CN107881025B - 一种油基钻屑清洗剂及其清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油基钻屑清洗领域，特别涉及一种油基钻屑清洗剂及其清洗方法，所述油基钻屑清洗剂包括环氧丙烷类或环氧乙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂、短链醇、硅酸钠、除硅酸钠以外的钠盐以及水。本发明提供一种除油效率高，操作方便、成本低且可重复使用的油基钻屑清洗剂及其清洗方法。
Description
技术领域
本发明属于油基钻屑清洗领域，特别涉及一种油基钻屑清洗剂及其清洗方法。
背景技术
随着油气勘探开发的不断发展，油基钻井液因其具有良好的润滑性、利于深井井壁固定、适合高温环境及复杂地形而得到快速发展且使用规模逐渐扩大。油基钻井液以油为连续相，通常由大量的柴油或矿物油、乳化剂等化学药剂以及黏土组成，在使用油基钻井液作业时，由钻井液和岩屑组成的油基钻井岩屑(简称油基钻屑)不断地被钻井器械从岩层输送至地面。大量油基钻屑的处理成为了一个巨大的环保难题。油基钻屑因含油类、重金属、有机物等污染物，矿物油含量超过20％，隶属于危险固体废物，进入自然环境将导致严重的土壤和地下水污染，对生态环境造成严重的破坏，并且直接对人类的健康产生危害，而高含油率钻屑因残油率更高、毒性更大以及危害更严重，其处理与处置问题则更迫切需要解决。
为了适应越来越严格的环保要求，降低处理成本，近年来出现了焚烧法、热解吸法、生物法、地层回注技术等方法处理油基钻屑。焚烧法和热解吸法对设备的要求高，处理成本也较高，且焚烧法产生的二次污染严重。生物法处理时间长、占地面积大，且生物降解油基钻屑浪费了大量的石油资源。地层回注法对地层的要求非常严格，易污染土壤，存在较大环境隐患，且回注的油基钻屑中的油类物质无法回收，造成资源浪费。化学清洗法因其处理条件温和，操作简单且对钻屑的除油率较高等优势，在国内外油田化学环保应用技术领域已得到广泛应用。但是化学清洗剂对油基钻屑的选择适配性较差又限制了其发展。
因此，基于这些问题，提供一种除油效率高，操作方便、成本低且可重复使用的油基钻屑清洗剂及其清洗方法具有重要的现实意义。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种除油效率高，操作方便、成本低且可重复使用的油基钻屑清洗剂及其清洗方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种油基钻屑清洗剂，所述油基钻屑清洗剂包括环氧丙烷类或环氧乙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂、短链醇、硅酸钠、除硅酸钠以外的钠盐或钾盐以及水。
本发明还可以采用以下技术方案：
在上述的油基钻屑清洗剂中，进一步的，所述油基钻屑清洗剂的环氧乙烷类或环氧丙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂、短链醇、硅酸钠、除硅酸钠以外的钠盐或钾盐和水按质量配比分别为：0.1-0.5份、1-5份、2-5份、1-5份、1-5份和80.5-94.9份。
在上述的油基钻屑清洗剂中，进一步的，所述环氧丙烷类或环氧乙烷类的非离子表面活性剂为聚乙二醇对异辛基苯基醚或吐温-80。
在上述的油基钻屑清洗剂中，进一步的，所述硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
在上述的油基钻屑清洗剂中，进一步的，所述短链醇为乙醇、丙醇、丁醇和戊醇的一种或多种。
在上述的油基钻屑清洗剂中，进一步的，所述除硅酸钠以外的钠盐或钾盐为氯化钠、硫酸钠、氯化钾和硫酸钾的一种或多种。
一种油基钻屑清洗方法，所述油基钻屑清洗方法使用了上述任一项所述的油基钻屑清洗剂，所述油基钻屑清洗方法还包括以下步骤：
步骤一：将权利要求1-6任一项所述的油基钻屑清洗剂与钻屑按质量比为0.5：1－4：1进行混合，进行机械搅拌10－30min，搅拌速度为100－500rpm；
步骤二：对油基钻屑进行固液分离，离心加速度为400－4000g，离心时间5－20min，从油基钻屑中分离出钻屑。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明按照本发明得到的油基钻屑用清洗剂，具有优异的除油效果，处理后的油基钻屑残油含量可降至0.1％-0.05％。
2、本发明油基钻屑清洗剂具有除油效率高、操作简单、清洗剂可重复使用和处理成本低等特点。
3、本发明采用环氧乙烷类或环氧丙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂进行复配，具有很好复配性能，强化了清洗剂的乳化和增溶的作用。
4、本发明引入了硅酸钠，有效了降低了油基钻屑的黏度和加速油基钻屑表面乳化。
5、本发明在进行清洗时，当油基钻屑清洗剂与钻屑按质量比为0.5：1－4：1，机械搅拌10－30min，搅拌速度100－500rpm，离心加速度400－4000g，离心时间5－20min时，效果最优。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：
以下列举5个实施例以及2个对比实施例用于说明本发明的效果，但本发明的要求范围并非仅限于此。
实施例1
在90份水中加入1份氯化钠和1.75份硅酸钠，搅拌至完全溶解；然后加入5份正丁醇，搅拌至溶解，再加入2份十二烷基硫酸钠，搅拌至溶解；最后加入0.25份聚乙二醇对异辛基苯基醚，搅拌至溶解制得油基钻屑清洗剂。
在配备搅拌器的搅拌罐中，加入20kg油基钻屑清洗剂，在搅拌速度为200rpm条件下，加入10kg油基钻屑，搅拌混合20min，在离心机(相对离心力800g，离心时间5min)离心分离后，得到低残油的钻屑和含基础油的油基清洗剂。含基础油的油基清洗剂可以通过破乳分离手段(如加入破乳剂后进行气浮分离)，回收油基清洗剂。
实施例2
在90.5份水中加入2份氯化钠和2份硅酸钠，搅拌至完全溶解；然后加入3份乙醇，搅拌至溶解，再加入2份十二烷基苯磺酸钠，搅拌至溶解；最后加入0.5份吐温-80，搅拌至溶解制得油基钻屑清洗剂。
在配备搅拌器的搅拌罐中，加入20kg油基钻屑清洗剂，在搅拌速度为500rpm条件下，加入40kg油基钻屑，搅拌混合30min，在离心机(相对离心力4000g，离心时间5min)离心分离后，得到低残油的钻屑和含基础油的油基清洗剂。含基础油的油基清洗剂可以通过破乳分离手段(如加入破乳剂后进行气浮分离)，回收油基清洗剂。
实施例3
在93.7份水中加入1份硫酸钠和2份硅酸钠，搅拌至完全溶解；然后加入2份戊醇，搅拌至溶解，再加入1份十二烷基苯磺酸钠，搅拌至溶解；最后加入0.3份聚乙二醇对异辛基苯基醚，搅拌至溶解制得油基钻屑清洗剂。
在配备搅拌器的搅拌罐中，加入20kg油基钻屑清洗剂，在搅拌速度为100rpm条件下，加入5kg油基钻屑，搅拌混合10min，在离心机(相对离心力400g，离心时间20min)离心分离后，得到低残油的钻屑和含基础油的油基清洗剂。含基础油的油基清洗剂可以通过破乳分离手段(如加入破乳剂后进行气浮分离)，回收油基清洗剂。
实施例4
在94.9份水中加入1份硫酸钾和1份硅酸钠，搅拌至完全溶解；然后加入2份戊醇，搅拌至溶解，再加入1份十二烷基苯磺酸钠，搅拌至溶解；最后加入0.1份聚乙二醇对异辛基苯基醚，搅拌至溶解制得油基钻屑清洗剂。
使用方法与实施1相同。
实施例5
在80.5份水中加入3份氯化钾、2份硫酸钠和5份硅酸钠，搅拌至完全溶解；然后加入4.2份丙醇，搅拌至溶解，再加入5份十二烷基硫酸钠，搅拌至溶解；最后加入0.3份吐温80，搅拌至溶解制得油基钻屑清洗剂。
使用方法与实施例2相同。
首先，本发明采用环氧乙烷类或环氧丙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂进行复配，具有很好复配性能，强化了清洗剂的乳化和增溶的作用。
同时，本发明引入了硅酸钠，有效了降低了油基钻屑的黏度和加速油基钻屑表面乳化。
进一步的，本发明增加了链链醇可改善油基钻屑的分散性能，提高表面活性剂的可及度。
最后，本发明通过加入钠盐或钾盐主要是强化破乳和增溶作用，因此本发明中各组分进行复配，形成“协同清洗”作用。
对比例1
在85.7份水中加入5份氯化钠，搅拌至完全溶解；然后加入4份丙醇，搅拌至溶解，再加入5份十二烷基硫酸钠，搅拌至溶解；最后加入0.3份吐温80，搅拌至溶解制得油基钻屑清洗剂。
使用方法与实施例2相同，仅各组分物质的和用量不同。
对比例2
在85.5份水中加入5份氯化钾和0.3份硅酸钠，搅拌至完全溶解；然后加入4份丙醇，搅拌至溶解，再加入5份十二烷基硫酸钠，搅拌至溶解；最后加入0.2份聚乙二醇对异辛基苯基醚，搅拌至溶解制得油基钻屑清洗剂。
使用方法与实施例2相同，仅各组分物质的和用量不同。
以上5个实施例以及2个对比实施例的油基钻屑清洗剂清洗效果在表1中列出，其中采用石油醚为萃取剂，通过索氏抽提差量法测油基钻屑的含油率。
表1油基钻屑清洗剂清洗效果
由实施例1至实施例5可知，采用本发明的技术方案，可以使处理后的含油率将至0.1％-0.05％，较现有技术的1％有明显的提高，这是由于本发明采用环氧乙烷类或环氧丙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂进行复配，具有很好复配性能，强化了清洗剂的乳化和增溶的作用。
由对比实施例1-对比实施例2可知，不加入硅酸钠以及加入少量硅酸钠的效果明显不如本发明的效果。这是由于引入了硅酸钠，有效了降低了油基钻屑的黏度和加速油基钻屑表面乳化。
由表1可知，本发明按照本发明得到的油基钻屑用清洗剂，具有优异的除油效果，处理后的油基钻屑残油含量可降至0.1％-0.05％。本发明油基钻屑清洗剂具有除油效率高、操作简单、清洗剂可重复使用和处理成本低等特点。
总之，本发明油基钻屑清洗剂具有优良的除油效果，满足GB4914-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限制》的油含量小于1％的要求。本发明油基钻屑清洗剂的清洗效果优良，操作简单，成本较低且可重复使用，符合可持续发展要求。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种油基钻屑清洗剂，其特征在于：所述油基钻屑清洗剂包括环氧丙烷类或环氧乙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂、短链醇、硅酸钠、除硅酸钠以外的钠盐或钾盐以及水，所述油基钻屑清洗剂的环氧乙烷类或环氧丙烷类的非离子表面活性剂、硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂、短链醇、硅酸钠、除硅酸钠以外的钠盐或钾盐和水按质量配比分别为：0.1-0.5份、1-5份、2-5份、1-5份、1-5份和80.5-94.9份。
2.根据权利要求1所述的油基钻屑清洗剂，其特征在于：所述环氧丙烷类或环氧乙烷类的非离子表面活性剂为聚乙二醇对异辛基苯基醚或吐温-80。
3.根据权利要求1所述的油基钻屑清洗剂，其特征在于：所述硫酸盐类或磺酸盐类的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
4.根据权利要求1所述的油基钻屑清洗剂，其特征在于：所述短链醇为乙醇、丙醇、丁醇和戊醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的油基钻屑清洗剂，其特征在于：所述除硅酸钠以外的钠盐或钾盐为氯化钠、硫酸钠、氯化钾和硫酸钾的一种或多种。
6.一种油基钻屑清洗方法，其特征在于：所述油基钻屑清洗方法使用了权利要求1-5任一项所述的油基钻屑清洗剂，所述油基钻屑清洗方法还包括以下步骤：
步骤一：将权利要求1-5任一项所述的油基钻屑清洗剂与钻屑按质量比为0.5：1－4：1进行混合，进行机械搅拌10－30min，搅拌速度为100－500rpm；
步骤二：对油基钻屑进行固液分离，离心加速度为400－4000g，离心时间5－20min，从油基钻屑中分离出钻屑。
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