一种从废钻井泥浆中回收重晶石的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钻井废弃物处理领域，特别是从废钻井泥浆中回收重晶石的方法。
【背景技术】
[0002]钻井废弃物由钻井废泥浆、钻井废水以及钻肩等组成，具有油类、固体悬浮物、重金属离子含量高、含水率变化大，难于脱水等特点，是目前油气田的主要污染源之一。钻井废弃物如果直接排放会影响农作物的生长，长期堆放后会渗入土壤，并进一步污染地下水。因此对其进行无害化处理越来越引起人们的重视。钻井泥浆随钻井工艺需要和地质条件等而有所不同。国内的钻井泥浆主要由黏土、钻肩、加重材料(重晶石、水泥等)、化学添加剂、无机盐组成的多相稳定体系。目前我国每年因为钻井产生的废物总排放量高达200万立方米，陆地的钻井废物大多采用固化处理。
[0003]目前国际上公认为最环保的钻井废泥浆处理方法是将钻井废弃物粉碎浆化后注入合适的地层。钻井岩肩通过研磨粉碎和筛分并加入适当的水，在注入地层前如需要还可加入适量的稠化剂。这一技术目前主要在国外和国内的部分海上油田采用。
[0004]国内目前尚未开发出较为合适钻井泥浆处理设备和工艺，大部分油田都采用固化方式处理钻井废弃物，即向钻井废物物种加入大量的固化剂，使其中的水分被吸附固化成固体物就地掩埋，主要的固化剂包括石灰、粉煤灰、水泥、水玻璃，硅酸盐等。这样的处理方法实际上并不能将有害物质完全固化，其隐藏的有害物会慢慢释放到土壤和地下水中，难以避免二次污染。
[0005]随着国内外对于环境保护力度的不断加强，对于钻井废弃物的排放要求会越来越严格，通过添加固化剂处理钻井废弃物的方式必然会被禁止，寻找真正绿色的钻井污染物处理方法才是正确的选择。
[0006]另一方面，废钻井泥浆中的主要组分除了钻肩以外，其他的很多组分如重晶石等有回收利用的价值，只要采取合理的工艺方法，不仅可以带来显著的生态环境效益，还可以变废为宝，产生一定的经济效益。目前国内外研宄主要的废钻井液回收利用方法包括分离回收废钻井泥浆中的重晶石、钻肩等。其中重晶石用来再次配制钻井泥浆，钻肩则用来作为水泥原料或直接作为建筑材料。目前国内外已经公开的重晶石回收方法主要是离心沉降工艺。该工艺存在操作费用高，分离不彻底的问题。
[0007]CN201610750U公开了一种石油钻井液中重晶石回收再利用系统，包括中速离心机1、高速离心机2、回收中储罐3、处理中储罐4、甩干装置5和烘干装置6等装置，其回收效率较高，能够降低劳动强度，改善劳动条件，减少环境污染。
[0008]CN101050695A公开了一种回收加重钻井液中的重晶石并排除无用固相的系统，通过一套有机联系的系统，将两台离心机串联到一起，分两个步骤处理钻井液，同时解决了加重钻井液处理中的重晶石高效分离、重晶石回收分散、防止重晶石沉淀、提高加重钻井液处理效率等问题，在回收大多数重晶石的同时，排掉了大部分岩肩颗粒，大大减少了重晶石的消耗，既节约了成本，也保护了环境。
【发明内容】
[0009]本发明针对废钻井泥浆中有大量的钻肩粉末和可溶性盐含量较高的特点，利用浮选分离的方法来分离出重晶石，通过调整废液中的PH值，并优化浮选添加剂，提高了浮选的效率，同时对于浮选后的重晶石进行进一步的表面改性，使其完全适应于重新配置钻井泥浆。使用本发明公开的方法不仅成本低廉，而且回收的重晶石纯度可以达到90%以上。
[0010]从废钻井泥浆中浮选回收的重晶石粉，由于在浮选的过程中加入了浮选机对重晶石表面进行了改性，因此在重新用于配制钻井泥浆时需要对重晶石进行表面改性，使其重新具有亲水性，本发明人根据反复试验，发现通过加入季铵盐类表面活性剂以及聚乙二醇就可以实现表面改性，尤其是通过二者的加入比例，甚至可以达到比新重晶石粉更好的表面改性效果。
[0011]本发明公开了一种从废钻井泥浆中回收重晶石的方法，包括以下步骤:(1)对废钻井泥浆过筛，除去粒径大于Imm的固体颗粒；(2)加入硫酸，调整废钻井泥浆中的pH值为6-7 ； (3)、加入适量的水，控制泥浆悬浊液的密度在1.2-1.3g/ml ； (4)加入浮选添加剂至浮选机中，经过5-10天浮选得到重晶石；(5)浮选得到的重晶石用改性剂进行表面改性；其中所浮选添加剂的加入量以每立方米泥浆计，水玻璃600-1000g，油酸300-500g，十二烷基磺酸钠 300-500g，柠檬酸 50-100g。
[0012]其中浮选步骤进行1-6次，优选进行3-4次。
[0013]所述改性剂是聚乙二醇和季铵盐，其用量为每吨重晶石使用l_5kg聚乙二醇，2_8kg季铵盐。所述季铵盐是本领域常见的季铵盐型阳离子表面活性剂，优选
[0014]改性剂中所述季铵盐和聚乙二醇的质量比为1-2:1。
[0015]所述改性剂中还可以加入木质素磺酸盐，加入量为每吨重晶石l_5kg。所述木质素磺酸盐优选是木质素磺酸钠和木质素磺酸铝。
[0016]聚乙二醇的重均分子量为300-1000。
[0017]所述硫酸的质量浓度是1_30%。
[0018]回收得到重晶石的纯度为90%以上，优选为95%以上。
[0019]本发明中优选油酸作为捕收剂，改变重晶石颗粒表面的亲水性，使重晶石颗粒具有可浮性，水玻璃用于用于抑制泥浆中的硅酸盐颗粒，使得重晶石颗粒和钻肩类的硅酸盐类物质顺利分离开来，保证重晶石的纯度。柠檬酸用于进一步调节泥浆中的PH值，十二烷基磺酸钠作为分散剂用于调节颗粒的聚集速度，保证浮选的质量。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]胜利油田废钻井泥浆150m3，除去其中较大的杂物后，用筛孔为20目过筛分离出泥浆中较大的钻肩，在反应釜中加入浓度为30%的硫酸，并充分搅拌，待钻肩的pH值达到6为止，加入适量的水，将泥浆的密度控制在1.25g/ml，加入水玻璃150kg，油酸45kg，十二烷基磺酸钠45kg，柠檬酸15kg，再搅拌条件下将泥浆导入浮选池中进行浮选，经过5d，得到重晶石粉47吨，加入50kg聚乙二醇，季铵盐10kg进行改性，即得到可以重复使用的重晶石粉，其中重晶石粉纯度为95%。
[0022]实施例2
[0023]胜利油田废钻井泥浆210m3，除去其中较大的杂物后，用筛孔为20目过筛分离出泥浆中较大的钻肩，在反应釜中加入浓度为15%的硫酸，并充分搅拌，待钻肩的pH值达到
6.5为止，加入适量的水，将泥浆的密度控制在1.3g/ml，加入水玻璃210kg，油酸90kg，十二烷基磺酸钠50kg，柠檬酸20kg，再搅拌条件下将泥浆导入浮选池中进行浮选，经过5d，得到重晶石粉61吨，加入60kg聚乙二醇，季铵盐60kg进行改性，即得到可以重复使用的重晶石粉，重晶石粉纯度为94%。
[0024]实施例3
[0025]华北油田废钻井泥浆100m3，除去其中较大的杂物后，用筛孔为20目过筛分离出泥浆中较大的钻肩，在反应釜中加入浓度为25%的硫酸，并充分搅拌，待钻肩的pH值达到6为止，加入适量的水，将泥浆的密度控制在1.27g/ml，加入水玻璃120kg，油酸50kg，十二烷基磺酸钠40kg，柠檬酸10kg，再搅拌条件下将泥浆导入浮选池中进行浮选，经过7d,得到重晶石粉25吨，加入30kg聚乙二醇，季铵盐60kg进行改性，即得到可以重复使用的重晶石粉，重晶石粉纯度为95%。
[0026]对比例I
[0027]胜利油田废钻井泥浆150m3，采用两级离心分离技术进行分离，得到重晶石粉51m3，其纯度为86%。
【主权项】
1.一种从废钻井泥浆中回收重晶石的方法，包括以下步骤:(1)对废钻井泥浆过筛，除去粒径大于Imm的固体颗粒；(2)加入硫酸，调整废钻井泥浆中的pH值为6-7 ; (3)、加入适量的水，控制泥浆悬浊液的密度在1.2-1.3g/ml ； (4)加入浮选添加剂至浮选机中，经过5-10天浮选得到重晶石；(5)浮选得到的重晶石用改性剂进行表面改性；其中所浮选添加剂的加入量以每立方米泥浆计，加入水玻璃600-100g，油酸300-500g，十二烷基磺酸钠300-500g，柠檬酸 50-100go
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述浮选步骤进行1-6次。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中所述的改性剂是乙二醇和季铵盐，其用量为每吨重晶石使用l_5kg聚乙二醇，2-8kg季铵盐。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述季铵盐和乙二醇的质量比为1-2:1。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述聚乙二醇的重均分子量为300-1000。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(4)中所述的改性剂还包括木质素磺酸盐，其用量为每吨重晶石使用l_5kg。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述木质素磺酸盐是木质素磺酸钠和木质素磺酸铝。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于回收得到重晶石的纯度为90%以上，优选为95%以上。
9.一种将如权利要求1-8中任意方法制备的重晶石用于配制钻井泥浆的应用。
【专利摘要】本发明针对废钻井泥浆中有大量的钻屑粉末和可溶性盐含量较高的特点，改进了传统的浮选分离选矿方法，通过调整废液的pH值，并优化浮选添加剂，提高了浮选的效率。使用本发明公开的方法不仅成本低廉，而且回收的重晶石纯度可以达到90％以上，完全可以重新用于钻井泥浆的配制。
【IPC分类】C01F11-46
【公开号】CN104609455
【申请号】CN201410643181
【发明人】邢青松, 惠学芹, 咸斌, 朱效波, 高翠芳
【申请人】盐城工学院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月13日