一种环保复合型水化剂及其应用的制作方法

1.本发明属于油气田钻井环境保护技术领域，具体涉及一种环保复合型水化剂及其应用。


背景技术：

2.钻井液是保证钻井正常运行不可缺少的物质，它的主要作用是平衡地层压力、携带悬浮钻屑、清洗井底、保护井壁、录井、冷却、润滑钻具及传递动力等。
3.随着石油钻井工业的发展，由钻井带来的环境污染问题也越来越受到人们的重视。由于石油钻井野外作业的特征，施工现场所有的废弃物几乎全部排放积存于废泥浆储存坑内，这使得钻井废弃物中的有害成分复杂化，最终形成一种由粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等组成的多相稳定胶态悬浮性的钻井废弃液。常见的钻井液体系配方含有钻井液増粘剂、降滤失剂、絮凝剂、页岩抑制剂等处理剂，増粘剂通常为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等；降滤失剂为改性腐殖酸、钠羧甲基淀粉粉、酚醛树脂、烯类单体聚合物等；絮凝剂为水解聚丙烯酰胺（hpam）、阳离子型聚合物（cpam）等；页岩抑制剂为醚型聚合物、聚合物改性沥青等。这些处理剂通常为高分子聚合物、胶体物质，其分子结构含有多种发色基团和亲水基团，成分复杂、稳定且具有耐生物降解性能。因此使得钻井废弃液普遍具有良好的胶体稳定性，致使其黏度较大。
4.目前常用的油气田钻井废弃液处理方法有直接排放法、集中处理法、坑内密封法、机械脱水法、微生物处理法、化学混凝法等，但这些处理方法存在很多瓶颈：如直接排放法只限于那些低毒或无毒、易生物降解的钻井废弃液，对周围环境污染大；集中处理法需要把废弃钻井液运到指定的处理场集中处理，处理费用较高；坑内密封法会出现密封不严实、漏失情况，污染环境；微生物处理法的困难在于如何选择合适的微生物菌种和载体；化学混凝法存在其处理能力的限制及混凝剂配方的老化和筛选。经调研分析发现常用的钻井废弃液处理剂，如絮凝剂、降解剂等，存在以下缺陷：降解水化速度慢，废液黏度较大，离心出水率低；处理后废弃液絮团较小，絮凝脱稳效果差，固液难以分离，析出水的石油类、悬浮物、cod及色度等指标不能满足重复利用水质标准。
5.因此，针对现在所存在的问题，急需研究一种性价比较高的钻井废弃液用处理剂，能够高效地破坏钻井液体系的稳定性，促进钻井废弃液快速降解水化，处理后钻井液的石油类、悬浮物、cod及色度等水质指标达标，这对于钻井废弃液的处理应用起着极其重要的意义。


技术实现要素：

6.针对现有技术的缺陷，本发明提供一种环保复合型水化剂，能破坏钻井液体系的稳定性，促进钻井废弃液快速降解水化，同时，本发明还提供了所述环保复合型水化剂在油田钻井废弃液处理中的应用。
7.一种环保复合型水化剂，由以下重量份的原料组成：
解聚剂8
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20份、生物酶5
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15份、络合剂3
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15份、脱稳剂 2
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15份、引发剂0.5
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5份、表面活性剂1
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6份；其中，所述解聚剂由过氧化二叔丁基30
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50份、过乙酸10
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30份、过氧化苯甲酰15
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35份、过二硫酸15
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40份中的三种以上按照重量份混合组成。
8.优选地，所述生物酶由氧化酶 15
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35份、水化酶15
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20份、纤维素酶10
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35份、木质素酶 15
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30份、醛缩酶15
‑
40份中的三种以上按照重量份混合而成。
9.优选地，所述络合剂由聚环氧琥珀酸15
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45份、聚天冬氨酸15
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40份、水解聚马来酸酐15
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45份、聚丙烯酸15
‑
30份中的三种以上按照重量份混合而成。
10.优选地，所述脱稳剂为聚合硫酸铝钾、聚合氯化铝铁、聚硅酸硫酸铁中的至少一种。
11.优选地，所述引发剂由氯化钴、硫酸亚铁、亚硫酸钠中的任意两种混合组成。
12.优选地，所述表面活性剂由十二烷基二甲基氧化铵20
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45份、十四烷基二甲基氯化铵15
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40份、十六烷基三甲基溴化铵10
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35份、十八烷基二甲基苄基氯化铵15
‑
25份、十二烷基二甲基甜菜碱10
‑
40份中的三种以上按照重量份混合而成。
13.所述环保复合型水化剂的应用：将所述环保复合型水化剂加入油田钻井废弃液中，所述环保复合型水化剂的加入量为油田钻井废弃液总重量的4.0
‑
5.0%。
14.优选地，所述应用具体为：室温下，分别配制解聚剂、生物酶、络合剂、脱稳剂、引发剂、表面活性剂，然后逐一加入油田钻井废弃液中，搅拌均匀反应。
15.本发明的优点：（1）本发明提供的环保复合型水化剂，利用吸附、混凝沉淀、络合及氧化降解作用，高效地破坏钻井液体系的稳定性，促进钻井废弃液快速降解水化，将钻井废弃液迅速降解成黏度接近水的溶液，让包裹在泥浆中的固相颗粒及油类快速分离。
16.（2）环保复合型水化剂处理钻井废弃液后，固液分离后泥饼出水率高，出水的石油类、悬浮物、cod及色度均满足gb8978
‑
1996《污水综合排放标准》（二级标准）要求，其降解脱水效果显著，实现了钻井废弃液的减量化、无害化处理及循环利用。
17.（3）环保复合型水化剂具有无生物毒性、可生物降解的优点，在钻井废弃液的应用中有着极其重要的意义。
具体实施方式
18.实施例1一种环保复合型水化剂，由以下重量份的原料组成：解聚剂15份、生物酶12份、络合剂3份、脱稳剂10份、引发剂4份、表面活性剂6份；其中，所述解聚剂由过氧化二叔丁基、过乙酸、过二硫酸按照重量比30:30:40混合组成；所述生物酶由氧化酶、纤维素酶、木质素酶、醛缩酶按照重量比25:10:25:40混合组成；所述络合剂由聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐按照重量比15:40:45混合组成；所述脱稳剂为聚合硫酸铝钾；
所述引发剂由氯化钴、硫酸亚铁等质量混合组成；所述的表面活性剂由十二烷基二甲基氧化铵、十四烷基二甲基氯化铵、十二烷基二甲基甜菜碱按照重量比20:40:40混合组成。
19.实施例2一种环保复合型水化剂，由以下重量份的原料组成：解聚剂10份、生物酶9份、络合剂8份、脱稳剂12份、引发剂0.5份、表面活性剂4.5份；其中，所述解聚剂由过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过二硫酸按照重量比35:30:35混合组成；所述生物酶由水化酶、纤维素酶、木质素酶、醛缩酶按照重量比15:20:30:35混合组成；所述络合剂由聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、聚丙烯酸按照重量比30:40:30混合组成；所述脱稳剂为聚合氯化铝铁；所述引发剂由氯化钴、亚硫酸钠按照重量比40:60混合组成；所述的表面活性剂由十二烷基二甲基氧化铵、十四烷基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵按照重量比30:35:35混合组成。
20.实施例3一种环保复合型水化剂，由以下重量份的原料组成：解聚剂8份、生物酶6份、络合剂15份、脱稳剂15份、引发剂2份、表面活性剂2份；其中，所述解聚剂由过氧化二叔丁基、过乙酸、过氧化苯甲酰、过二硫酸按照重量比40:12:18:30混合组成；所述生物酶由氧化酶、水化酶、纤维素酶、醛缩酶按照重量比35:20:20:25混合组成；所述络合剂由聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐、聚丙烯酸按照重量比25:45:30混合组成；所述脱稳剂为聚硅酸硫酸铁；所述引发剂由氯化钴、硫酸亚铁按照重量比30:70混合组成；所述的表面活性剂由十二烷基二甲基氧化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱按照重量比35:30:35混合组成。
21.实施例4一种环保复合型水化剂，由以下重量份的原料组成：解聚剂14份、生物酶15份、络合剂4份、脱稳剂3份、引发剂5份、表面活性剂5份；其中，所述解聚剂由过氧化二叔丁基、过乙酸、过氧化苯甲酰、过二硫酸按照重量比45:10:20:25混合组成；所述生物酶由氧化酶、水化酶、纤维素酶、木质素、醛缩酶按照重量比15:15:30:20:20混合组成；所述络合剂由聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐、聚丙烯酸按照重量比40:25:15:20混合组成；
所述脱稳剂由聚合硫酸铝钾、聚合氯化铝铁等重量混合组成；所述引发剂由硫酸亚铁、亚硫酸钠按照重量比60:40混合组成；所述的表面活性剂由十二烷基二甲基氧化铵、十四烷基二甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基甜菜碱按照重量比45:25:20:10混合组成。
22.实施例5一种环保复合型水化剂，由以下重量份的原料组成：解聚剂20份、生物酶5份、络合剂11份、脱稳剂2份、引发剂1份、表面活性剂1份；其中，所述解聚剂由过氧化二叔丁基、过乙酸、过氧化苯甲酰、过二硫酸按照重量比50:20:15:15混合组成；所述生物酶由氧化酶、水化酶、纤维素酶、木质素、醛缩酶按照重量比20:15:35:15:15混合组成；所述络合剂由聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐、聚丙烯酸按照重量比45:15:25:15混合组成；所述脱稳剂由聚合硫酸铝钾、聚硅酸硫酸铁按照重量比40:60混合组成；所述引发剂由氯化钴、亚硫酸钠按照重量比45:55混合组成；所述的表面活性剂由十二烷基二甲基氧化铵、十四烷基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基甜菜碱按照重量比45:20:10:15:10混合组成。
23.一. 性能检测1. 测定方法（1）固液分离后泥饼出水率的测定：按照国家标准gb/t16783.1
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2014 《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液》中7.2“低温低压试验”方法，对加药后的废弃钻井液进行降解脱水试验，利用快速水分测定仪进行测试固液分离后泥饼含水率，从而计算出固液分离后泥饼出水率；（2）黏度的测定：按照国家标准gb/t16783.1
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2014 《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液》中6.3“用直读式黏度计测定黏度和切力”方法，测定钻井废弃液处理前后的表观黏度；（3）悬浮物、石油类的测定按照石油天然气行业标准sy/t 5329
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2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》中5.2“悬浮固体含量”方法测定钻井废弃液处理前后出水悬浮物含量；按照其中5.4“含油量”方法测定钻井废弃液处理前后出水石油类含量；（4）色度的测定按照国标gb 11903
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89《水质 色度的测定》中4“稀释倍数法”，将钻井废弃液样用光学纯水逐级稀释不同倍数，分别取稀释液和光学纯水于具塞比色管或容量瓶中，充至标线，将具塞比色管或容量瓶放在白色表面上，具塞比色管或容量瓶于该表面应呈合适的角度，使光线倍反射自管底或瓶底向上通过液柱。垂直向下观察液柱，比较样品和光学纯水，描述样品呈现的色度和色调，从而测定钻井废弃液处理前后出水的色度；（5）cod 的测定
按照重铬酸钾法测量浸出液cod实验方法：取10ml混合均匀的水样置于加热管中，准确加入5ml重铬酸钾标准溶液、定量的硫酸汞、数粒小玻璃珠，缓慢加入15ml硫酸
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硫酸银溶液，轻轻摇匀使溶液混合，加热165℃度回流2h。冷却后，加入40ml纯水，使溶液总体积不少于70ml。溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准液的用量。按同样的操作步骤作空白试验，记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。从而计算钻井废弃液处理前后出水cod的含量。
24.2. 性能评价在延长油田取了不同区域的钻井废弃液样品，样品外观呈黑褐色粘稠糊状，其基本性能如表1所示：表1 钻井废弃液样品的基本性能将上述不同区域的钻井废弃液样品混合，具体性能见表2。
25.3. 实验步骤分别取200ml上述钻井废弃液混合样品份于搅拌杯中混合。首先取出5份钻井废弃液混合样品，取实施例1
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5所述环保复合型水化剂，分别配制解聚剂、生物酶、络合剂、脱稳剂、引发剂、表面活性剂，然后逐一加入油田钻井废弃液中。在25℃、600r/min转速下用电动搅拌机搅拌10min后，再以2500r/min转速离心5min进行固液分离，分别测定泥饼出水率，出水的粘度、石油类、悬浮物、cod及色度。钻井废弃液经处理后的指标结果，以及各环保复合型水化剂的加量占钻井废弃液的重量百分比见表2。
26.在另外2份中加入目前常用的处理剂，处理剂加入量为钻井废弃液总质量的5％。按同样的步骤作常规处理剂的对比实验，分别测定泥饼出水率，出水的粘度、石油类、悬浮物、cod及色度，结果见表2。
27.其中常规处理剂1#：重量比为4.5:0.5的硫酸铝和氧化钙；处理剂2#：重量比为4：1的氯化铁和聚合氯化铝。
28.表2 钻井废弃液处理前后性能评价结果
从表2可以看出，实施例 1
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5所制备的环保复合型水化剂加入到钻井废弃液混合样品中处理后，能够使黏度非常大的聚合物溶液的粘度降低到5.0mpa
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s 以下，固液分离后泥饼出水率提高，出水的石油类、悬浮物、cod及色度均满足gb8978
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1996《污水综合排放标准》（二级标准）要求，其降解脱水效果显著。而常规处理剂1#、2#处理钻井废弃液后，其黏度降低程度、出水率提高幅度均较小，出水的石油类、悬浮物、cod及色度均超标，整体处理效果较差。