CN102617777A - 一种废弃钻井液用阳离子破胶剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废弃钻井液用阳离子破胶剂及其制备方法，包括阳离子单体和非离子单体，按重量份包括：阳离子单体，20-30份；非离子单体，10-15份；白油，30-40份；络合剂的水溶液，0.5-0.6份；乳化剂，5-10份；油溶性引发剂，0.2份；水，20-40份；所述络合剂的水溶液的浓度为40wt%。

Description

一种废弃钻井液用阳离子破胶剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种废弃钻井液处理工艺，特别是一种废弃钻井液用阳离子破胶剂及其制备方法。

背景技术

絮凝-沉降法是目前各油田处理钻井废弃钻井液常用的方法之一，破胶剂是处理过程中使用的一种重要添加剂，其通过改变钻井泥浆的物理和化学性质破坏钻井泥浆的胶体体系，促使悬浮的细小颗粒聚结成较大的絮凝体，能有效地使废弃泥浆脱稳，絮凝，沉降，从而保护区域生态环境，实现石油工业的可持续发展。

目前，国内外在废弃钻井液和油田废水处理过程中，使用了无机盐类破胶剂如氯化铝，硫酸铝、磷酸铝等、无机混凝剂类破胶剂如聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铁（PFC）等，这些破胶剂在处理油田废水过程中起到了一定的作用，但对于成分复杂、结构稳定的钻井液体系，在使用过程中，表现出了一些不足：（1）最突出的表现为破胶速度慢，破胶率低，出水率低；（2）破胶时絮团小，破胶后固液难以分离，析出水色度、COD等环保指标不合格；（3）处理后，破胶剂对析出水的pH值有影响；（4）研究发现，破胶剂铝盐、铁盐对生物有一定的腐蚀和毒性作用，例如：当水中铝含量在0.1-0.5mg/L时，即可使蛙鱼和草鱼等水生生物死亡。

发明内容

本发明针对现用废弃钻井液破胶剂所存在的问题，提供一种优质高效的阳离子破胶剂，对废弃钻井液中带负电的微粒起电荷中和作用和吸附架桥作用，使体系中的微粒脱稳、絮凝而有助于沉降和过滤脱水，在满足废弃钻井液处理对破胶剂性能需求的同时，也满足国家相关环保标准要求，从而降低钻井作业结束后废弃钻井液处理的难度与成本。

本发明提供了一种废弃钻井液用阳离子破胶剂，按重量份包括：

阳离子单体，20-30份；

非离子单体，10-15份；

白油，30-40份；

络合剂的水溶液，0.5-0.6份；

乳化剂，5-10份；

油溶性引发剂，0.2份；

水，20-40份；

所述络合剂的水溶液的浓度为40wt%。

进一步优选，所述阳离子单体为二甲胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N、N-甲基乙基胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种。

进一步优选，所述非离子单体为醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一种或两种。

进一步优选，所述络合剂为EDTA，EDTA-2Na，氨三乙酸钠、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种或两种。

进一步优选，所述乳化剂为司盘20，司盘80，吐温80中的一种或两种。

进一步优选，所述油溶性引发剂为偶氮二异庚腈，过氧化苯甲酰，叔丁基过氧化氢中的一种或两种。

本发明还提供了一种废弃钻井液用阳离子破胶剂的制备方法，根据上述组分构成和重量份配比，包括，

步骤一：将阳离子单体和非离子单体溶于水中；

步骤二：将步骤一中得到的混合溶液加入到25-35重量份的白油中，并加入络合剂的水溶液，充分搅拌；

步骤三：向步骤二中得到的混合液中加入乳化剂，并用搅拌机搅拌10-15分钟，使之分散乳化，得到均匀稳定的乳液；

步骤四：将油溶性引发剂溶于5重量份的白油中形成乳液引发剂，并将乳液引发剂加入步骤三的乳液中；

步骤五：将步骤四中得到的液体放入三口烧瓶中，通氮气保护，进行50-60℃的水浴加热，加热反应3-5小时，形成胶状物；

步骤六：分别用甲醇、丙酮洗涤步骤五中所得的胶状物，然后离心除去多余液体；

步骤七：将步骤六中除去多余液体的胶状物在50℃条件下烘干、粉碎。

使用本发明所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂，具有如下优点：破胶剂分子量大，在微粒表面的吸附速度加快，破胶速度快，出水率高；破胶后析出水pH、色度、含油量均满足GB8978-1996 《污水综合排放标准》要求；破胶剂具有良好的环保性能，急性生物毒性值EC₅₀≥30000mg/L。

具体实施方式

实施例1：

（1）将24g阳离子单体和10.5g非离子单体溶于30ml水。

（2）将（1）中混合溶液加入到31g白油中，加入0.5g浓度为40wt%的络合剂的水溶液。

（3）加入10g乳化剂，用搅拌机搅拌上述混合液10min，使之分散乳化，得到均匀稳定的乳液。

（4）0.2g油溶性引发剂溶于5g白油作为引发剂加入乳液中。

（5）将（4）中液体放入250ml三口烧瓶中，通氮气保护，放入50℃水浴加热，反应5小时。

（6）分别用甲醇、丙酮洗涤（5）中所得胶状物，然后离心除去多余液体。

（7）除去多余液体的胶状物在50℃条件下烘干、粉碎。

所述阳离子单体为二甲胺，所述非离子单体为醋酸乙烯酯，所述络合剂为EDTA，所述乳化剂为司盘20，所述油溶性引发剂为偶氮二异庚腈。

实施例2：

（1）将20g阳离子单体和11g非离子单体溶于30ml水。

（2）将（1）中混合溶液加入到35g白油中，加入0.6g浓度为40wt%的络合剂的水溶液。

（3）加入10g乳化剂，用搅拌机搅拌上述混合液10min，使之分散乳化，得到均匀稳定的乳液。

（4）0.2g油溶性引发剂溶于5g白油作为引发剂加入乳液中。

（5）将（4）中液体放入250ml三口烧瓶中，通氮气保护，放入60℃水浴加热，反应4小时。

（6）分别用甲醇、丙酮洗涤（5）中所得胶状物，然后离心除去多余液体。

（7）除去多余液体的胶状物在50℃条件下烘干、粉碎。

所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵,所述非离子单体为甲基丙烯酰胺,所述络合剂为氨三乙酸钠,所述乳化剂为司盘80，所述油溶性引发剂为过氧化苯甲酰。

实施例3：

（1）将30g阳离子单体和12.5g非离子单体溶于35ml水。

（2）将（1）中混合溶液加入到35g白油中，加入0.6g浓度为40wt%的络合剂的水溶液。

（3）加入10g乳化剂，用搅拌机搅拌上述混合液10min，使之分散乳化，得到均匀稳定的乳液。

（4）0.2g油溶性引发剂溶于5g白油作为引发剂加入乳液中。

（5）将（4）中液体放入250ml三口烧瓶中，通氮气保护，放入60℃水浴加热，反应3小时。

（6）分别用甲醇、丙酮洗涤（5）中所得胶状物，然后离心除去多余液体。

（7）除去多余液体的胶状物在50℃条件下烘干、粉碎。

所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,所述非离子单体为丙烯酰胺中，所述络合剂为二乙烯三胺五羧酸盐，所述乳化剂为吐温80,所述油溶性引发剂为叔丁基过氧化氢。

实施例性能评价方法

1、相对分子质量测定

一般情况下破胶剂的分子量越大，其破胶絮凝效果越好。但也不能过高，否则对胶体颗粒的捕集和桥连不利。本实验采用乌氏粘度计法来测定聚合物的相对分子质量：首先用标准NaNO₃水溶液将破胶剂溶解，配置成一系列不同浓度（0.1%，0.2%，0.3%，0.4 %，0.5 %等）的溶液，30℃条件下，按照GB12005.1-89测试其特性粘度                                                

。根据特性粘度，按下式计算出破胶剂的相对分子质量：

 

式中：常量 K=37.3×10-3 

      常量 

      M —破胶剂的相对分子质量；

      

—特征粘度。

2、出水率测定

 （1）取10g废弃钻井液，用ZNG型泥浆固相含量测定仪测定废弃钻井液的固相含量

（%）。

（2）取200g钻井泥浆于烧杯中，逐滴加入配制好的质量分数为10％破胶剂溶液20g，并不断搅拌，5秒左右钻井泥浆开始变得更粘稠，随即有较多絮体从中分离出来，并有清液从中析出。将混合物转入250ml离心瓶中，用大容量离心机在3000r/min下离心分离10min，得到清液质量

。

 （3）计算

式中，

—出水率, %；

—钻井泥浆质量, g；

      —离心后出水质量, g；

      —钻井液的固相含量, %。

3、 出水水质分析

3.1 外观

在自然光下目测离心所得清液颜色。

3.2 pH值

采用便携式pH计或pH值试纸测定离心出的清液pH值。

3.3 色度

按照GB/11903-89《水质 色度的测定》要求，测定离心出的清液的色度。

3.4含油率

（1）取离心出的上清液20ml放入100ml锥形瓶中，加入40mL四氯化碳，反复摇匀，加入稀盐酸(1体积浓盐酸+5体积水)溶液酸化至溶液pH≤2，然后加入适量氯化钠，在振荡器中充分振荡30min后，静置，将锥形瓶中液体倒入玻璃分液漏斗中。待溶液分层后，将分液漏斗下层液体经玻璃砂芯漏斗(内有10mm厚度干燥的无水硫酸钠)过滤，流入容量瓶内。用四氯化碳重复多次萃取锥形瓶中溶液，至少萃取3次以上，并用四氯化碳洗涤玻璃砂芯漏斗，一并流入100容量瓶中，最后用四氯化碳定容；

（2）采用OIL480型红外测油仪，以四氯化碳作空白溶液，使用4cm比色皿，测量溶液中的石油类含量（mg/L）。

（3）计算

破胶后，钻井液析出水中石油类的含量C(mg/L)按下式计算：

式中，C₁——测油仪读数，mg/L；

V₀——萃取溶剂定容体积，ml；

D——萃取液稀释倍数；

V₁——所测清夜体积，ml。

3.5 急性生物毒性评价

在98ml蒸馏水(一级)中加入2.0g实施例产品，配制得到2%水溶液，然后按照GB/T 15441-1995《水质 急性毒性的测定 发光细菌法》测定实施例产品溶液的急性生物毒性EC50值。

Claims (10)

1.一种废弃钻井液用阳离子破胶剂，包括阳离子单体和非离子单体，其特征在于，按重量份包括：

阳离子单体，20-30份；

非离子单体，10-15份；

白油，30-40份；

络合剂的水溶液，0.5-0.6份；

乳化剂，5-10份；

油溶性引发剂，0.2份；

水，20-40份；

所述络合剂的水溶液的浓度为40wt%。

2.根据权利要求1所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂，其特征在于，所述阳离子单体为二甲胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N、N-甲基乙基胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂，其特征在于，所述非离子单体为醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂，其特征在于，所述络合剂为EDTA，EDTA-2Na，氨三乙酸钠、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂，其特征在于，所述乳化剂为司盘20，司盘80，吐温80中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂，其特征在于，所述油溶性引发剂为偶氮二异庚腈，过氧化苯甲酰，叔丁基过氧化氢中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂的制备方法，包括，步骤一：将阳离子单体和非离子单体溶于水中；

步骤二：将步骤一中得到的混合溶液加入到25-35重量份的白油中，并加入络合剂的水溶液，充分搅拌；

步骤三：向步骤二中得到的混合液中加入乳化剂，并用搅拌机搅拌10-15分钟，使之分散乳化，得到均匀稳定的乳液；

步骤四：将油溶性引发剂溶于5重量份的白油中形成乳液引发剂，并将乳液引发剂加入步骤三的乳液中；

步骤五：将步骤四中得到的液体放入三口烧瓶中，通氮气保护，进行50-60℃的水浴加热，加热反应3-5小时，形成胶状物；

步骤六：分别用甲醇、丙酮洗涤步骤五中所得的胶状物，然后离心除去多余液体；

步骤七：将步骤六中除去多余液体的胶状物在50℃条件下烘干、粉碎。

8.根据权利要求7所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂的制备方法，其特征在于，所述阳离子单体为二甲胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N、N-甲基乙基胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种。

9.根据权利要求7所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂的制备方法，其特征在于，所述非离子单体为醋酸乙烯酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一种或两种。

10.根据权利要求7所述的废弃钻井液用阳离子破胶剂的制备方法，其特征在于，所述络合剂为EDTA，EDTA-2Na，氨三乙酸钠、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种或两种。