废弃钻井泥浆絮凝剂的研究(优秀奖).doc

废弃钻井泥浆絮凝剂的研究 蔡琪1 李鸿鹏1 高俊彩1 高思淼1 曲云飞2 殷双涛3 （1.应化0906班，2应化0904班，3应化0905班） 摘要：随着石油工业的发展,由钻井带来的污染问题也越来越受到人们的重视，石油开采钻井过程中会产生大量的泥浆，给人类的生活带来严重的危害。本文通过对废弃钻井泥浆的性质分析，筛选出合适的破胶剂，进行了无机-有机絮凝剂的复配研究，在此基础上合成了淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂，考察了配料比、反应温度、反应时间和引发剂用量对絮凝效果的影响，并对合成的淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂进行了红外和电镜表征。 关键词：废弃钻井泥浆；破胶剂；絮凝剂；复配，淀粉接枝，丙烯酰胺 1.引言 钻井液是石油和天然气钻井过程中必不可少的物质，为达到安全、快速钻井的目的，使用了各种类型的钻井液添加剂，而且随着钻井深度的增加而难度加大，钻井液加入的化学添加剂的种类和数量也越来越多，使得其废弃物的成分也变得越来越复杂，危害也越来越大[1]。废弃钻井液所含的环境污染物主要是石油类、盐类、可溶性金属元素以及有机硫化物和有机磷化物等[2]。传统的处理方法有很多例如焚烧法，回填法，化学固化法，生物降解法，固液分离法等[3-7]，其中固液分离法是由于其操作简单、效果明显等优点，使其成为应用最广的方法。近年来，工大科技工作者已经对废弃钻井液处理做了有益的探讨，取得了一些新的进展，例如，引入新型无机聚合盐强絮凝剂，絮凝，沉降钻井液中原有的处理剂，压缩粘土表面扩散双电层，使钻井液中的胶体微粒由细分散转变为适度的絮凝粗分散，改造后的性能达到表层钻井液的性能要求[8-9] 2 实验部分 2.1 废弃钻井液的基本性质 废弃钻井液的固含量为57.62％；废弃钻井液的密度是1.639g/ml。 2.2 破胶剂筛选 通过试验确定，最佳破胶剂为氯化镁，加量为2g/L 2.3 絮凝剂的复配研究 2.3.1 聚铝与CPAM的复配 取稀释10倍的12份废弃钻井液各25ml，均加入0.5ml的MgCl2（0.2g/ml）（其在体相中的浓度为4g/ml），再向其中加入不同体积的聚铝（0.5%）+CPAM溶液（0.5%），然后进行离心分离10分钟，转速为3500r/min。离心结束后，测其上层清液透光率。 2.3.2 硅藻土与CPAM的复配 取稀释10倍的6份废弃钻井液各50ml，编号为1至6，均加入0.5ml的MgCl2（0.2g/ml）（其在体相中的浓度为4g/ml），震荡后，分别向其中加入0.5%的CPAM溶液。之后分别向2号至5号样品中依次加入0.01g、0.03g、0.05g、0.07g、0.09g硅藻土固体。离心15分钟，转速为4000r/min。离心结束后，分别测各个样品的上层清液透光率。 2.4 淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂的制备 在装有搅拌器的三口烧瓶中，加人定量的去离子水、玉米淀粉和氢氧化钠，搅拌并加热至70℃，持续30min使淀粉充分溶解，冷却至室温备用，并通入氮气除氧30min。加入预定量的丙烯酰胺和DMC，搅拌1～2min后滴加引发剂过硫酸钾溶液。于一定温度下反应3～7h，得到乳白色胶状产物。 2.5 固相含水率的测定 称取废弃钻井液100 g，加入破胶剂，搅拌均匀，再加入絮凝剂，搅拌均匀后静置，在转速3500 r/min离心10 min后倒出上层液体。称量固相的质量，记为m1，将固相烘干恒重后的质量记为m2，固相含水率的计算公式如下： 固相含水率 =(m1-m2)/m1×100% ………………式1 3. 结果与讨论 3.1 絮凝剂的复配效果 3.2.1聚铝与CPAM的复配 使用聚铝与CPAM复配絮凝剂处理废弃钻井液后的上层清夜透光率结果见表1： 表1 聚铝与CPAM加量比的影响 聚铝+CPAM 0.2ml+0.1ml 0.2ml+0.2ml 0.2ml+0.3ml 0.2ml+0.4ml 0.2ml+0.5ml 0.2ml+0.6ml 透过率（T） 7.55 8.79 13.1 8.10 11.3 10.5 聚铝+CPAM 0.05ml+0.3ml 0.1ml+0.3ml 0.2ml+0.3ml 0.4ml+0.3ml 0.5ml+0.3ml 0.6ml+0.3ml 透过率（T） 14.0 17.6 14.0 15.3 15.0 13.6 从表1中可以看出当在25ml废弃钻井液中加入0.5%聚铝溶液0.1ml和0.5%的CPAM溶液0.3ml时絮凝效果最好 3.2.2硅藻土与CPAM的复配 使用硅藻土与CPAM复配絮凝剂处理废弃钻井液后的上层清夜透光率结果见图1 图1硅藻土与CPAM的复配 由以上数据可知，4号样品的透光率最高，当加入硅藻土的质量为0.05g时，复配絮凝剂的处理效果最好。 3.2.3 复配絮凝剂的固相含水率测试 将聚铝与CP