废弃聚磺钻井液固液分离技术.docx

学兔兔 www.xuet ut 第 2 7 卷 第 1 期 2010年1月 钻 井 液 与 完 井 液 DRILLING FLUID COMPLETION FLUID Vol.27 No.1 Jan. 2010 文章编号：1001-5620(2010)01-0071-04 废弃聚磺钻井液固液分离技术 赖晓晴1 , 楼一珊1, 孙金声2 , 单文军3, 彭建彬4 (1.长江大学石油工程学院，湖北荆州；2.中国石油集团钻井工程技术研究院，北京； 3.中国地质大学工程技术学院，北京；4.华北油田公司，河北任丘) 摘要 废弃聚磺钻井液由于形成的聚合物-黏土颗粒网状结构力强，直接用絮凝的方法不能进行有效地固液 分离处理。优选出了破坏聚合物形成交联结构的破胶氧化剂GLK-1 和能使黏土颗粒趋于稳定的黏土颗粒稳定剂 GXPJ-3, 它们的适宜加量均为1%, GLK-1 的最佳破胶时间为4.5 h。通过加入破胶氧化剂和黏土颗粒稳定剂，再 进行絮凝、离心固液分离处理，最终的固液分离效率约为85%。 关键词 环境保护；废弃钻井液；聚磺钻井液；固液分离；破胶；氧化剂；絮凝 中图分类号： TE923 文献标识码： A 目前，在钻井过程中产生的聚磺钻井液废弃物 的处理方法是直接固化法，这种处理方法的优点是 工艺简单、价格便宜；缺点是处理物体积大，不能 完全满足环境保护的要求。如果对这种类型的废弃 钻井液进行固液分离，使固相体积最小化，液相经 处理后可循环使用，能较好地满足环境保护要求。 要对废弃聚磺钻井液进行固液分离处理就是要破坏 聚合物-黏土网状结构的胶体稳定性，首先要破坏聚 合物在网状结构中所起的稳定交联作用，释放出片 状的黏土颗粒和自由水，再使释放出的片状的黏土 颗粒端面难以架桥形成网状结构，变成稳定的固相； 在此基础上通过絮凝作用形成良好的絮凝体，从而 达到固液分离目的。 1 实验部分 1.1 原料和试剂 破胶氧化剂：次双氧水、高锰酸钾、亚磷酸钠、 GLNH、GLN-1 和 GLK-1; 二次破胶剂： GXPJ-1、 GXPJ-2、GXPJ-3、GXPJ-4; 絮凝剂：硫酸铝、磷酸铝、 硫酸铝钾、氯化铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁。 1.2 仪器与设备 六速旋转黏度计，青岛海通达石油专用仪器 厂 ；LA-950 型激光反射粒度分布分析仪，日本 HORIBA 公司。 1.3 模拟废弃聚磺钻井液配方 钻井过程中产生的废弃物通常经过一段时间沉 淀后，上层废水层和钻屑都可利用密度差分离出来， 最难处理的是废弃的钻井液，其性能比常规钻井液 更加稳定。选用了新配制的聚磺钻井液，因为它的 胶体稳定性优于废弃的聚磺钻井液，更利于对这种 钻井液的固液分离进行研究。其配方如下。 2%SPNH+0.4%80A51+0.5%NPAN+2%FT- 1 +2%SMP- Ⅱ+4% 怀安膨润土(用重晶石加重到密度 为1.4g/cm3,热滚16h) 2 结果与讨论 2.1 不同破胶剂对破胶率的影响 破胶氧化剂的作用是通过氧化剂与聚合物的作 用，破坏聚合物在网状结构中所起的稳定交联作用， 这个作用是一个过程，受到内部(不同氧化剂)和 外部(温度、压力和时间等)的影响。在常温常压、 破胶时间为2h 的条件下对破胶氧化剂进行了优选， 结果见图1。由图1可以看出，双氧水的破胶效果 最好， GLK-1 次之；次亚磷酸钠加量在1%时破胶 效果较好，但超过这个值后，易固化； GLNH 和 GLN-1 的破胶作用都不显著；高锰酸钾易快速固 第 一 作者简介： 赖晓晴，博士，主要从事钻井液及储层保护研究。地址：北京市海淀区学院路20号910信箱钻井液所； 邮政编码100083;E-mail:xqlai@126.com; 电 学兔兔 www.xuet ut 破胶率/%破胶率/%破胶率/%频度/%透过部分的 分数% 破胶率/% 破胶率/% 破胶率/% 频度/% 透过部分的 分数% 72 钻 井 液 与 完 井 液 2010年1月 化。但是双氧水兼具混凝的作用，在聚合物-黏土 网状结构还没有充分破坏的情况下，就使细小悬浮 体和胶体颗粒发生沉淀，此时网状结构中所含的大 量自由水没有被分离出来，就已发生了胶体颗粒聚 集。此时固相中含有大量自由水，虽然表观黏度较 低，但破胶后的固相成为烂泥状，不能形成有效固 相。当GLK-1 加量为1%时，也具有良好的破胶作用， 随着破胶剂加量的增加，破胶率也逐渐增高，因而 优选GLK-1 作破