CN113683170B - 海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂,由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂按比例复配组成；低价无机絮凝剂重量份数为0.5至2，低阳离子度有机絮凝剂重量份数为0.01至1；该选择性脱稳絮凝复合体系中的低价无机絮凝剂和低阳离子度有机絮凝剂具有协同增效作用，可实现钻井液高效破胶、脱稳及选择性絮凝；使用中的处理工艺通过选择性脱稳絮凝的使用，使油田高含膨润土废弃钻井液固液分离脱液率可达60至90%，分离液相不含高价离子，易于回用，有效实现海上高含膨润土废弃钻井液的减量化与资源化。
Description
技术领域
本发明涉及海上油气田废弃物处理技术，尤其涉及一种海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂。
背景技术
随着国家环境保护法律法规的不断完善，海上油田钻完井废弃物的排放标准逐年提高，部分海域已要求严格的钻井废弃物“零排放”。但是，海上平台空间受限、距离陆地较远，废弃钻井液大量积累，其现场处置一直是海上油田的一项重大难题。固液分离作为一种有效的废弃钻井液减量化处置方式，是目前海上油田废弃钻井液处理的主要技术手段。
然而，海上油田使用的钻井液体系性能参数要求高、处理剂种类多而复杂，且在钻井过程中，由于井底岩屑的积累和泥页岩等劣质土的水化分散，钻井液的固相含量、膨润土当量越来越高。在钻井液中高聚物的吸附、护胶作用下，会形成稳定的胶体体系，产生的废弃钻井液难以脱稳回收利用，大幅增加处置难度及成本。当前针对高含膨润土的废弃泥浆的固液分离技术主要存在以下问题：①一般需要先稀释到絮凝剂最高絮凝量，造成工艺复杂、处理效率低等问题；②废弃钻井液胶体稳定性强，破胶效果差，回收效率低，机械分离后水质差，杂质较多；③废弃钻井液膨润土含量高，其平均粒径小（0.2μm-4μm），絮凝难度高，脱稳絮凝剂加量高；④大量高价金属离子的使用，污染液相，难以回用。因此，需要对海上油田钻完井废弃物的排放技术进行开发研究。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂，克服目前脱稳絮凝剂难以有效应对海上高含膨润土聚合物钻井液破胶脱稳、絮凝分离的技术难题。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂，其由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂按比例复配组成；该低价无机絮凝剂的重量份数为0.5至2，低阳离子度有机絮凝剂的重量份数为0.01至1。
前述的海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂，其中，所述低价无机絮凝剂为氯化钙或者氯化镁；所述低阳离子度有机絮凝剂为质量浓度为10 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、20 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、30 wt%阳离子度聚丙烯酰胺中的一种。
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其包括以下步骤：
第一步：酸化破胶，在废弃钻井液中加入酸液，调节体系pH值为酸性，使废弃钻井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂，高速搅拌一定时间后，调至低速继续搅拌一定时间；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，完成固液分离，固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离后的液相直接用于本井钻井液的配制，实现废弃钻井液回收利用。
前述的海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其中，所述复合脱稳絮凝剂是由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂按比例复配组成；该低价无机絮凝剂的重量份数为0.5至2，低阳离子度有机絮凝剂的重量份数为0.01至1；所述低价无机絮凝剂为氯化钙或者氯化镁；所述低阳离子度有机絮凝剂为质量浓度为10 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、20 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、30 wt%阳离子度聚丙烯酰胺中的一种。
前述的海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其中，所述酸液为柠檬酸，调节体系酸性pH为3至4；程控高速搅拌速率为450r/min，程控高速搅拌时间为1至3min；程控低速搅拌速率为50r/min，程控低速搅拌时间为1至5min；离心转速为5000r/min，离心时间为3至10min。
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的有益效果，本发明的选择性脱稳絮凝复合体系由低价无机絮凝剂、低阳离子度的有机絮凝剂组成，具有协同增效作用，可实现钻井液高效破胶、脱稳及选择性絮凝；本发明选择性脱稳絮凝使用中的配套处理工艺，包括酸化破胶、无机凝聚、有机絮凝、程控混凝、离心分离等工序，通过选择性脱稳絮凝处理，使油田高含膨润土废弃钻井液固液分离脱液率可达60至90%，分离的液相不含高价离子，易于回用，有效实现海上高含膨润土废弃钻井液的减量化与资源化。
具体实施方式
对本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的制备及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例详细的说明如下：
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂，其由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂按比例复配组成；该低价无机絮凝剂的重量份数为0.5至2，低阳离子度有机絮凝剂的重量份数为0.01至1。
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂，其中，所述低价无机絮凝剂为氯化钙或者氯化镁；所述低阳离子度有机絮凝剂为质量浓度为10 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、20 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、30 wt%阳离子度聚丙烯酰胺中的一种。
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其包括以下步骤：
第一步：酸化破胶，在废弃钻井液中加入酸液，调节体系pH值为酸性，使废弃钻井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂，高速搅拌一定时间后，调至低速继续搅拌一定时间；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，完成固液分离，固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离后的液相直接用于本井钻井液的配制，实现废弃钻井液回收利用。
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其中：所述复合脱稳絮凝剂是由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂按比例复配组成；该低价无机絮凝剂的重量份数为0.5至2，低阳离子度有机絮凝剂的重量份数为0.01至1；所述低价无机絮凝剂为氯化钙或者氯化镁；所述低阳离子度有机絮凝剂为质量浓度为10 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、20 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、30 wt%阳离子度聚丙烯酰胺中的一种。所述酸液为柠檬酸，调节体系酸性pH为3至4；程控高速搅拌速率为450r/min，程控高速搅拌时间为1至3min；程控低速搅拌速率为50r/min，程控低速搅拌时间为1至5min；离心转速为5000r/min，离心时间为3至10min。
以下实施例中，废弃钻井液1#（膨润土当量达99.75kg/m3）与废弃钻井液2#（膨润土当量达42.75kg/m3）均取自渤海油田。
实施例1：
第一步：针对废弃钻井液1#，采用1 mol/L的柠檬酸调整废弃钻井液pH为3，使该井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂；该复合脱稳絮凝剂由重量份数为2的氯化钙、重量份数为1的阳离子聚丙烯酰胺（30 wt%阳离子度）复配组成；
先高速搅拌2min后，调至低速继续搅拌3min；高速搅拌速度为450r/min，低速搅拌速度为50r/min；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，在5000 r/min下离心3min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率达66%。
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于1#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
实施例2：
第一步：针对废弃钻井液1#，采用1 mol/L的柠檬酸调整废弃钻井液pH为4，使该井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂；该复合脱稳絮凝剂由重量份数为1的氯化钙、重量份数为0.03 的阳离子聚丙烯酰胺（30wt%阳离子度）复配组成；
先在450r/min的速度下搅拌2min，再在50r/min的速度下搅拌1min；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，在5000 r/min下离心10min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率达64%。
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于1#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
实施例3：
第一步：针对废弃钻井液1#，采用1 mol/L的柠檬酸调整废弃钻井液pH为4，使该井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂；该复合脱稳絮凝剂由重量份数为1.5的氯化镁、重量份数为0.03 的阳离子聚丙烯酰胺（10 wt%阳离子度）复配组成；
先在450r/min的转速下搅拌2min，再在50r/min的转速下搅拌1min；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，在5000 r/min下离心10min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率达64%。
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于1#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
实施例4：
第一步：针对废弃钻井液2#，采用1 mol/L的柠檬酸调整废弃钻井液pH为4，使该井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂；该复合脱稳絮凝剂由重量份数为1.5的氯化钙、重量份数为0.01的阳离子聚丙烯酰胺（30 wt%阳离子度）复配组成；
先在450r/min的转速下搅拌2min，再在50r/min的转速下搅拌5min；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，在5000 r/min下离心10min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率达84%；
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于2#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
实施例5：
第一步：针对废弃钻井液2#，采用1 mol/L的柠檬酸调整废弃钻井液pH为3，使该井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂；该复合脱稳絮凝剂由重量份数为0.9 的氯化钙、重量份数为0.03的阳离子聚丙烯酰胺（30 wt%阳离子度）复配组成；
先在450r/min的转速下搅拌2min，再在50r/min的转速下搅拌3min；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，在5000 r/min下离心3min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率达90%；
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于2#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
实施例6：
第一步：针对废弃钻井液2#，采用1 mol/L的柠檬酸调整废弃钻井液pH为4，使该井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂；该复合脱稳絮凝剂由重量份数为1.5 的氯化钙、重量份数为0.01的阳离子聚丙烯酰胺（30 wt%阳离子度）复配组成；
先在450r/min的转速下搅拌2min，再在50r/min的转速下搅拌5min；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，在5000 r/min下离心10min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率达75%；
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于2#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
对比例1：
针对废弃钻井液1#，不经酸化破胶处理，直接加入由重量份数为1.5的氯化钙和重量份数为0.03 的阳离子聚丙烯酰胺（30 wt%阳离子度）复配成的复合脱稳絮凝剂，进行程控混凝，程控混凝条件为450r/min下搅拌2min，50r/min搅拌3min；最后在5000 r/min下离心3min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率为50%。
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于1#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
对比例2：
针对废弃钻井液1#，不经酸化破胶处理，直接加入由重量份数为1的氯化铝和重量份数为0.03的 阳离子聚丙烯酰胺（20 wt%阳离子度）复配成的脱稳絮凝剂，进行程控混凝，程控混凝条件为450r/min下搅拌2min，50r/min搅拌3min；最后在5000 r/min下离心3min，完成该废弃钻井液的固液分离，脱液率为49%。
固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离的液相直接用于1#钻井液的配制，完成废弃钻井液的处理。
由实施例1至3可看出，对于膨润土当量极高的废弃钻井液1#，本发明的复合脱稳絮凝剂及使用方法中的处理工艺可实现废弃钻井液脱液率达64%至66%，且均使用二价无机盐作为无机絮凝剂，回收液相不含常规无机絮凝剂中的铝、铁等高价离子，利于回收配浆使用；由实施例4至6可看出，对于膨润土当量较高的废弃钻井液2#，本发明的复合脱稳絮凝剂及处理工艺可实现废弃钻井液脱液率达75%至90%,回收液相不含高价离子；由对比例1和2可看出，不经酸化破胶处理，或使用高价无机絮凝剂，高膨润土当量的废弃钻井液处理后的脱液率低于50%。因此，本发明的复合脱稳絮凝剂及处理工艺可有效实现海上高含膨润土废弃钻井液的固液分离。
本实施例中未将进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。
本发明海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂及其使用方法的优点是：本发明的脱稳絮凝复合体系由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂组成，低价态金属离子和低阳离子度聚合物保证了该复合脱稳絮凝体系能有效对水化不充分、低负电荷的劣质黏土进行脱稳絮凝，而保留高分散、强负电性的优质黏土颗粒；劣质黏土荷电量低，易被复合絮凝剂脱稳絮凝；优质黏土颗粒电负性强，低价态金属离子和低阳离子度聚合物无法完全中和而形成脱稳，从而形成选择性絮凝；通过酸化预处理，氢离子造成黏土颗粒聚结，初步破坏钻井液胶体稳定性，达到初步凝聚、脱水的效果，便于后期处理；再协同低速、高速分阶段程控混凝方法，可充分发挥复合絮凝体系效果且不破坏絮体；利用可控的离心分离手段，便于选择性絮凝的劣质固相分离，含有优质黏土的液相回用配浆，有效实现海上高含膨润土废弃钻井液的减量化与资源化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂，其特征在于，其由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂按比例复配组成；该低价无机絮凝剂的重量份数为0.5至2，低阳离子度有机絮凝剂的重量份数为0.01至1；所述低价无机絮凝剂为氯化钙或者氯化镁；所述低阳离子度有机絮凝剂为质量浓度为10 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、20 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、30 wt%阳离子度聚丙烯酰胺中的一种。
2.一种如权利要求1所述的海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：酸化破胶，在废弃钻井液中加入酸液，调节体系pH值为酸性，使废弃钻井液初步凝聚、脱水；
第二步：程控混凝，将经过酸化的废弃钻井液导入程控混凝装置，在高速搅拌下加入复合脱稳絮凝剂，高速搅拌一定时间后，调至低速继续搅拌一定时间；
第三步：离心分离，将经过程控混凝的废弃钻井液导入离心机，完成固液分离，固相回收上岸，集中进行资源化处理；分离后的液相直接用于本井钻井液的配制，实现废弃钻井液回收利用。
3.根据权利要求2所述的海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其特征在于，所述复合脱稳絮凝剂是由低价无机絮凝剂、低阳离子度有机絮凝剂按比例复配组成；该低价无机絮凝剂的重量份数为0.5至2，低阳离子度有机絮凝剂的重量份数为0.01至1；所述低价无机絮凝剂为氯化钙或者氯化镁；所述低阳离子度有机絮凝剂为质量浓度为10 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、20 wt%阳离子度聚丙烯酰胺、30 wt%阳离子度聚丙烯酰胺中的一种。
4.根据权利要求2所述的海上高含膨润土废弃钻井液复合脱稳絮凝剂的使用方法，其特征在于，所述酸液为柠檬酸，调节体系酸性pH为3至4；程控高速搅拌速率为450r/min，程控高速搅拌时间为1至3min；程控低速搅拌速率为50r/min，程控低速搅拌时间为1至5min；离心转速为5000r/min，离心时间为3至10min。
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