组分或在加入过度当地酸质土进行中和反应后的矿化度的限制。 这篇文章提供了一种早在陆上使用农业等级的水化钙应用于油基含盐钻井废液的预防措施的方案,此方案即经济又实用。 目前的结果显示：在使用酸质土与油基钻井岩屑掺混后与水化钙反应有利于石油的生物降解。石灰具有隔离部分游离分子的功能，利用石灰的这一功能来运用于陆上处理油基废液以及控制使用率都会变的很简单了。游离的石灰分子可以完全中和土壤的酸度。石灰/钻井废液/土壤的混合物的PH值的高低与氢氧化钙的改善作用相联系的，在大气环境中二氧化碳的固定作用使混合物的PH值小于8.3。（二氧化碳和水的混合自然获得PH在8.3的溶液，以上显示：石灰可以使井眼中已存在的流体PH值降低）这些数据显示石灰的最优用量是以烃在石油总量中的干重来衡量的。 引言 酸质土的完全中和可以给植物提供一些难以获得的阳离子并且还可以减少其他有毒阳离子在植物体内的聚集。植物的最佳生长PH值为6.5-6.8；然而，大多数植物能容许的PH值范围为5.5-7.5。 土壤的PH值过低可以减少营养物质的有效性。Rorison 和Clarkson报倒称：营养物质的减少，主要是因为降水中铝在土壤中的磷酸化作用。影响土壤的PH值过低的间接原因包括硝酸盐的影响和土壤中携带的病原体对植物的影响。 极强的酸性（PH〈4.0）的条件下给油基含盐钻井废液的陆上处理带来了困难。主要原因是铁和铝的水解作用使盐的含量上升，盐含量的上升又促使铁和铝的水解加剧，进而使土壤的PH值更低。碳-氧环的断裂使TPH的陆上处理作业所必需的微生物反应减少或终止。 土壤的PH值过低现象普遍存在于中国的产油省，美国的北部和南部。作者的观察显示：在美国南部出现井眼的收缩是由于邻近斜面的红黑色流体（铁）的渗出所导致的。这些现象表明了土壤的PH值在3.5以下。在PH 〉3.5的条件下，不要轻易用溶解度曲线的变化去衡量三价铁离子是否有毒，铝和镁的PH值通常都不超过5.0。 大多数钻井废液都是强碱性的（PH 〉10）。当在这些废液中掺混一些酸质土就可以有效的中和这些废液。然而，大部分井眼收缩都是因为泥浆存在失水的可能性。因此， 钻井废液中不加酸预处理土将有效地增加了混合物的PH值。 这是一篇主要讨论在油基钻井废液中加入石灰试剂之前在废液中掺混酸质土的概论。 在农业中石灰的运用，具有代表性的是以细小的方解石（碳酸钙）或水化钙（氢氧化钙）的形式加入到土壤中。我们选择的水化钙在最初的高PH条件下与水的反应是很快的，并且是一个迅速的反应过程。 材料和方法 钻屑 了解钻井混合液和钻屑的材料，这些材料是收集于1999年11月在俄克拉荷马州东部的钻井施工中。此次研究的钻井废液混合物中含有12.6%的燃料油、11.2%的水和76.2%的粘土。这些燃料油被测量的方法：第一，烃的含量是通过红外线光谱分析得到的，是使用了环境保护管理局的481.1方法。第二，原油和润滑油的测定是使用了环境保护管理局的9071B方法。第三，DRO使用了环境保护管理局的8015B方法。在未风化的基岩中，TPH-IP分析，原油、天然气、DRO分别占12.6%、12.0%和11.6%。 钻井废液的PH值和矿化度取决于1：1的固/液比。并且在350摄氏度下干燥的废弃固相可以通过2mm每目的筛选。此时的钻井废液测得PH为7.78。矿化度以导电率来衡量，造浆率为21.9ms/cm。 土质处理 土壤中被石灰处理的都是些细小的砂质粘土。这些可以改善溶液糊浆度的粘土在德克萨斯州Brazos 县被发现了。并且具有代表性的粘土层的厚度有0-18mm。表格一中建立了这种粘土的物理和化学性质的关系。 实验设计 处理试剂由四部份石灰用量 (质量分数为0、10%、20%、50%)和三种废液的固相-粘土的比率(1:1、1:2和1:4) 组成并且介与已消毒和未消毒的土壤之间。这种消毒液在105摄氏度条件下干燥４８小时便得到了。配制消毒液的目的是可以大大降低微生物的数量而又不改变土壤中有机物回收的总量。 钻井废液的石灰处理物是由３０克石灰与２７０克废液固相混合（１０％的比率）；６０克石灰与２４０克废液固相混合（２０％的比率）和１５０克石灰与１５０克废液固相混合（５