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废弃饱和盐水钻井液的固液分离

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废弃 饱和 盐水 钻井 分离
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·344· 化 工 环 保 F 009年第29卷第4期 废弃饱和盐水钻井液的固液分离 李蔚萍,舒福昌,向兴金,胡墨杰,肖加敏 (湖北汉科新技术股份有限公司荆州汉科新技术研究所,湖北荆州434000) [摘要]采用化学破胶脱稳和压滤机械分离的化学强化固液分离技术处理江汉油田废弃饱和盐水钻井液(简称废 钻井液)。最佳固液分离工艺为:调节废钻井液的左右,先加入无机破胶剂(5 000 ,以400 r/释1倍后,再加入有机破胶剂(, 以120 r/液分离结果表明,分离后出水率达68.2%,而泥饼湿含量只有55.8%,废钻井 液的86.8 降至8 898.9 。 [关键词]固液分离;饱和盐水钻井液;破胶剂;废水处理 [中图分类号]文献标识码]A [文章编号]1006—1878(2009)04~0344—04 i u ew—ew—o.34000,he by of as pH of to .5. WJ)5 000 of 00 r/ YJ)00 of 20 r/ he is 8.2%of 5.8%of OD of is 7 886.8 898.9 . 石油天然气的勘探开发钻井过程中,不可避 免地会产生大量的废弃钻井液。废弃钻井液是一 种含黏土、加重材料、各种化学处理剂、废水、污油 及钻屑的多相的胶体一悬浮体体系,如不加处理任 意排放,或管理、处理不当,会对周边人畜和自然环 境造成不可估量的危害。废弃钻井液危害环境的 主要成分是烃类、盐类、各类聚合物、重晶石中的杂 质和沥青等改性物,其成分复杂、化度 高、色度高、悬浮物含量高、含有多种污染因子、污 染负荷大 l J。国内外对废弃钻井液的处理提出了 许多方法,如直接填埋法、土地耕作法、注入地层 法、固化焚烧法、水泥浆转化法及固液分离法 等 J,其中固液分离法最具发展前景。 本工作在固液分离法的基础上,针对江汉油 田的废弃饱和盐水钻井液(简称废钻井液)开展化 学强化固液分离技术研究,取得了较好的处理 效果。 1 实验部分 1.1废钻井液 废钻井液取自广平一7井,其物性分析见表1。 由表1可见,废钻井液体系相当稳定,属于典型的颗 [收稿日期]2008—12—12I[修订日期]2009—02—09。 [作者简介]李蔚萍(1974一),女,湖北省天门市人,硕士, 工程师,主要从事油田化学领域的研究工作。电话0716— 8329905,电邮63.[基金项目]中国海洋石油总公司中海油田服务股份有限 公司基金资助项目( 第4期 李蔚萍等.废弃饱和盐水钻井液的固液分离 ·345· 粒细小、粒径级配差、黏度大、水含量高且不易脱水 的黏稠状胶体。废钻井液的于 67 000 ;江汉油田钻井液是饱和盐水体系,所 以矿化度、表1废钻井液物性分析 1.2 试剂和仪器 实验用试剂均为工业级。 江市梅宇 仪器有限公司;6型旋转黏度计:青岛海通 达专用仪器厂;岛胶 南同春石油机械厂;箱:上海苏进仪器设备厂;仪:美国彪维工业公司;海牧 晨电子技术有限公司; 海精密科学仪器有限公司。 1.3 实验方法 化学破胶法固液分离机理主要是消除胶体的 稳定因素,即削弱胶体的水化作用和降低胶体微粒 的利用不稳定因素,即利用微粒之间的 范德华力及布朗运动,使胶体微粒不断扩大形成沉 淀。实验采用使废钻井液脱稳破胶的化学处理法 与使废钻井液中固相一液相分离的物理处理法相 结合的化学强化机械分离处理方法。针对废钻井 液优选出破胶效果较好的无机破胶剂(阳 离子型有机破胶剂(5 3。化学脱稳破胶后,体 系采用压滤脱水法作为辅助分离手段进行工业 分离。 用体积分数为10%的稀硫酸调节废钻井液 加入一定量的拌一段时间后加入自 来水稀释,再加入一定量的拌一段时间后 静置破胶30 过测定废钻井液饼湿 含量和滤失量考察加入破胶剂对固液分离效果的 影响。 1.4 分析方法 采用泥浆失水量测定仪测定250 在0.7 滤失量,并计算出水率;将失水后的泥饼在 (105土2)量后计算泥饼湿含量;采 用用酸度计测 定废钻井液用黏度计测定弃钻井液塑性 黏度。 2 结果与讨论 2.1 稀释倍数对固液分离效果的影响 废钻井液的黏稠性严重妨碍破胶剂在废钻井 液内的分散和絮凝,因此,需要加入适量的水进行 稀释。稀释倍数对废钻井液塑性黏度的影响见图 1。由图1可见:随着稀释倍数的增大,废钻井液体 系的塑性黏度急剧下降;当稀释倍数为性 黏度由未稀释时的84 降至21 ;稀释 倍数为2倍时,塑性黏度降至10 。随着塑 性黏度降低,破胶剂在废钻井液中的溶解分散性能 得到改善,破胶剂的絮凝脱稳脱水作用得到充分发 挥;但稀释倍数的增加会加大处理废钻井液的工作 量,因此后续实验均按稀释倍数为1倍进行。 图1 稀释倍数对废钻井液塑性黏度的影响 2.2 废钻井液00 并以 400 r/00 并以120 r/,废钻井液 表2可见:随废钻井液失量和泥饼湿 含量变化不大;而出水是因为: H 浓度的增加不仅可使废钻井液中蒙脱石晶粒端 面的正电荷量增加,导致膨润土胶体、悬浮颗粒整 体的电荷量减小,结稳定性降低;且 随废钻井液346· 化 工 环 保 F 009年第29卷 一吸附基团,将水中的增黏剂变成了包被剂吸附到 固相中,导致钻井液 中的水化基团增加,吸附基团减少, 此,综合考虑处理效果和设备防腐等因素,实验确 定废钻井液~6.5较为适宜。 表2废钻井液.3 破胶剂加入量对固液分离效果的影响 在废钻井液左右、加入00 r/入20 r/胶剂加入 量对固液分离效果的影响见表3。 表3破胶剂加入量对固液分离效果的影响 由表3可见:在 着失量先增加后减少,泥饼 湿含量先减小后增大,00~ 20 000 时,固液分离效果相对较好;在入量一定的情况下,时, 滤失量相对增加,泥饼湿含量减小,而大或过小固液分离效果均欠佳。这是因为入量过低絮凝效果不显著; 粒表面完全被药剂覆盖,颗粒之间难以通过架桥作 用联结在一起,絮凝作用变差;另外,吸附过量的高 分子助滤剂后,颗粒表面的亲水性增强。实验确定 00 、量为300 。 2.4 搅拌强度对固液分离效果的影响 搅拌强度作为重要的水动力学因素,主要由搅 拌速率和搅拌时间控制。在废钻井液左 右、00 、00 的条件下,搅拌强度对固液分离效果的影 响见表4。 表4搅拌强度对固液分离效果的影响 1)加入120 r/2)加入400 r/由表4可见:在加入400 r/失 量最大,泥饼湿含量最小;在况下,加入120 r/出水情况及破胶效果相对较好;在搅拌时间一定的 情况下,随失量均 第4期 李蔚萍等.废弃饱和盐水钻井液的固液分离 呈现先增大后减小,泥饼湿含量先减小后增大的趋 势;在搅拌速率一定的情况下,随间的延长,滤失量先增大后减小,泥饼湿含量先 减小后增大。这是因为,搅拌速率大可使破胶剂与 废钻井液充分接触,起到破胶作用,但过快又会破 坏已作用的絮凝体,影响破胶效果;同样,搅拌时间 适宜才能取得较好的破胶效果。实验确定佳搅拌强度为以400 r/r/ 2.5 固液分离效果评价 在上述实验确定的最佳条件下,固液分离效果 评价见表5。由表5可见:固液分离效果明显,分离 后出水率为68.2%,高于文献[6,7]中废弃聚合物 盐水加重钻井液的脱水率(57%);泥饼湿含量为 55.8%,低于美国大中试研究的泥饼湿含量(59%) ;同时出水 表5固液分离效果评价 出水 出 出 ’ 5.48 88.65 8 898.9 68.2 55.8 将分离后的泥饼进行返浆实验评价。实验结 果表明泥饼配浆的黏度小、失水大,停止搅拌后固 体小颗粒自然沉降,不会返浆。 3 结论 a)采用化学破胶脱稳和压滤机械分离的化学 强化固液分离技术处理废钻井液。最佳固液分离 工艺为:调节废钻井液的左右,先加入 00 ,以400 r/转速搅拌3 释1倍后,再加入加入量为300 ,以120 r/ b)固液分离结果表明,分离后出水率达 68.2%,而泥饼湿含量只有55.8%,废钻井液的 86.8 降至8 898.9 。 参考文献 1 张建成.废弃钻井液的处理技术.化工之友,2007,7 (4):10~11 2吴新国,吴新民,屈撑国.废弃钻井液处理技术及其发展 动向.化工环保,1997,17(2):79~83 3 叶雅文.国外钻井泥浆处理水平调查.油气田环境保护, 1993,3(1):48—55 4周厚安.钻井污水处理技术和设备进展.重庆环境科学, 1996,18(1):30—34 5卢红霞,刘福胜,于世涛等.阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂 的制备及其絮凝性能.化工环保,2007,27(4):374— 378 6黎钢,朱墨,钱家麟.用固液分离方法处理水基废弃钻井 液.钻井液与完井液,1999,16(3):22—24 7黎钢,朱墨,钱家麟.固液分离法处理废弃钻井液的技术 与现状.工业水处理,1997,17(1):13~周凤山,曾光,何纶等.废弃钻井完井液固液分离技术研 究进展.钻井液与完井液,2007,21(2):59—64 9张建国,聂进,邓皓等.固液分离法处理废钻井液的实验 研究.油气田环境保护,2001,11(1):35~37 (编辑王 馨) ·专利文摘· 废水厌氧净化的方法及反应器 该发明针对涉及一种应用污泥床系统进行废 水厌氧净化的方法,包括将废水和任选的循环水从 上流式反应器的下部进水,该上流式反应器主要包 含颗粒生物质,因此在处理中产生沼气,使得到的 气一液一固混合物上行通过,并在三相分离器中将 气体和固体与液体分离,由此产生的厌氧流出物从 分离器的顶部取出。该方法的改进之处包括在分 离器中将固体与液体分离,其中,在气相与液相分 离之上,斜板、斜管或其他的倾斜的内部构件被安 装在三相分离器体中以增加有效的沉淀表面。/ 009—03—04 一种印染丝光废水的处理方法 一种印染丝光废水的处理方法,涉及纺织印 染废水的治理技术领域,特别是对高浓度碱性废 水的治理。该发明将印染丝光废水先经碱水池调 节,形成丝光碱水,泵入水膜除尘器后,再通过喷 雾发生器将丝光碱水以喷雾状态由上向下喷射, 同时将燃煤热电厂的烟气由下而上与水雾进行充 分混合。该发明利用热电厂燃煤产生的酸性烟 气,通过高效喷淋装置使碱性丝光废水和烟气充 分接触混合,达到降低废水到以废 治废,经济效益和环境效益双赢。/14, 23—1】
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