一種環保泥漿大分子斷裂劑及其制備方法與應用與流程

文檔序號:18167304發布日期:2019-07-13 09:42

本發明屬于廢棄鉆井液處理技術領域,具體涉及一種環保泥漿大分子斷裂劑及其制備方法與應用。



背景技術:

鉆井廢棄液是油氣田開發過程中主要的污染源之一,是一種含粘土、加重材料、各種化學處理劑、污水、污油及鉆屑的多相穩態膠體懸浮體系,其主要包括鉆屑(或稱巖屑)、鉆井廢水(設備沖洗、圓井溢出、跑冒滴漏等液體)、廢棄鉆井液(鉆井過程中替換排放、鉆屑攜帶、各階段固井后頂替、完井后循環罐內等鉆井過程中不再參與井下循環的鉆井液)。

隨著鉆井深度增加和難度加大,鉆井液中加入的化學添加劑的種類和數量也越來越多,使得其廢棄物的成分也變得越來越復雜。鉆井廢棄液危害環境的主要成分是烴類、鹽類、各種聚合物、某些金屬離子及重晶石中的雜質,將對土壤、地表和地下水產生污染,對環境造成影響和破壞,直接或間接對動植物及人類健康產生危害,所以對廢棄鉆井液的無害化處理日益受到重視。

由于鉆井泥漿中加入了大量護膠劑、聚合物等大分子物質,使得鉆井廢棄液普遍具有良好的膠體穩定性,致使其粘度較大,出現鉆井液廢棄物粘稠物質的穩定性問題。國內常用無機酸、強氧化劑、高價金屬鹽等無機類以及磺酸、檸檬酸、草酸等有機類對鉆井廢棄液進行處理,其存在反應時間長、殘留物多、沒有實現工業化應用、大分子不能完全實現降解等問題。因此,在目前國家大力提倡綠色環保,節能減排的環境下,急需研發一種環保的泥漿大分子斷裂劑,這對于研究鉆井廢棄液的大分子斷裂、破膠以及降解處理有著極其重要的意義,廢棄鉆井液實現固液分離后有利于其后續的循環利用處理。



技術實現要素:

針對現有技術的缺陷,本發明提供一種環保泥漿大分子斷裂劑及其制備方法與應用,所述斷裂劑能夠在2h內將油氣田鉆井廢棄殘液徹底水化,完全降解,使其粘度小于5mPa?s。

為了解決上述技術問題,本發明采用的技術方案是:

一種環保泥漿大分子斷裂劑,按照重量份100份計,由以下重量份的原料組成:過氧化物25-45份、助溶劑1-5份,激活劑10-25份,降解劑15-28份,聚磷硫酸鐵0.5-5份、偏鋁酸鈉0.3-3份,其余為水;

其中,所述激活劑由醋酸錳20-35份、醋酸鋅10-20份、乙酸亞鐵10-20份、辛酸亞錫15-25份中的至少兩種,與油酸鎳25-60份混合組成。

優選地,按照重量份100份計,所述降解劑由以下重量份的原料組成:異丙醇10-25份、表面活性劑5-10份、磺酸5-20份、過硫酸鉀30-50份、水18-23份。

優選地,所述表面活性劑為木質素磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基二甲基甜菜堿中任意兩種。

優選地,所述過氧化物由過氧化鈉25-30份、過氧化氫25-35份、過硫酸鈉10-20份中的至少兩種,與過氧化鉀30-50份組成。

優選地,所述助溶劑為異辛醇、苯甲酸鈉、乙酰胺中的任意一種或任意兩種。

所述環保泥漿大分子斷裂劑的制備方法,包含以下步驟:按照重量份稱取所述斷裂劑中的各原料,將水加熱至30-40℃,在攪拌狀態下,將其中依次加入助溶劑、過氧化物反應1h,然后升溫至50℃,再依次加入激活劑、降解劑,反應1h,最后加入聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉,反應30-60min,即可。

優選地,所述環保泥漿大分子斷裂劑的制備方法,包含以下步驟:

(1)制備降解劑:按照重量份稱取降解劑的各原料,將降解劑中的水升溫至30℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入異丙醇、表面活性劑,然后升溫至40℃,反應0.5-1h,再向其中加入磺酸、過硫酸鉀,反應1-2h,即得降解劑;

(2)制備斷裂劑:按照重量份稱取所述斷裂劑的各原料,將斷裂劑中的水加熱至30-40℃,在攪拌狀態下,將其中依次加入助溶劑、過氧化物反應1h,然后升溫至50℃,再依次加入激活劑、降解劑,反應1h,最后加入聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉,反應30-60min,即可。

所述斷裂劑在油氣田鉆井廢棄液處理中的應用,具體為:將所述斷裂劑加入油氣田鉆井廢棄液中,所述斷裂劑的加入量為鉆井廢棄液總重量的0.05%-0.2%。

本發明中所述任意兩種是指任意配比的兩種。

本發明的優點:

本發明制備的斷裂劑能夠在2h內將油氣田鉆井廢棄殘液徹底水化,完全降解,使其粘度小于5mPa?s,能夠解決傳統化學處理中鉆井液廢棄物粘稠物質的穩定性問題,使包裹在泥漿中的固相顆粒及懸浮物失穩,快速實現固相、水及油類完全分離。且該斷裂劑無生物毒性、可生物降解,屬于環保型產品。降解水化后的廢棄鉆井液可以繼續進行后續循環利用處理,有利于節能減排和保護環境。

具體實施方式

實施例1

1. 一種環保泥漿大分子斷裂劑,按照重量份100份計,由以下重量份的原料組成:過氧化物25份、助溶劑4份,激活劑20份,降解劑28份,聚磷硫酸鐵0.5份、偏鋁酸鈉3份,水19.5份;

其中,所述激活劑由醋酸錳、醋酸鋅、油酸鎳按照質量比35:15:50混合組成;

所述降解劑由異丙醇、表面活性劑、磺酸、過硫酸鉀、水按照質量比25:10:15:30:20組成,所述表面活性劑由木質素磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉按照質量比1:1混合組成;

所述過氧化物由過氧化氫、過硫酸鈉、過氧化鉀按照質量比35:20:45混合組成;

所述助溶劑為異辛醇;

2. 所述環保泥漿大分子斷裂劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)制備降解劑:按照重量份稱取降解劑的各原料,將水升溫至30℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入異丙醇、表面活性劑,然后升溫至40℃,反應0.5h,再向其中加入磺酸、過硫酸鉀,反應2h,即得降解劑;

(2)制備斷裂劑:按照重量份稱取所述斷裂劑的各原料,將水加熱至30℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入助溶劑、過氧化物反應1h,然后升溫至50℃,再依次加入激活劑、降解劑,反應1h,最后加入聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉,反應60min,即可。

實施例2

1. 一種環保泥漿大分子斷裂劑,按照重量份100份計,由以下重量份的原料組成:過氧化物30份、助溶劑5份,激活劑25份,降解劑15份,聚磷硫酸鐵5份、偏鋁酸鈉0.3份,水19.7份;

其中,所述激活劑由醋酸鋅、乙酸亞鐵、油酸鎳按照質量比20:20:60混合組成;

所述降解劑由異丙醇、表面活性劑、磺酸、過硫酸鉀、水按照質量比20:7:20:35:18組成;所述表面活性劑由木質素磺酸鈉、十四烷基二甲基甜菜堿按照質量比4:3混合組成;

所述過氧化物由過氧化鈉、過硫酸鈉、過氧化鉀按照質量比30:20:50混合組成;

所述助溶劑為苯甲酸鈉;

2. 所述環保泥漿大分子斷裂劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)制備降解劑:按照重量份稱取降解劑的各原料,將水升溫至30℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入異丙醇、表面活性劑,然后升溫至40℃,反應1h,再向其中加入磺酸、過硫酸鉀,反應1.5h,即得降解劑;

(2)制備斷裂劑:按照重量份稱取所述斷裂劑的各原料,將水加熱至35℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入助溶劑、過氧化物反應1h,然后升溫至50℃,再依次加入激活劑、降解劑,反應1h,最后加入聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉,反應45min,即可。

實施例3

1. 一種環保泥漿大分子斷裂劑,按照重量份100份計,由以下重量份的原料組成:過氧化物35份、助溶劑3份,激活劑12份,降解劑25份,聚磷硫酸鐵1份、偏鋁酸鈉2份,水22份;

其中,所述激活劑由醋酸錳、乙酸亞鐵、辛酸亞錫、油酸鎳按照質量比20:20:25:35混合組成;

所述降解劑由異丙醇、表面活性劑、磺酸、過硫酸鉀、水按照質量比15:8:18:40:19組成;所述表面活性劑由十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基二甲基甜菜堿按照質量比3:1混合組成;

所述過氧化物由過氧化鈉、過氧化氫、過氧化鉀按照質量比30:35:35混合組成;

所述助溶劑為乙酰胺;

2. 所述環保泥漿大分子斷裂劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)制備降解劑:按照重量份稱取降解劑的各原料,將水升溫至30℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入異丙醇、表面活性劑,然后升溫至40℃,反應0.5h,再向其中加入磺酸、過硫酸鉀,反應2h,即得降解劑;

(2)制備斷裂劑:按照重量份稱取所述斷裂劑的各原料,將水加熱至40℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入助溶劑、過氧化物反應1h,然后升溫至50℃,再依次加入激活劑、降解劑,反應1h,最后加入聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉,反應30min,即可。

實施例4

1. 一種環保泥漿大分子斷裂劑,按照重量份100份計,由以下重量份的原料組成:過氧化物40份、助溶劑1份,激活劑20份,降解劑15份,聚磷硫酸鐵2份、偏鋁酸鈉3份,水19份;

其中,所述激活劑由醋酸錳、醋酸鋅、辛酸亞錫、油酸鎳按照質量比30:10:20:40混合組成;

所述降解劑由以下重量份的原料組成:異丙醇、表面活性劑、磺酸、過硫酸鉀、水按照質量比19:9:5:45:22組成;所述表面活性劑由木質素磺酸鈉、十四烷基二甲基甜菜堿按照質量比4:5混合組成;

所述過氧化物由過氧化鈉、過氧化氫、過硫酸鈉、過氧化鉀按照質量比25:30:15:30混合組成;

所述助溶劑為異辛醇、苯甲酸鈉按照質量比3:2混合組成;

2. 所述環保泥漿大分子斷裂劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)制備降解劑:按照重量份稱取降解劑的各原料,將水升溫至30℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入異丙醇、表面活性劑,然后升溫至40℃,反應0.5h,再向其中加入磺酸、過硫酸鉀,反應1.5h,即得降解劑;

(2)制備斷裂劑:按照重量份稱取所述斷裂劑的各原料,將水加熱至32℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入助溶劑、過氧化物反應1h,然后升溫至50℃,再依次加入激活劑、降解劑,反應1h,最后加入聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉,反應60min,即可。

實施例5

1. 一種環保泥漿大分子斷裂劑,按照重量份100份計,由以下重量份的原料組成:過氧化物45份、助溶劑2份,激活劑10份,降解劑20份,聚磷硫酸鐵1.5份、偏鋁酸鈉2.5份,水19份;

其中,所述激活劑由醋酸錳、醋酸鋅、乙酸亞鐵、辛酸亞錫、油酸鎳按照質量比35:15:10:15:25混合組成;

所述降解劑由以下重量份的原料組成:異丙醇、表面活性劑、磺酸、過硫酸鉀、水按照質量比10:5:12:50:23組成;所述表面活性劑由木質素磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉按照質量比3:2混合組成;

所述過氧化物由過氧化鈉、過氧化氫、過硫酸鈉、過氧化鉀按照質量比25:25:10:40混合組成;

所述助溶劑為苯甲酸鈉、乙酰胺按照質量比3:7混合組成;

2. 所述環保泥漿大分子斷裂劑的制備方法,包括以下步驟:

(1)制備降解劑:按照重量份稱取降解劑的各原料,將水升溫至38℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入異丙醇、表面活性劑,然后升溫至40℃,反應1h,再向其中加入磺酸、過硫酸鉀,反應2h,即得降解劑;

(2)制備斷裂劑:按照重量份稱取所述斷裂劑的各原料,將水加熱至38℃,在攪拌狀態下,向其中依次加入助溶劑、過氧化物反應1h,然后升溫至50℃,再依次加入激活劑、降解劑,反應1h,最后加入聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉,反應45min,即可。

對照例

每個實施例分別設置3個對比例,分別為不添加聚磷硫酸鐵、不添加偏鋁酸鈉、同時不添加聚磷硫酸鐵和偏鋁酸鈉,不足重量份100份的由水補齊至100份,其他同對應的實施例相同,各對比例的原料組分見表1;

表1 各對比例的原料組分

一. 應用

在延長油田不同區域取了4種鉆井廢棄液樣品,樣品顏色均為黑棕色,廢棄鉆井液含有多種殘留化學處理劑外,還有粘土和懸浮的細小鐵屑等固相顆粒,有的甚至還混有少量原油,其中:

1#鉆井廢棄液:其主要處理劑有KPAM(聚丙烯鉀鹽)、80A51(丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物)、NH4-PAN(水解聚丙烯腈銨鹽)、DLSAS(磺化瀝青)、QS-2(超細碳酸鈣);

2#鉆井廢棄液:其主要處理劑有80A51(丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物)、PAC141(丙烯酸-丙烯酸鈉-丙烯酰胺)、HPAN(水解聚丙烯氰)、DLSAS(磺化瀝青)、QS-2(超細碳酸鈣);

3#鉆井廢棄液:其主要處理劑有PAC141(丙烯酸-丙烯酸鈉-丙烯酰胺)、CMC(羧甲基纖維素)、HPAM(水解聚丙烯酰胺)、DLSAS(磺化瀝青)、QS-2(超細碳酸鈣)、原油;

4#鉆井廢棄液:其主要處理劑有80A51(丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物)、CMC(羧甲基纖維素)、K-PAM(聚丙烯酰胺鉀鹽)、DLSAS(磺化瀝青)、QS-2(超細碳酸鈣)、原油。

將實施例1-5和對照例中的斷裂劑加入到鉆井廢棄液中進行實驗,斷裂劑的加入量為鉆井廢棄液總重量的0.05%-0.2%,降解水化1.5h后粘度結果如表2。

表2 粘度變化

從表2中可知,實施例1-5所制備的斷裂劑加入到4種鉆井廢棄液中,能夠在1.5h后使粘度非常大的聚合物溶液的粘度降低到5.0mPa·s以下,而對比例的斷裂劑加入到4種鉆井廢棄液中后,粘度降低程度較小,效果較差。而且,當斷裂劑加入到3#鉆井廢棄液和4#鉆井廢棄液中時,出現上、中、下分層現象,上層為黑色的油及其他物質,中間層為清亮水,底層為粘土礦物,說明能夠讓包裹在泥漿中的固相顆粒、水及油類完全分離。同時,從對照例可看出,聚磷硫酸鐵、偏鋁酸鈉的添加,對降低鉆井廢棄液的粘度具有協同增效的作用。

再多了解一些
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