CN105907383A - 一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，所述方法为：对所述水基钻井废水依次进行絮凝沉降处理、脱色处理、离子交换树脂处理后，将处理后的废水配制成钻井液基浆，再加入钻井液添加剂进行钻井液配制，经过处理后配制形成的钻井液具有较好的抗高温性能和耐盐性能，能够满足钻井要求，从而实现水基钻井废水的循环利用，减少对环境污染的压力，同时提高钻井液的重复利用率和降低钻井成本。

Description

一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法
技术领域
本发明涉及钻井废水处理技术领域，具体涉及一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法。
背景技术
钻井废水是产生于整个钻井作业过程中的一种特殊工业废水，常常被认为是泥浆的高倍稀释液和油类的混合物，其中含有石油、重金属盐类、难降解的有机物、泥砂、细菌、病毒等等有毒有害的物质，具有复杂性、多变性、分散性等特点，它是油田废水中一个重要的组成部分。钻井废水呈黑褐色不透明的交替状态，其外观除去石油层后类似酱油色，具有浓烈的刺鼻味和腐臭味。如果钻井废水经过处理可以被循环利用，用来配置钻井液，那么对周围环境，尤其是农作物造成的影响、危害将大大减小，同时又可以减小淡水资源的浪费。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，经过处理后配制形成的钻井液具有较好的抗高温性能和耐盐性能，能够满足钻井要求，从而实现水基钻井废水的循环利用，减少对环境污染的压力，同时提高钻井液的重复利用率和降低钻井成本。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，所述方法为：对所述水基钻井废水依次进行絮凝沉降处理、脱色处理、离子交换树脂处理后，将处理后的废水配制成钻井液基浆，再加入钻井液添加剂进行钻井液配制。
优选的，所述方法的具体步骤包括：
(1)絮凝沉降处理：向所述水基钻井废水中加入絮凝沉降组合物，搅拌均匀后静置，分离下层絮体，得废水A，所述絮凝沉降组合物由重量比例为(800—1200)：(400—800)：1的絮凝剂、聚合氯化铝、非离子聚丙烯酰胺组成；
(2)脱色处理：向步骤(1)所述废水A中加入质量百分数为0.1—0.6％的脱色剂，搅拌均匀后静置，分离下层絮体，得废水B；
(3)离子交换树脂处理：将步骤(2)所得废水B调节pH值至9—10，采用离子交换树脂处理，得废水C，所述离子交换树脂为阳离子交换树脂；
(4)钻井液配制：向步骤(3)所得废水C中加入黄原胶配制成钻井液基浆，再加入钻井液添加剂，搅拌至完全溶解即可，所述钻井液添加剂包括降滤失剂、降粘剂、聚丙烯钾盐、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、氯化钾、氧化钙。
优选的，步骤(1)中，所述絮凝沉降组合物由重量比例为1000：600：1的絮凝剂、聚合氯化铝、非离子聚丙烯酰胺组成。
更为优选的，步骤(1)所述絮凝沉降组合物中，所述絮凝剂为任意一种选自FeCl3、AlCl3、Al2(SO4)3。
更为优选的，步骤(1)中，所述絮凝沉降组合物中，所述絮凝剂为Al2(SO4)3。
优选的，步骤(2)中，所述脱色剂为季胺型有机高分子絮凝剂，所述脱色剂加入的质量百分数为0.5％。
优选的，步骤(4)中，加入所述黄原胶之前，先将所述废水C调节pH值至9—9.5，所述黄原胶的添加量为1.6—1.8g/L。
优选的，步骤(4)中，所述降滤失剂为任意一种选自羧甲基纤维素钠、丙烯磺酸共聚物、聚阴离子纤维素。
更为优选的，步骤(4)中，所述降滤失剂为聚阴离子纤维素。
优选的，步骤(4)中，所述钻井液添加剂中，各组分的添加量分别为降滤失剂14—16g/L、降粘剂8—12g/L、聚丙烯钾盐0.5—1.5g/L、磺化褐煤35—45g/L、磺化酚醛树脂35—45g/L、氯化钾45—55g/L、氯化钙2—4g/L。
本申请技术方案中所用到的所有试剂药品均可来源于市售。
本申请技术方案中，将水基钻井废水依次进行絮凝沉降处理、脱色处理、离子交换树脂处理后，将处理后的废水配制成钻井液基浆，再加入钻井液添加剂进行钻井液配制，经过处理后配制形成的钻井液具有较好的抗高温性能和耐盐性能，能够满足钻井要求，从而实现水基钻井废水的循环利用，减少对环境污染的压力，同时提高钻井液的重复利用率和降低钻井成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本申请技术方案所述的水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，包括有以下步骤：
(1)絮凝沉降处理：向所述水基钻井废水中加入絮凝沉降组合物，搅拌均匀后静置，分离下层絮体，得废水A，所述絮凝沉降组合物由重量比例为(800—1200)：(400—800)：1的絮凝剂、聚合氯化铝、非离子聚丙烯酰胺组成，其中絮凝剂为任意一种选自FeCl3、AlCl3、Al2(SO4)3，优选为Al2(SO4)3；
(2)脱色处理：向步骤(1)所述废水A中加入质量百分数为0.1—0.6％的脱色剂，搅拌均匀后静置，分离下层絮体，得废水B，其中脱色剂为季胺型有机高分子絮凝剂，所述脱色剂加入的质量百分数为0.5％；
(3)离子交换树脂处理：将步骤(2)所得废水B调节pH值至9—10，采用离子交换树脂处理，得废水C，所述离子交换树脂为阳离子交换树脂；
(4)钻井液配制：将所述废水C调节pH值至9—9.5，加入1.6—1.8g/L黄原胶配制成钻井液基浆，再加入钻井液添加剂，搅拌至完全溶解即可，所述钻井液添加剂包括降滤失剂14—16g/L、降粘剂8—12g/L、聚丙烯钾盐0.5—1.5g/L、磺化褐煤35—45g/L、磺化酚醛树脂35—45g/L、氯化钾45—55g/L、氯化钙2—4g/L，其中所述降滤失剂为羧甲基纤维素钠、丙烯磺酸共聚物、聚阴离子纤维素中的一种。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
(1)不同絮凝沉降组合物对水基钻井废水处理的影响实验
常温常压下，分别取相同的水基钻井废水样品4个，编号为A、B、C、D，分别按表1加入絮凝沉降组合物，搅拌5min(100转/分钟)，然后静置30min，观察沉降速度和滤液颜色，具体实验数据和结果如表1。
表1不同絮凝沉降组合物对水基钻井废水的处理结果
从以上数据可以看出，编号A—D的样品中加入絮凝沉降组合物后均有絮体产生，其中Al2(SO4)3与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺复配在同等条件下絮体较多，絮凝较彻底，速度较快，沉降分离后滤液颜色也是最浅的，因此，采用Al2(SO4)3与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺的絮凝沉降组合物为本申请的优选技术方案。
(2)絮凝剂加量对水基钻井废水处理的影响实验
常温常压下，分别取相同的水基钻井废水样品6个，编号1—6，分别按表2加入絮凝沉降组合物，搅拌5min(100转/分钟)，然后静置30min，观察沉降速度和滤液颜色，具体实验数据和结果如表2。
表2絮凝剂加量对水基钻井废水的处理结果
从以上数据可以看出，由重量比例为1000：600：1的Al2(SO4)3、聚合氯化铝、非离子聚丙烯酰胺组成的絮凝沉降组合物，其水相的色度最低，颜色最浅，沉降速度最快，为本申请的优选技术方案。
实施例2
脱色剂加量对水基钻井废水处理的影响实验
常温常压下，分别取相同的经过絮凝沉降处理后的水基钻井废水样品6个，编号a、b、c、d、e、f，分别按表3加入脱色剂，搅拌30min(100转/分钟)，观察滤液颜色，具体实验数据和结果如表3。
表3脱色剂加量对水基钻井废水处理结果
从以上实验数据可以看出，加入脱色剂后，样品色度随着脱色剂加量而减小，滤液颜色随着脱色剂加量而变浅，当脱色剂加到0.5％后处理效果变化趋于缓慢，滤液颜色几乎接近清水，因此脱色剂的加量为0.5％时为本申请的优选技术方案。
实施例3
离子交换树脂对水基钻井废水处理的影响实验
取20cm阳离子交换树脂柱对脱色处理后的水基钻井废水样品进行过柱，色度从32倍变到10倍，出水pH为3，通过原子吸收光谱法测出过柱前后金属离子的吸光度，具体实验数据和结果如表4。
表4离子交换树脂过柱前后金属离子的吸光度
吸光度(Mg) 吸光度(Ca) 吸光度(K) 吸光度(Na)
过柱前 0.5013 1.3621 93.6236 1.9947
过柱后 0.1081 0.4203 1.5520 1.0897
从以上数据分析可得，经过脱色处理后的水基钻井废水样品通过离子交换树脂处理后，其中的金属离子钾、钙、钠、镁的处理效果非常明显。
实施例4
黄原胶加量对钻井液基浆配制的影响实验
分别取6个300mL离子交换处理后的水基钻井废水样品，编号为1—6，另取300mL未经离子交换处理后的水基钻井废水样品，编号为7，常温常压下调节pH到9，按表5加入黄原胶，再分别加入0.16g无水碳酸钠、4g膨润土，搅拌4h，静置，测定结果见表5。
表5黄原胶加量对钻井液基浆配制的影响结果
从以上数据可以看出，配制的钻井液基浆的失水量随黄原胶的加量增加而较少，表观粘度随黄原胶的加量增加而增大，当黄原胶的加量在1.6—1.8g/L的时候效果较佳，失水量最少，粘度相对较大，特别是加量在1.6g/L时，效果最好，为本申请的优选技术方案。
实施例5
(1)降滤失剂种类对钻井液配制的影响实验
分别量取4个相同的300mL配制好的钻井液基浆样品，编号为A、B、C，按表6分别加入降滤失剂，搅拌(1000转/分钟)至其完全溶解，然后分别测其粘度和失水量，具体实验数据见表6。
表6降滤失剂种类对钻井液配制的影响结果
从以上数据可以看出，向钻井液基浆样品中加入降滤失剂后，失水量均有较少，其中降滤失剂聚阴离子纤维素效果最好，API失水量可以达到8.4mL，动切力可达10.2Pa，因此选择降滤失剂聚阴离子纤维素为本申请的优选技术方案。
(2)降滤失剂加量对钻井液配制的影响实验
分别量取6个相同的300mL配制好的钻井液基浆样品，编号为1—6，按表7分别加入降滤失剂，搅拌(1000转/分钟)至其完全溶解，然后分别测其粘度和失水量，具体实验数据见表7。
表7降滤失剂加量对钻井液配制的影响实验结果
从以上数据可以看出，失水量随着降滤失剂的加量增加而较小，表观粘度随着降滤失剂的加量增加而增大，当降滤失剂加量在15g/L时API失水量达到7.2mL，动切力可达13.3Pa，为本申请的优选技术方案。
实施例6
钻井液抗高温性能实验
分别量取5个相同的400mL配制好的钻井液样品，编号为A—E，分别装入老化罐，按表8分别放入不同温度的滚子加热炉，滚动老化16h，取出后高速搅拌5min，然后分别测其粘度和失水量，具体实验数据见表8。
表8钻井液抗温性能实验结果
从以上数据可以看出，本申请配制的钻井液样品在180℃时的API失水量为12.8mL，动切力为12.3Pa，因此，本申请技术方案的钻井液样品在180℃左右也具有很好的抗高温性能。
实施例7
钻井液耐盐性能实验
分别量取4个相同的300mL配制好的钻井液样品，编号为a—d，按表9分别加入不同量的氯化钠，搅拌30min(1000转/分钟)，然后测其失水量，具体实验结果和数据见表9。
从以上数据可以看出，本申请配制的钻井液样品在氯化钠加量为150g/L时API失水量为13.6mL，动切力为6.1Pa，因此，本申请技术方案的钻井液样品在氯化钠加量为150g/L时也具有很好的耐盐性能。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：所述方法为：对所述水基钻井废水依次进行絮凝沉降处理、脱色处理、离子交换树脂处理后，将处理后的废水配制成钻井液基浆，再加入钻井液添加剂进行钻井液配制。
2.根据权利要求1所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤包括：
(1)絮凝沉降处理：向所述水基钻井废水中加入絮凝沉降组合物，搅拌均匀后静置，分离下层絮体，得废水A，所述絮凝沉降组合物由重量比例为(800—1200)：(400—800)：1的絮凝剂、聚合氯化铝、非离子聚丙烯酰胺组成；
(2)脱色处理：向步骤(1)所述废水A中加入质量百分数为0.1—0.6％的脱色剂，搅拌均匀后静置，分离下层絮体，得废水B；
(3)离子交换树脂处理：将步骤(2)所得废水B调节pH值至9—10，采用离子交换树脂处理，得废水C，所述离子交换树脂为阳离子交换树脂；
(4)钻井液配制：向步骤(3)所得废水C中加入黄原胶配制成钻井液基浆，再加入钻井液添加剂，搅拌至完全溶解即可，所述钻井液添加剂包括降滤失剂、降粘剂、聚丙烯钾盐、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、氯化钾、氧化钙。
3.根据权利要求2所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述絮凝沉降组合物由重量比例为1000：600：1的絮凝剂、聚合氯化铝、非离子聚丙烯酰胺组成。
4.根据权利要求2或3所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(1)所述絮凝沉降组合物中，所述絮凝剂为任意一种选自FeCl3、AlCl3、Al2(SO4)3。
5.根据权利要求4所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述絮凝沉降组合物中，所述絮凝剂为Al2(SO4)3。
6.根据权利要求2所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述脱色剂为季胺型有机高分子絮凝剂，所述脱色剂加入的质量百分数为0.5％。
7.根据权利要求2所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(4)中，加入所述黄原胶之前，先将所述废水C调节pH值至9—9.5，所述黄原胶的添加量为1.6—1.8g/L。
8.根据权利要求2所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述降滤失剂为任意一种选自羧甲基纤维素钠、丙烯磺酸共聚物、聚阴离子纤维素。
9.根据权利要求8所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述降滤失剂为聚阴离子纤维素。
10.根据权利要求2所述的一种水基钻井废水处理后再配制钻井液的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述钻井液添加剂中，各组分的添加量分别为降滤失剂14—16g/L、降粘剂8—12g/L、聚丙烯钾盐0.5—1.5g/L、磺化褐煤35—45g/L、磺化酚醛树脂35—45g/L、氯化钾45—55g/L、氯化钙2—4g/L。
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