本發(fā)明涉及一種鉆井廢液的處理劑，尤其涉及一種水基鉆井廢液用處理劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

在油氣鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的鉆井廢液主要是鉆井廢泥漿及鉆井廢水兩大類(lèi)，其中鉆井廢泥漿是一種含有多種有機(jī)無(wú)機(jī)化學(xué)處理劑、黏土、巖屑、水等組成的穩(wěn)定膠體體系；鉆井廢水是含有多種有機(jī)物、可溶性無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、少量粘土巖屑粉末等組成的廢水。鉆井廢液具有有機(jī)物含量高、礦化度高、色度高、還含有一定的油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑等物質(zhì)。該類(lèi)廢液若不經(jīng)過(guò)有效的處理直接排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，安全風(fēng)險(xiǎn)大。目前常用的鉆井廢液處理方法中使用的處理劑是以鋁鹽或鐵巖為主的無(wú)機(jī)混凝劑，此系列處理劑對(duì)于鉆井廢液的處理效果較差，主要體現(xiàn)在廢泥漿脫穩(wěn)破膠不徹底，液相色度高，有機(jī)物降解去除率很低，用量大，成本高，功能單一，需要加入多種處理劑才能達(dá)到處理效果，處理工藝復(fù)雜。而且大多為固體粉末，現(xiàn)場(chǎng)加藥溶解性較慢，影響處理效果和速率。因此研究一種針對(duì)水基鉆井廢液用集多功能于一體的高效處理劑，對(duì)于油氣開(kāi)采鉆井污染物處理具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中用于處理水基鉆井廢液的無(wú)機(jī)混凝劑存在的不足，提供一種集多功能于一體的水基鉆井廢液用高效處理劑。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種水基鉆井廢液用高效處理劑的制備方法，其工藝步驟簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，操作安全，制備出的處理劑對(duì)水基鉆井廢液的處理效果明顯。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種水基鉆井廢液用處理劑，由以下原料組分混合反應(yīng)制成：硅酸鈉、氧化鎂、無(wú)機(jī)金屬鹽、有機(jī)單體、引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑。

優(yōu)選的是，所述無(wú)機(jī)金屬鹽包括三氯化鐵、硫酸鋁和四硼酸鈉。

優(yōu)選的是，各原料組分按如下重量比混合反應(yīng)：硅酸鈉5～7份、氧化鎂15～25份、三氯化鐵15～30份、硫酸鋁20～35份、四硼酸鈉2～5份、有機(jī)單體3～5份、引發(fā)劑0.3～0.5份、分子量調(diào)節(jié)劑0.02～0.10份。

優(yōu)選的是，所述有機(jī)單體為丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨按摩爾比4.5～7.0:1.0～2.0混合而成。

優(yōu)選的是，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鹽和亞硫酸氫鈉氧化還原體系。

一種如上所述水基鉆井廢液用處理劑的制備方法，包括如下步驟：

a)稱(chēng)取各原料組分；

b)制備中間體：將硅酸鈉溶于水中，調(diào)節(jié)溶液酸度至弱酸性，陳化3～10h，得到硅酸鈉的水溶液，向所得硅酸鈉的水溶液中加入氧化鎂及無(wú)機(jī)金屬鹽，攪拌反應(yīng)，得到中間體A；

c)制備處理劑：將丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨加入中間體A中充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加入引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑，攪拌反應(yīng)，得到水基鉆井廢液用處理劑。

優(yōu)選的是，所述步驟b)包括：

b1)將硅酸鈉溶于去離子水中，攪拌5～10min至完全溶解，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5.0～6.0％的溶液，用無(wú)機(jī)酸調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.5，陳化3～10h，得到硅酸鈉的水溶液；

b2)向所得硅酸鈉的水溶液中加入氧化鎂的酸溶液及無(wú)機(jī)金屬鹽溶液，在35～45℃下密封保溫?cái)嚢璺磻?yīng)8～10h后，靜置存放8h，得到中間體A。

優(yōu)選的是，所述無(wú)機(jī)酸為稀硫酸溶液。

優(yōu)選的是，所述無(wú)機(jī)金屬鹽溶液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)20～40％的無(wú)機(jī)金屬鹽水溶液。

優(yōu)選的是，所述步驟c)具體為：將丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨按摩爾比4.5～7.0:1.0～2.0加入中間體A中充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加入引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑，在反應(yīng)溫度45～60℃下密封保溫?cái)嚢璺磻?yīng)2～3h，得到水基鉆井廢液用處理劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的水基鉆井廢液用處理劑由多種金屬鹽及金屬氧化物、硅酸鈉、穩(wěn)定劑、活性氧化劑單體、高分子有機(jī)單體丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨、引發(fā)劑和分子量調(diào)節(jié)劑等在一定條件下聚合反應(yīng)形成的多功能無(wú)機(jī)有機(jī)高分子處理劑。該處理劑含有多種不同價(jià)位的離子，對(duì)于鉆井廢泥漿穩(wěn)定膠體體系具有很好的壓縮雙電層的作用，同時(shí)多種高價(jià)離子水解后形成具有強(qiáng)烈吸附能力的基團(tuán)結(jié)構(gòu)，對(duì)液相中的絮體形成快速多點(diǎn)吸附、卷掃作用，同時(shí)在合成過(guò)程中與高分子絮凝劑形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，利用高分子的吸附架橋、卷掃作用加速絮體的沉降，實(shí)現(xiàn)高效的固液分離。該處理劑不但具有壓縮雙電層而破壞膠體作用，水解形成多點(diǎn)吸附、卷掃、架橋作用，而且具有一定的氧化作用，因此對(duì)水基鉆井廢液具有多功能高效的處理效果，明顯優(yōu)于無(wú)機(jī)混凝處理劑。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說(shuō)明

圖1水基鉆井廢液用處理劑的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的水基鉆井廢液用處理劑的制備工藝流程如圖1所示。

實(shí)施例1

水基鉆井廢液的制備方法步驟如下：

a)按如下重量比稱(chēng)取各原料組分：硅酸鈉5份、氧化鎂15份、三氯化鐵15份、硫酸鋁20份、四硼酸鈉2份、有機(jī)單體3份、引發(fā)劑0.3份、分子量調(diào)節(jié)劑0.02份；

b)制備中間體：b1)將硅酸鈉溶于去離子水中，攪拌5～10min至完全溶解，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5％的溶液，用稀硫酸調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.5，陳化3h，得到硅酸鈉的水溶液；b2)向所得硅酸鈉的水溶液中加入氧化鎂的酸溶液及無(wú)機(jī)金屬鹽溶液(加入先后順序無(wú)要求)，其中，所述無(wú)機(jī)金屬鹽溶液為三氯化鐵、硫酸鋁和四硼酸鈉溶于水配置成的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)20％的水溶液，所述氧化鎂用于稀硫酸中配制成氧化鎂的酸溶液，在35℃下密封保溫?cái)嚢璺磻?yīng)8h后，靜置存放8h，得到中間體A；

c)制備處理劑：將丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨按摩爾比4.7:2加入中間體A中充分?jǐn)嚢枞芙猓缓蠹尤胍l(fā)劑過(guò)硫酸鹽和亞硫酸氫鈉氧化還原體系，再加入分子量調(diào)節(jié)劑，優(yōu)選的分子量調(diào)節(jié)劑為甲酸鈉，在反應(yīng)溫度45℃下密封保溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h，得到水基鉆井廢液用處理劑。

實(shí)施例2

水基鉆井廢液的制備方法步驟如下：

a)按如下重量比稱(chēng)取各原料組分：硅酸鈉7份、氧化鎂25份、三氯化鐵30份、硫酸鋁35份、四硼酸鈉5份、有機(jī)單體5份、引發(fā)劑0.5份、分子量調(diào)節(jié)劑0.10份；

b)制備中間體：b1)將硅酸鈉溶于去離子水中，攪拌5～10min至完全溶解，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)6％的溶液，用稀硫酸調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.5，陳化10h，得到硅酸鈉的水溶液；b2)向所得硅酸鈉的水溶液中加入氧化鎂的酸溶液及無(wú)機(jī)金屬鹽溶液(加入先后順序無(wú)要求)，其中，所述無(wú)機(jī)金屬鹽溶液為含有三氯化鐵、硫酸鋁和四硼酸鈉的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)40％的水溶液，所述氧化鎂用于稀硫酸中配制成氧化鎂的酸溶液，在45℃下密封保溫?cái)嚢璺磻?yīng)10h后，靜置存放8h，得到中間體A；

c)制備處理劑：將丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨按摩爾比7:1加入中間體A中充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鹽和亞硫酸氫鈉氧化還原體系，再加入分子量調(diào)節(jié)劑控制分子量，優(yōu)選的分子量調(diào)節(jié)劑為甲酸鈉，在反應(yīng)溫度60℃下密封保溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h，得到水基鉆井廢液用處理劑。

實(shí)施例3

水基鉆井廢液的制備方法步驟如下：

稱(chēng)取6份硅酸鈉溶解于去離子水中，配制成質(zhì)量百分比5.23％的溶液，充分?jǐn)嚢枞芤和耆螅孟×蛩嵴{(diào)節(jié)pH值為5，陳化3h，然后依次加入15份三氯化鐵的溶液，20份氧化鎂的酸液，35份硫酸鋁的溶液及2份四硼酸鈉，然后在40℃下充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)5h后靜置存放8h，即得到中間體A；將丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨按摩爾比6.25:1分別加入中間體A中充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加?.3份引發(fā)劑過(guò)硫酸鹽和亞硫酸氫鈉氧化還原體系，再加入0.10份甲酸鈉分子量調(diào)節(jié)劑控制分子量，在50℃下反應(yīng)2.5h，得到水基鉆井廢液用處理劑，為了方便后續(xù)描述，將所得處理劑取名為KNPJ-1。

分別改變?nèi)然F用量為20份、25份、30份，其他原料組分用量不變，制備方法同上，分別得到處理劑KNPJ-2、KNPJ-3、KNPJ-4。此系列處理劑是一種酒紅色或紅棕色液體，流動(dòng)性能好。

實(shí)施例4

稱(chēng)取6份硅酸鈉溶解于去離子水中，配制成質(zhì)量百分比5.23％的溶液，充分?jǐn)嚢枞芤和耆?，用稀硫酸調(diào)節(jié)pH值為5，陳化3h，然后依次加入20份三氯化鐵的溶液，15份氧化鎂的酸液，35份硫酸鋁的溶液及2份四硼酸鈉，然后在40℃下充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)5h后存放8h，即得到中間體A；將丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨按摩爾比6.25:1分別加入中間體A中充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加?.3份引發(fā)劑過(guò)硫酸鹽或亞硫酸氫鈉氧化還原體系，再加入0.10份甲酸鈉分子量調(diào)節(jié)劑控制分子量，在50℃下反應(yīng)2.5h，得到所制備的處理劑KNPJ-5。

分別改變氧化鎂用量為20份、25份，其他原料組分用量不變，制備方法同上，分別得到處理劑KNPJ-6、KNPJ-7。此系列處理劑是一種酒紅色或紅棕色液體，流動(dòng)性能好。

實(shí)施例5

稱(chēng)取6份硅酸鈉溶解于去離子水中，配制成質(zhì)量百分比5.23％的溶液，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，調(diào)節(jié)pH值為5，陳化3h，然后依次加入20份三氯化鐵的溶液，20份氧化鎂酸液，20份硫酸鋁的溶液及2份四硼酸鈉，然后在40℃下充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)5h后存放8h即得到中間體A；將丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨按摩爾比6.25:1分別加入中間體A中充分?jǐn)嚢枞芙?，然后加?.3份引發(fā)劑過(guò)硫酸鹽和亞硫酸氫鈉氧化還原體系，再加入0.10份甲酸鈉分子量調(diào)節(jié)劑控制分子量，在50℃下反應(yīng)2.5h后，得到處理劑KNPJ-8。

分別改變硫酸鋁用量為25份、30份、35份，其他原料組分用量不變，制備方法同上，分別得到處理劑KNPJ-9、KNPJ-10、KNPJ-11。此系列處理劑是一種酒紅色或紅棕色液體，流動(dòng)性能好。

KNPJ系列處理劑的應(yīng)用案例：

原始污染物主要指標(biāo)：鉆井廢泥漿原始CODcr為6524.5mg/L，干化后浸出液色度315倍；鉆井廢水原始CODcr為8376.5mg/L，廢水色度340倍，含油325.6mg/L。

分別將上述方法制備的KNPJ-1～11系列處理劑用于處理鉆井廢泥漿。取200g鉆井廢泥漿，向其中加入4gKNPJ系列處理劑，攪拌均勻后沉降30min測(cè)試分析相應(yīng)指標(biāo)。并與常規(guī)處理劑聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁和三氯化鐵的處理效果進(jìn)行對(duì)比，考察處理劑對(duì)鉆井廢泥漿處理效果。測(cè)試結(jié)果如表1。從測(cè)試結(jié)果看出，不同配方體系制備出來(lái)的KNPJ，其處理效果影響不是很大，處理劑用量2.0％時(shí)，破膠效果均較好。而且KNPJ系列處理劑的效果明顯優(yōu)于常規(guī)處理劑PAC、硫酸鋁、三氯化鐵。

分別將上述方法制備的KNPJ-1～11系列處理劑用于處理鉆井廢水。取200g鉆井廢水，向其中加入1.4gKNPJ系列處理劑，攪拌均勻后沉降30min測(cè)試分析相應(yīng)指標(biāo)。并與常規(guī)處理劑聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁和三氯化鐵的處理效果進(jìn)行對(duì)比，考察處理劑對(duì)鉆井廢水處理效果。測(cè)試結(jié)果如表2。從測(cè)試結(jié)果分析看出，不同的KNPJ用量處理鉆井廢水，用量越多，處理效果變好，但用量達(dá)到1.5％時(shí)，再增加用量，處理效果變化不大。同時(shí)對(duì)比三種常見(jiàn)的混凝處理劑，三種混凝處理劑處理效果明顯差于制備的KNPJ系列處理劑。

表1.KNPJ系列處理劑對(duì)鉆井廢泥漿處理效果

表2.KNPJ處理劑對(duì)鉆井廢水處理效果

上述方法制備的KNPJ系列處理劑的物性指標(biāo)及處理指標(biāo)要求見(jiàn)表3。

表3.KNPJ系列處理劑物性指標(biāo)及處理指標(biāo)要求

綜上所述，本發(fā)明的水基鉆井廢液用處理劑由多種無(wú)機(jī)金屬鹽及金屬氧化物氧化鎂、硅酸鈉、穩(wěn)定劑、活性氧化劑單體、高分子有機(jī)單體丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨、引發(fā)劑和分子量調(diào)節(jié)劑等在一定條件下聚合反應(yīng)形成的多功能無(wú)機(jī)和有機(jī)高分子相結(jié)合的處理劑。該處理劑含有多種不同價(jià)位的離子，對(duì)于鉆井廢泥漿穩(wěn)定膠體體系具有很好的壓縮雙電層的作用，同時(shí)多種高價(jià)離子水解后形成具有強(qiáng)烈吸附能力的基團(tuán)結(jié)構(gòu)，對(duì)液相中的絮體形成快速多點(diǎn)吸附和卷掃作用，同時(shí)在合成過(guò)程中與高分子絮凝劑形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，利用高分子的吸附架橋、卷掃作用加速絮體的沉降，實(shí)現(xiàn)高效的固液分離。該處理劑不但具有壓縮雙電層而破壞膠體作用，水解形成多點(diǎn)吸附、卷掃及架橋作用，而且具有一定的氧化作用，能夠氧化分解部分有機(jī)污染物，因此對(duì)水基鉆井廢液具有多功能高效的處理效果，明顯優(yōu)于常規(guī)無(wú)機(jī)混凝處理劑。

上述實(shí)施方式旨在舉例說(shuō)明本發(fā)明可為本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)或使用，對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，故本發(fā)明包括但不限于上述實(shí)施方式，任何符合本權(quán)利要求書(shū)或說(shuō)明書(shū)描述，符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎性、創(chuàng)造性特點(diǎn)的方法、工藝、產(chǎn)品，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。