水基钻井液处理
水基钻井液及处理剂作用机理
水基钻井液及处理剂作用机理1课程简介本课程是“泥浆工艺原理”、“深井泥浆”的后续课程,是根据钻井液化学研究方向总结、整理的课程。
着重从钻井液工艺性能和胶体化学的角度讲述钻井液处理剂作用原理。
1.1 课程特点(1) 课程目前还在完善中①.国外:对处理剂应用阐述多,作用机理研究少,在此研究领域还没有这样一门专门课程;②.国内:近年来文章多,文献报道多,但不系统,各说各的;③.关于此方面的研究:大都以产品、专利出现,有关理论研究的报道较少,尤其是许多研究还触及到许多商业秘密。
因此,许多单位从机理出发,从理论出发去开发产品不多,缺乏理论指导。
例如:中山大学、天津大学、山东大学、成都科大。
④.全国:产品成系列的仅两家:我院和勘探开发研究院。
⑤.根本原因:机理不清楚,研究失去方向。
(2) 本课程目的主要从钻井液的发展和类型的角度讲述处理剂的作用机理。
使学者掌握各种处理剂在不同钻井液条件下的作用原理和用途。
1.2 课程主要任务①.分析、揭示水基钻井液作用机理,学习进一步深入研究这种作用机理的方法和思路;②.讲述目前主要使用的国内外钻井液处理剂的作用机理。
引导机理研究入手,力求把处理剂研究、研制理论化、条理化,为有目的地、有针对性地研制处理剂和研究新型钻井液体系创造条件;③.从研究机理入手,掌握使用规律。
更好地指导产品应用和质量提高,把处理剂研制、生产和应用规律有机地结合起来。
1.3 课程的主要内容和思路1.3.1核心内容●处理剂作用机理及其对钻井液宏观性能的影响;●处理剂作用性质和作用效果的实验研究方法。
1.3.2处理剂研究的一般思路1.3.2.1 从钻井工程对钻井液性能要求出发研究处理剂适应钻井工程、地质勘探及其技术发展,钻井液性能应具备的性能要求;钻井工程、地质勘探技术发展同钻井液技术发展的相互促进关系。
1.3.2.2 考虑如何选用处理剂实现钻井液作用效能通过什么样的(运用)处理剂,起什么作用,作用规律(机理)是什么?具有实现钻井液作用效能,处理剂应具有的性质,—如水溶性、抗盐性和抗温性,同粘土的作用规律等等。
钻井液处理剂作用机理1
钻井液处理剂作用机理1钻井液配浆材料与处理剂一般来讲,钻井液配浆原材料是指在配浆中用量较大的基本组分,例如膨润土、水、油和重晶石等。
处理剂则是指用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某种性能需要而加人的化学添加剂。
处理剂是钻井液的核心组分,往往很少的加量就会对钻井液性能产生极大的影响。
但配浆原材料与处理剂之间并无严格的界限,有的文献将配浆原材料也归类在处理剂中。
钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多。
为了使用和研究方便,有必要将它们进行分类。
目前主要有以下两种分类方法。
第一类分类方法是按其组成分类。
通常分为钻井液原材料、无机处理剂、有机处理剂和表面活性剂四大类。
其中无机处理剂又可分为氯化物、硫酸盐、碱类、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和重铬酸盐和混合金属层状氢氧化物(即正电胶)类等。
有机处理剂通常可分为天然产品、天然改性产品和有机合成化合物。
按其化学组分又可分为下列几类:腐植酸类、纤维素类、木质素类、丹宁酸类、沥青类、淀粉类和聚合物类等。
第二类分类方法是按其在钻井液中所起的作用或功能分类。
我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法,并结合我国的具体情况,将钻井液配浆材料和处理剂共分为以下“类,即(1)降滤失剂(FiltrationReducer);(2)增粘剂(Viscosifier);(3)乳化剂(Emulsifier)使油水乳化产生乳状液;(4)页岩抑制剂(Shaleinhibitor);(5)堵漏剂(lostCirculationMaterial);(6)降粘剂(Thinner);(7)缓蚀剂(Corrosioninhibitor);(8)粘土类(Clay);(9)润滑剂(Lubricant);(10)加重剂(WeightingAgent);(11)杀菌剂(Bactericide);(12)消泡剂(Defoamer);(13)泡沫剂(FoamingAgent);(14)絮凝剂(Flocculant);(15)解卡剂(Pipe-FreeingAgent);(16)其它类(Others)等。
油基钻井液转换水基钻井液操作规程
油基钻井液转换水基钻井液操作规程
一、前言
油基钻井液是目前常用的钻井液种类之一,但其对环境污染较大,因此转换为水基钻井液已经成为趋势。
本文将介绍油基钻井液转换为水基钻井液的操作规程。
二、准备工作
1. 准备好水基钻井液配方,包括各种化学品的种类和用量;
2. 准备好转换设备,包括转换罐、混合器等;
3. 对现场进行安全评估,并制定相应的安全措施。
三、操作流程
1. 停止使用油基钻井液,将其排出至集中处理区;
2. 将转换设备放置在合适的位置,并连接好输送管道;
3. 用清水对钻杆进行冲洗,并将其放入转换罐内;
4. 加入适量的混合剂和水基钻井液配方中所需的化学品,并启动混合器进行搅拌;
5. 等待混合完成后,将混合后的水基钻井液从转换罐内输送至井口,开始正常使用。
四、注意事项
1. 操作过程中应注意安全防护措施,避免化学品泄漏和火灾等事故;
2. 混合剂和化学品应按照配方要求加入,不可随意更改;
3. 在混合过程中,应注意搅拌的时间和速度,确保混合均匀;
4. 在转换后的水基钻井液使用过程中,应注意监测其性能指标,并及时调整配方。
五、结语
油基钻井液转换为水基钻井液是环保的必然趋势,但其操作过程需要严格控制。
本文介绍了油基钻井液转换为水基钻井液的操作规程及注意事项,希望能对相关人员提供帮助。
水基钻井液废弃固液处置及配套技术
水基钻井液废弃固液处置及配套技术
朱明明;孙欢;贺会锋;李录科;苏兴华;刘斌;贾彦强
【期刊名称】《石油化工应用》
【年(卷),期】2024(43)4
【摘要】为满足环保要求,长庆区域实行钻井废弃物“不落地”政策,但在施工中存在水基钻井液净化困难、岩屑废弃物含水率高且处理量大、固体废弃物无法重复使用、钻井施工占地面积大幅增加等技术难点,通过研制新型固控设备、“钻屑不落地”装置,优化钻井液循环净化工艺,研发阳离子型聚合物水基钻井液净化剂,优选废弃钻屑处理技术,形成了水基钻井液废弃固液处置及配套技术。
该技术已在长庆钻井区域全面推广应用,岩屑减量29.82%,岩屑含水率≤35%,钻井废液循环利用率
≥94%,钻井占地面积降低23.7%,现场应用效果显著。
通过技术的集成及配套应用,大幅降低了钻井液废弃固液总量,实现绿色、安全、环保钻井,助力我国早日实现“碳达峰”和“碳中和”。
【总页数】5页(P38-42)
【作者】朱明明;孙欢;贺会锋;李录科;苏兴华;刘斌;贾彦强
【作者单位】中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE992.2
【相关文献】
1.渤海油田PEM聚合物水基钻井液废弃物固液分离水混凝处理研究
2.渤海油田PEM聚合物水基钻井液废弃物固液分离技术研究
3.废弃水基钻井液固相物与蚯蚓粪协同土壤化研究
4.隔膜板框压滤机在废弃水基钻井液处置中的应用
5.废弃水基钻井液固液分离产水回用技术
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废弃钻井液的处理
废弃钻井液的处理随着石油工业的发展,由钻井带来的污染问题也越来越受到人们的重视。
世界各国都建立了相应的法律条文保护生态环境。
第一届SPE关于在油气勘探和开发过程中健康、安全和环境的国际会议于1991年召开,每两年召开一次。
2002年3月18日在马来西亚的吉隆坡召开了第六届SPE关于在油气勘探和开发过程中健康、安全和环境的国际会议。
这次会议集中讨论了健康、安全、环保和社会问题与可持续发展的关系。
重点介绍了油气生产对生物多样性的影响及其对策,现在已经有5个国际性的石油公司参加了国际性的能源和生物多样性保护组织,涉及到建立环境敏感地区进行油气生产作业的标准问题以及油气开发和运输对生物多样性的影响。
有效安全管理取决于组织中领导者的态度和行为,来自世界大的航空公司、石油公司和环境管理部门的4名代表讨论了这个问题。
各大公司非常重视废弃钻井液的处理问题,把它作为影响公司形象头等大事来抓,技术上作了大量的工作。
比如说:钻屑回注技术在加拿大和印度尼西亚已经工业化,而我们国家还没有开展这方面的研究工作,差距是很大的。
另外国外关于污泥、污水和废弃钻井液的处理研究作了大量工作,开发了许多技术和设备,并且已经工业化。
石油工业,尤其我国的石油工业勘探开发初期大都在人烟稀少的地区,影响不明显,只是在1986年,才开始引起了广泛的关注。
在渤海湾地区,当地政府要求石油部赔偿5000万元。
引起了重视。
当时部里邀请美国路易斯大学的专家对卫星图片做了分析。
得出了不是石油污染的结论,但这毕竟是一个信号,一个开端。
我国对废弃泥浆进行固化处理是八十年代以后才发展起来的。
四川石油管理局川西南矿区曾提出一个固化废弃泥浆的固化剂配方,采用了硅酸盐、硫酸盐、吸附剂和调整剂为原材料,使用时固化剂总加入量为35%。
辽河油田和胜利油田也曾开展过对废弃泥浆进行固化处理的研究。
石油大学(北京)在八十年代中期就开始对废弃泥浆进行研究,先后系统地研究了废泥浆的毒性分析、对环境影响效应、固化处理以及固液分离等内容,全面掌握了废弃泥浆的毒性和处理方法。
第六章水基钻井液方案
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石油工程学院
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如果是水泥引起的污染,由于Ca2+和OH-同时进入钻 井液,致使钻井液的pH值偏高。最好用碳酸氢钠 (NaHCO3)或SAPP(即酸式焦磷酸钠)清除Ca2+。反应方程 式为:
清除了Ca2+ ,又适当地降低了pH值。
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2.盐侵和盐水侵
1、粘度切力急剧上升;
2、滤失量增加;
3、粘度切力增加到一
定值后急剧下降。
4、PH值下降
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钻井液中的粘土矿物由于晶格取代颗粒表面带有负电荷, 吸附阳离子形成扩散双电层。随着进入钻井液的Na+浓度不断增 大,增加粘土颗粒扩散双电层中阳离子的数目,压缩双电层, 使扩散层厚度减小,颗粒表面的ξ电位下降。粘土颗粒间的静 电斥力减小,水化膜变薄,颗粒的分散度降低,颗粒之间端— 面和端—端连接的趋势增强。絮凝结构的产生,导致钻井液的 粘度、切力和滤失量均逐渐上升。当Na+浓度增大到一定程度之 后,压缩双电层的现象更为严重,粘土颗粒的水化膜变得更薄 ,使粘土颗粒发生面—面聚结,分散度降低,钻井液的粘度和 切力在分别达到最大值后又转为下降,滤失量继续上升。
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解决方法:
1、采取物理脱氧的方法,充分利用除气器等设备, 在搅拌过程中控制氧的侵入量。
2、PH值维持在10以上抑制氧的腐蚀,在较强的碱性 介质中,氧对金属铁产生钝化作用,在钢材表面生成一 种致密的钝化膜,降低腐蚀速率。
3、化学清除法。选用除氧剂与氧发生反应,降低钻 井液中氧的含量。常用的除氧剂有亚硫酸钠(Na2SO3)
水基钻井液废弃物处理及循环利用技术研究进展
水基钻井液废弃物处理及循环利用技术研究进展摘要:近年来我国综合国力的不断增强,工业的迅猛发展,涌现出大量的工业企业。
石油勘探及生产井场所留下的大量水基钻井液废弃物固化如处理不彻底,一旦遭遇雨季,受到雨水冲蚀后必将溢出、渗漏,对地表水和地下水资源造成严重污染,甚至危及周围生态环境。
此外,水基钻井液废弃物中的处理剂对环境存在重金属及有机物等多方面污染,通过分析水基钻井液废弃物添加剂的重金属含量、生物毒性及生物降解性等不难发现,其无机盐会导致土壤盐渍化,重金属将引起土壤重金属富集,石油类物质会严重污染土壤和水体。
近年来油气田企业加大力度进行钻井完井废弃物治理,但方法较为简陋,处理很不彻底。
如何采取有效的水基钻井液废弃物处理技术,减少对环境可能造成的破坏,是当前理论研究人员及油气田企业必须深入探究的问题。
关键词:废弃水基钻井液;循环利用;环境保护引言水基钻井液大多为(盐)水、烧碱、膨润土、处理剂、钻屑等所构成的多相分散体系,是以水为连续流体介质的钻井液。
水基废弃钻井液中的有毒成分主要包括碳氢化合物、盐类、各类聚合物、重晶石中的杂质、沥青等,其组成复杂,COD值高,矿化度高,悬浮物含量高,污染负荷大。
它的环境危害主要体现在四个方面:一是大范围的污染;二是大量的有毒、难降解的有机高分子聚合物及其毒性重金属,对人体和生命造成了严重的危害;三是石油污染不仅会影响空气与水体间的氧交换,也会使水中的氧被分解,使水质变差;四是无机盐会导致土壤板结、土壤肥力降低,从而加快土壤盐碱化进程。
目前油田对废弃钻井液治理研究主要集中在后期处理方法上,如直接排放法、固化处理法及固液分离法等,这几种处理方法错过了预防和控制污染的环节,对废弃钻井液中的有价值成分也未加以利用,难以满足石油钻井清洁生产的要求。
因此对废弃钻井液的无害化处理,以回收和循环使用钻井液显得尤为重要。
1水基钻井液废弃物处理的技术难点水基钻井液废弃物大多由烧碱、膨润土、处理剂、重晶石粉等构成,呈碱性和黏稠流体态,组成复杂,稳定性高,颗粒细小,高黏度,固液分离及脱水难度大。
抗高温水基钻井液处理剂研究进展
API
923mL, 在
PAASDA, 相较 , PAASDA
基 130C 井
液体系中,老化后API滤失为2. 2 mL,高温高压滤
失为8.2 mL,远优于其他降滤失剂。
疏
分子链中
的疏 基
的 团,疏水基团在水溶液中聚集产生缔合作用形成网
f
, 717N19]
。
2
等7/以新型疏水缔合聚合物SDH-N为主处理剂,
其 A在 的 ,D6T' 研究,随 理
论研究与生产工艺的发展,纳米材料应用前景广阔。
3总结与展望
为满足深部、超深部油气资源勘探开发的要求,
提高 基 井液体系的 高
,:$,
在抗高温聚合物处理剂方面进行了一系列的研究,
主要可总结为以下方面:①通过引入刚性基团或-
大侧链等方式增强优化分子结构,显著提高了聚合
等729] 用[
KH-552对纳米二氧化硅进行了改性,并以其为原料
自基
备的 s< 井液
LJ-1,纳米二氧化硅比表面积大,增大了 LJ-1的爛对
比热的贡献,使其更容易吸收热量,从而提高了体系
的
,LJ07
3% ,
井液体系
高高
7824mL,
AAnD 等
。
研究
纳米材
提高 基 井液@
理
,纳米材 的粒#、 面 等: 对
24改善聚集态结构
高分子
分子链的
7
构,通过疏水缔合、引入两性离子等方式改善聚合物
7
+提高
, 6多;-研究的
5;。
离子
分子链中/
、'离子
基团,正 电 之 的.电作用 利 提高
新型水基钻井液成膜处理剂的研制与应用
1wae — a e l —o i d iie. trb s d f m f r ng a dtv i m
Ke r s:w r —ie c r g d i i g y wo d i l o i r l ;wae ・ a e r ln u d;me rn — r i g a d t e e n n ln tr b s d d l g f i i i l mb a e fm n d i v o i
摘
要: 从深孔金刚石绳索取心钻探工艺对钻井液性 能的要求 出发 , 运用成膜理论 和技术 , 开发 了一种新型水基钻
井液成膜处理剂 。现场实践证明了这种水基钻井液成膜处 理剂对强水 敏性地层 具有较果。介绍 了水基钻井液的成膜作用机理 , 以及 X一1 水基成膜剂的研 制和工程应用情况 。
ScunB ra f e—xl a o n iea D vl m n,Yb i un6 40 C i ) i a ueno G oep rtnadM nrl ee p et ii Sc a 4 00, hn h o i o n h a
Ab t a t tr n rm h a i e u r me t o r — n o n imo d d i ig tc nq e f m r n e r n e h sr c :S a t gfo t e b scr q ie nsf wi l ec r gd a n r l e h i u , l f mi g t o a d t c - i ei i ln i o h y n lg a p l d t e eo e l fr n d i v r trb s d f mi g su r ih wa r v d t a esr n - oo y w sa p i d v lp a n w f m mi g a dt ef e — a e l n l rywhc s p o e o h v t g a e o i o i o wa i o bl y o e t i n l p oe t n i ih w trs n i v t fr a in wi h mp o e n fd l n f ce c .T ep - i t r s an a d wal r tci n h g ae e st i o i f r o i y m t t te i r v me to r l g e in y h a o h i i i p rito u e h l fr i g me h ns o ae — a e rl n u d,te d v l p n n n ie r g a pia in o e n rd c d t e f m— m n c a im fw trb s d d l g f i i o i i l h e e o me ta d e gn e n p l t fX i c o
水基泥浆的污染和处理
第九章水基钻井液的污染和处理一、Ca2+/Mg2+的污染和处理1、污染来源:淡水粘土型泥浆受Ca2+/Mg2+的污染后粘度和失水增加,Ca2+/Mg2+来源于配浆水、地层水或含膏岩层中。
2、Ca2+/Mg2+的污染钻井液性能变化总的来说,Ca2+/Mg2+的污染会造成水基钻井液流变参数升高(特别是静切力中初切增高)导致流态变差甚至流动困难;滤失量升高;泥饼质量变差变厚;污染后的钻井液性能变化幅度与污染物Ca2+/Mg2+的浓度、钻井液固相含量及化学成分、钻井液原来的性能、钻井液护胶好不好、钻井液材料的抗钙污染能力、氯离子含量等有关。
一般来说,钻井液固相越低、钻井液护胶越好、钻井液中氯离子含量越高,泥浆抗Ca2+/Mg2+污染能力越强3、处理方法:(1)、对配浆水和地层溶解出来的少量Ca2+一般用纯碱处理:Ca2+ + Na2CO3→CaCO3↓+ 2Na+1.0 mg/L Ca2+含量的泥浆每方需要0.00266kg的纯碱Mg2+一般用烧碱处理:Mg2+ + 2NaOH →Mg(OH)2↓+ 2Na+(2)、硬石膏/石膏的污染(CaSO4/CaSO4.H2O)石膏地层从只有几米到几百米厚不等,钻这种地层会引起泥浆絮凝和失水失控等问题,这是因为Ca2+浓度增大所引起的。
如果石膏层不太厚,就用纯碱处理:CaSO4 + Na2CO3→CaCO3↓+ Na2SO4可能需要添加抗高温淀粉或聚阴离子纤维素来控制失水,用铁络盐(FCLS)、XY-27、GMP-III等稀释剂降低粘度,若是巨厚的石膏层,可能要转换成与石膏相容的泥浆体系,这可以通过增加铁络盐、烧碱和降失水剂转换成石膏泥浆体系来达到。
(3)、 Mg2+的污染若用海水作为配浆水便会遇到Mg2+的污染问题,污染的影响与Ca2+污染相似,Mg2+污染常用烧碱处理,体系中大部分的Mg2+在pH值大于10.5时沉淀下来:Mg2+ + 2NaOH →Mg(OH)2↓+ 2Na+4、经验与建议在深井和地层含碳酸盐和CO2的情况下,处理Ca2+污染不要使用纯碱和小苏打,最好用K2SiO4来处理,因为加入纯碱和小苏打引入的CO32-和HCO3-容易造成泥浆在高温作用下发酵产生CO2起气泡和CO32-和HCO3-污染,CO32-和HCO3-污染比钙污染更难处理。
中外常用钻井液处理剂名称对照及主要用途教材
KNPAN
抑制性水基钻井液处理剂
无萤光防塌剂
SWF-1,MKNPAKHP,GMFF
水基钻井液防塌剂
复合醇基抑制剂
PF-JLX
聚合醇水基体系页岩抑制及润滑剂
表8润滑剂
通称或主要成份
中国名称
外国名称
主要用途
油基润滑剂
PDF-LUBE
RT-443
FK-3
MIL-LUBE
LUBE-167
MAGCOLUBE
ZJT-1
CMC-HV
IDF RHEOPOL
MILPARK CMCHV
CELLEX(HV)
水基钻井液增粘和降失水
羟乙基纤维素
HEC
W O 2IL
LIQUI-VIS
IDHEC
IDHEC-L
完井液盐水增粘剂
石绵纤维
石绵
HN-1,SM-1
改性石绵
FLOSAL
SUPER VISBESTOS
VISQUICK
水基钻井液增粘剂
THIN-X
CPD
水基钻井液降粘剂
树皮提取物
栲胶,改性栲胶
SMK,FSK
磺化栲胶
831
Q-B-T
MIL-QUEBRACHO
石灰钻井液和淡水钻井液降粘剂
褐煤产物或苛性褐煤等
腐植酸钠,NAHM
腐植酸钾
无铬磺化褐煤
GSMC
PFC
CARBONOX
TANNATHIN
LIGCO
CAUSTI-LIG
K-LIG
XKB-LIG
水基钻井液润滑降摩阻
极压润滑剂
RH-3
ZR-110
KRH
LUBRI-FILM
废弃水基钻井液的固化处理研究
赵伟 民等. 废弃水基钻 井液 的固化处理研 究
4l
废 弃 水 基钻 井 液 的 固化 处 理研 究
赵伟民 王 松 刘二平 谢小聪
( 长江大学化学 与环境工程学 院 , 荆州 4 4 2 ) 30 3 摘 要 针对胜利油 田庄 13 一 1 1 平 油井的废弃水基钻井液进行 了室 内固化处理 , 确定了固化
12 仪器 .
Oi Q Aa I r nA U f t 浊度仪 ,Y一 O o sI L 07抗 压强 度测定仪 ,E G固相含量测定仪。 XN 13 废弃钻 井液主 要污 染成分 分析 . 庄 13一 1 井废 弃 钻井 液 主要 污 染 成 分 1 平 油
分 析结果 见 表 1 。
废弃水 基 钻 井 液对 环 境 造 成 了很 大 的危 害 ,
在海 上油 田这 一 问题 显 得尤 为突 出。 目前 对废 弃
高于 《 污水综 合排 放标 准》 G 87 - 19 ) ( B 9 8 96 要 求, 并且浊度高。
2 固化剂体 系的确 定 2 1 水 泥加量 .
水基 钻 井液 处 理 方 法 主要 有 : 回填 法 、 殖 法 、 垦 挤 压法 、 固液 分离 法 和固化 法 ¨ 。 固化法 机理 是 向废 弃水基钻 井液 中加 入 固化
粉煤 灰 , 抗压 强度 很低 ; 入添 加 剂后 , 加 抗压 强度
由表 6可知 , 随着 固相 含量增加 , 弃钻 井液 废
增加 , 固化时间大大缩短 , 促凝效果好。其中硅酸 固化体抗 压强 度增加 。 . 钠对废 弃钻 井液 固化 效 果最 好 , 化 钙 次之 。从 3 2 固化 时 间 氧 其他条 件 不 变 , 泥加 量 3 % , 察 固化 时 水 5 考 经济成 本考虑 , 择氧化 钙作 为无机添 加剂 。 选 间对 固化 体抗压 强度 的影 响 , 结果见 表 7 。 2 3 氧化 钙加量 .
化学清洗法处理磺化水基钻井液
0 引 言
磺化体系的水基钻井液主要 成 分包 括黏土 、 增黏 降 黏 剂、 降 滤 失 剂、 加 重 剂、 水 相。 由 于 钻 井 液 中 剂、 引入聚合物 、 三璜体系( 包括磺化褐煤树脂 S 磺 MC, 化烤胶 S , 从而提高了其 MK 及磺 化 酚 醛 树 脂 S MP) 抗高温抗盐性 能 。 磺 化 体 系 水 基 钻 井 液 在 水 中 呈 胶 体状态 , 有机物可以很好的溶解其中 。 但三磺 体 系水 基钻井液对生态环境具有一定危 害 , 其不仅 具有 一般 还具有浸出液 C 色 水基钻井液污染特性外 , O D 值高、 度大 、 重金属离子含量高等特点 。
张克江 , 现任成都医学院公共卫 生 系 教 授 及 成 都 科 衡 环 保 技 术 有 限 公 司 总 经 理/总 工 程 师 。 通 信 2 0 0 9 年毕业于加拿大卡尔加里大学土木工程系 , 地址 : 四川省成都市高新区萃华路 8 9 号成都国际科技节能大厦写字楼 A 座 3 4 0 7室, 6 1 0 0 4 1
4 5] 节省成本 , 易于操作 注入地层 [
3] 回填处理 [
1 水基钻井液处理方法
在水基钻井液中 , 危害环境 的主 要成分 是 有 机物 类、 无 机 盐 类、 某些重金属离子( 如 汞、 砷、 铬、 镉、 铅 等) 及一些配浆和 加 重 材 料 中 的 杂 质 。 一 般 1 开 及 2 开中上期 , 水基钻井液中的污染物的各项指标符合 《 污水综合排放标准 》 二级排放标准及 G B8 9 7 8—1 9 9 6 《 土壤 环 境 质 量 标 准 》 二级标准的要 G B1 5 6 1 8—1 9 9 5 求, 但 2 开中后 期 以 后 , 土壤中的个别重金属及浸出 液的各项污染物指标均超出上述国家标准的规定 。 井上固控系统 出 来 的 钻 井 液 一 般 先 经 过 回 收 系 统( 振动筛 离 心 机) 回 收 部 分 钻 井 液, 振动筛和离心 机出来的固相 经 收 集 后 再 进 行 无 害 化 处 理 。 对 于 水 基钻井液的处 理 , 传 统 工 艺 采 用 储 存 在 泥 浆 池 中, 经 自然蒸发 、 沉积 、 干化后填埋或经 简单 的 脱水 、 固 化后 填埋的方法 。 传 统 工 艺 虽 然 流 程 简 单 、 成 本 低, 但当 遇到雨季时 , 水基钻井液中的有 害物 质随雨 水 外 溢流 入农田 、 河流 , 渗入地表 , 对土壤 、 地下 水 造成 污染 , 对
实验一 水基钻井液配制及其流变性质的测定
实验一水基钻井液配制及其流变性质的测定一、原理阅读《钻井与完井工程》第三章和本指导书。
二、实验目的要求1、了解和掌握钻井液的配制过程及方法,学会按所需比重配制一定量的水基钻井液。
2、了解测定钻井液常规性能的各种仪器的测定原理,正确掌握测定钻井液常规性能的仪器设备的使用方法。
3、掌握四种常用流变模式的流变曲线绘制及流变参数的测定。
三、实验仪器及药品六速旋转粘度计、泥浆比重计和漏斗粘度计、电动搅拌机等各一台,搪瓷量杯、药物天平、安丘土、纯碱等。
四、实验内容与测定方法(一)水基钻井液的配制钻井液(泥浆)的种类很多,通常分为两种基本类型:即水基钻井液和油基钻井液。
油基钻井液是以柴油(或原油)作分散介质,水及有机土或其他的亲油粉末物质作分散相,加乳化剂等处理剂配制而成;水基钻井液是以水为分散介质,其基本组分是粘土(搬土)、水、和化学处理剂,这类钻井液发展最早,使用最广泛。
我们这里所要配制的钻井液只是其中一种最基本、最简单的水基钻井液,即般土原浆。
它的配制要点是在选定粘土的基础上,加入适量纯碱或其它处理剂,以提高粘土的造浆率。
纯碱的加量依粘土中钙的含量而异,可通过小型实验求得,一般不超过泥浆体积的1%。
加入纯碱的目的是除去粘土中的部分钙离子,使钙质膨润土转化为钠质膨润土,从而提高它的水化分散能力,使粘土颗粒分散得更细。
Ca(土)+Na2CO3=Na(土)+CaCO3。
因此,原浆加纯碱一般呈现粘度增大,失水量减小;如果随着纯碱加入失水量反而增大,就说明纯碱加过量了。
有的粘土只加纯碱还不行,需要加少量烧碱,其作用是把粘土中氢质土转化为钠质土。
计算出配制密度为1.05的水基钻井液1000ml所需膨润土重量(一般常用的是安丘土,密度为2.20g/cm3),用药物天平称取所需安丘土。
其计算公式如下:W土——配浆所需的膨润土粉重量 g;γ浆——所配钻井液的密度 g/cm3;γ土——安丘土粉的密度 g/cm3;V浆——需配制的钻井液体积 ml。
水基钻井液处理
废水基钻井液的处理技术摘要:废弃钻井液是油气田勘探开发作业过程中产生的废水,是油气田主要污染源之一。
钻井废水富含了各种钻井液添加剂和石油类物质,其成分复杂,有机物浓度高、悬浮物浓度高,水质具有多变性,排放点分散,对生态环境造成的影响巨大。
本文综述了目前水基钻井液废水的各种处理方法的利弊,并对其发展提出新的研究方向。
1. 钻井废水处理技术的现状目前国内外的钻井废水处理技术方法大致相同,都以降低污染、节约成本或操作简便为目的,其主要技术有:物理处理技术、化学处理技术、生化处理技术、复合处理技术及其它新处理技术。
1.1 物理处理技术1.1.1直接排放法钻井废水中有些低毒或无毒生物降解的成分,如水基钻井液的废弃物等,可以在满足环境保护要求的前提下,将其分散到酸性土壤中,以中和改良土壤,或者进行适度的深层掩埋封闭处理。
将无毒或低毒的废弃物直接深埋入坑中(深度因地而宜),再覆盖一层粗石灰石作为屏障,覆土后上面可继续栽种植物。
适度的深埋也是一项简单易行的处理方式,但前提是要对废弃物可能产生的影响进行评价[1]。
1.1.2固化法固化法是向钻井液废水中加入固化剂,使其转化为土壤或交接强度很大的固体,可就地填埋或者作为建筑材料。
屈撑囤等[2]以水泥作为固化剂,对中原油田的含油污泥进行了固化处理,当固化块中水泥与污泥的质量比为 2.0:1.0 时,抗压强度可以达到16Mpa当添加适量的外加剂后,强度可以达到20MPe以上,完全可以进行堆放或作为铺垫路基使用,且固化物浸出液的COD含油量及有毒元素这三项指标都符合相应国标的要求。
固化法具有处理费用低,可覆土还耕等优点,不足之处是固化处理过程中需要使用主凝剂、助凝剂、催化剂, 处理较为复杂。
1.1.3 回收利用脱水方法回收钻井液废水,主要采用的脱水方法是离心、水力旋转并辅以化学絮凝,回收的旧钻井液可重新用与井场的钻井,这也是钻井清洁生产技术的发展方向[3]。
一般通过这种方法可以有效地减少钻井液的用量,但其缺点是废液处理周期较长。
页岩气水基钻井液废物处理技术实践
1 钻 井 液 废 物 不 落 地 处 理 技 术
1.1 工艺简述 钻井 产 生 的 一、二 开 水 基 钻 井 液 废 物,通 过 随 钻
处理系统的不落地收集、破胶脱 稳、固液 分离、滤 液收 集四个模块化处理单元,生成液 相的 滤液可 供 井 队配 浆回用或转至 回 注 站 处 理,固 相 的 泥 饼、大 颗 粒 岩 屑 通过外运制砖方式资源化利用。
摘 要 针对页岩气常规水基钻井液 废 物 采 用 泥 浆 池 就 地 固 化 填 埋 处 理 方 式 所 存 在 的 占 地 面 积 大、处 理 过程中及处理后存在环保风险等问题,提出采用钻井液废物不落地 处理技 术。阐 述该 技术的 工艺流程、设备设 施及具体的施工步骤,以及在昭通页岩气示范区的实际应用效果。实践 表明,钻井液 废物不 落地 处理 技 术在 钻 井 施 工 过 程 中 可 以 减 少 土 地 占 用 、避 免 土 壤 污 染 隐 患 、增 加 钻 井 液 废 物 资 源 化 利 用 率 。
2 现 场 应 用 实 践
2016年初至 今,昭 通 页 岩 气 示 范 区 已 在 十 余 个 钻井平台,四十余口井的水基泥 浆段 全部实 施 钻 井液 废物不落地处理技术。产生的泥饼经地方环境监测 中心站监测,其浸出液 监 测 结 果 符 合 GB8978—1996 《污 水 综 合 排 放 标 准 》一 级 标 准 ,监 测 结 果 见 表 1。
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废水基钻井液的处理技术摘要:废弃钻井液是油气田勘探开发作业过程中产生的废水,是油气田主要污染源之一。
钻井废水富含了各种钻井液添加剂和石油类物质,其成分复杂,有机物浓度高﹑悬浮物浓度高,水质具有多变性,排放点分散,对生态环境造成的影响巨大。
本文综述了目前水基钻井液废水的各种处理方法的利弊,并对其发展提出新的研究方向。
1.钻井废水处理技术的现状目前国内外的钻井废水处理技术方法大致相同,都以降低污染﹑节约成本或操作简便为目的,其主要技术有:物理处理技术﹑化学处理技术﹑生化处理技术﹑复合处理技术及其它新处理技术。
1.1 物理处理技术1.1.1 直接排放法钻井废水中有些低毒或无毒生物降解的成分,如水基钻井液的废弃物等,可以在满足环境保护要求的前提下,将其分散到酸性土壤中,以中和改良土壤,或者进行适度的深层掩埋封闭处理。
将无毒或低毒的废弃物直接深埋入坑中(深度因地而宜),再覆盖一层粗石灰石作为屏障,覆土后上面可继续栽种植物。
适度的深埋也是一项简单易行的处理方式,但前提是要对废弃物可能产生的影响进行评价[1]。
1.1.2 固化法固化法是向钻井液废水中加入固化剂,使其转化为土壤或交接强度很大的固体,可就地填埋或者作为建筑材料。
屈撑囤等[2]以水泥作为固化剂,对中原油田的含油污泥进行了固化处理,当固化块中水泥与污泥的质量比为2.0:1.0时,抗压强度可以达到16Mpa,当添加适量的外加剂后,强度可以达到20MPa以上,完全可以进行堆放或作为铺垫路基使用,且固化物浸出液的COD﹑含油量及有毒元素这三项指标都符合相应国标的要求。
固化法具有处理费用低,可覆土还耕等优点,不足之处是固化处理过程中需要使用主凝剂﹑助凝剂﹑催化剂,处理较为复杂。
1.1.3 回收利用脱水方法回收钻井液废水,主要采用的脱水方法是离心﹑水力旋转并辅以化学絮凝,回收的旧钻井液可重新用与井场的钻井,这也是钻井清洁生产技术的发展方向[3]。
一般通过这种方法可以有效地减少钻井液的用量,但其缺点是废液处理周期较长。
1.1.4 回注法将具有严重污染又难以处理的钻井液废弃物通过井眼回注入安全地层或井眼的环形空间称为回注法,是一种花费较少而又普遍采用的方法。
现在海上钻井多将废液用压裂液加压到足以将地层压裂的压力,将要处理的钻井废水注入非渗透性地层的裂缝中,撤消压力时周围地层中的裂缝自行关闭,这样可以防止地层中的废水发生迁移。
高鹏[4]等对临南油田污泥浆进行回注处理,当污泥浆浓度为10%,注入压力为11Mpa,可以处理污泥浆150~200m3/天,完全能满足临南联合站全部产出污泥浆处理要求,同时在未加任何添加剂的情况下,污泥悬浮性很好,可以保证长时间连续注入。
但回注法如果应用和管理不当,将会影响地下饮用水的质量,直接危害人类健康。
1.2 化学处理技术1.2.1 Fenton试剂催化氧化法Fenton氧化法广泛用于废水处理,具有处理效率高﹑操作简便﹑适用范围广等优点。
马文臣[5]等研究用Fenton试剂催化氧化工艺处理聚磺体系钻井废水,最佳控制条件为:H202/Fe2+投量摩尔比为4,H22/初始COD摩尔比为3.6~4.5,pH值为2.5~5.5,反应时间在90min以上,处理后废水中COD去除率可达82%,色度去除率为98.5%1.2.2 光氧化催化法向废水中加入催化剂,并通入一定量的空气,置于光照下,此时水中的H+与TiO2表面吸附的H2O发生反应生成HO·自由基HO·自由基具有极高的活性,能够氧化分解绝大多数的有机物。
万里平[6]等以改性的膨润土负载TiO2-Ag2O复合催化剂处理钻井液废水和压裂液废水,在溶液的pH值为3﹑TiO2加量为0.4%(ω)﹑充气量为15L/min﹑光照时间为3h的最佳条件下,钻井液水和压裂液废水的COD去除率分别为70.3%和57.0%,且催化剂性能稳定,无二次污染,经高温活化后,可反复多次使用,处理成本低。
1.2.3 电絮凝浮选法电絮凝浮选法是在废水中通入直流电,通过电化学反应,产生气泡和絮凝剂,絮凝剂携带着悬浮物质(油类,纤维,活性污泥等)并吸附微小气泡上浮,成为浮渣而被除去。
油气田浮选处理技术多采用加压溶气或剪切气浮技术,通过浮选剂改善废液中悬浮物质接触角,在重力场中利用密度差实现污染物与水相的相对运动,达到污染物的去除的目的。
该技术对石油类去除率可达90%以上,机械杂质,悬浮物的去除率可达95%以上。
1.4 生物处理技术废水生化处理技术可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理方法两类。
好氧生物处理法是在游离氧存在的条件下,以氧气做电子受体,利用微生物的新陈代谢实现污染物的降解。
好氧微生物按微生物的生长状态可分为附着生长法和悬浮生长法,派生出了生物膜法和活性污泥法。
厌氧生物处理方法是在无游离氧的条件下,以兼性细菌和厌氧菌降解有机物的生物处理方法。
生物处理技术具有运行费用低﹑不产生二次污染等优点,存在的主要问题是钻井废水成分复杂﹑水质变化大﹑可生化性差,使生物技术在钻井废水中的应用有一定的难度,还需进一步研究[7]。
1.5 复合处理技术基于钻井废液成分的复杂性,单一的处理方法可能达不到无害化处理,常需要多种处理过程的结合,目前主要是物理﹑化学及生物中两种或三中方法的复合处理技术。
如三步处理废弃钻井液:酸化中和﹑混凝沉降和深度处理。
酸化中和处理过程可降低颗粒表面上的活性基团的水化能力,降低其电位ζ值(绝对值)。
破坏胶体粒子在废水中的稳定性,废水中的胶体粒子易于脱稳沉降除去。
混凝剂视不同的废水组分使用,一般无机混凝剂与聚丙烯酰胺系列有机絮凝剂的效果较好[8]。
深度处理一般是采用活性炭吸附﹑液膜处理或化学氧化等1.6 喷雾干燥技术喷雾干燥是使液态的物料喷雾由喷雾状进入高温塔内,塔温由钻井机每天产生大量的柴油机尾气(500600℃)提供,从而高温使液体瞬间变为气态,而液~体中的固相颗粒沉积下来的过程。
喷雾干燥技术已在化学﹑食品﹑医药﹑水泥﹑冶金等工业行业广泛应用[9]。
喷雾干燥技术由柴油机尾气的余热处理钻井液废水特点如下:(1)喷雾干燥属于物理过程,其处理效果与泥浆成分和浓度无关,工艺的可靠性高,且不需要额外供应原料,运行费用低。
(2)钻井液经过高温烟气的干燥可以达到灭菌的效果,气化的液体若冷却回收,其色度﹑pH﹑COD都有所改善。
(3)喷雾干燥过程中尾气与废液直接接触传热,传热效率极高,热损失很少,控制简单,减掉了传统方法中分离废水再净化的过程,并且操作设备也简单。
(4)处理的废液转化为水蒸气和一些易挥发性的气体,可在低温烟气口设置活性炭吸附部分有害的气体,但仍需要对排出气进一步处理,这也是此法的不足之处。
2. 钻井废水处理技术所存在问题通过调研文献,钻井废液的物理﹑化学及生物处理技术的缺点有:物理处理技术主要是利用旋转技术,通过离心作用将废弃钻井液中的悬浮物分离出来,或是将钻井液直接固化和回注等,此方法虽然操作简单,但分离效率低还存在一定安全隐患。
化学法和物理化学法虽然处理效果较好,但需要消耗大量的化学试剂,这些试剂还可能对环境造成污染,此外在筛选研制合适的混凝剂﹑絮凝剂以及处理工艺在设备﹑可操作性上等都存在较多问题。
生物处理技术具有明显的环境友好性,可选用的生物资源丰富,但由于钻井废液成分的复杂,可生化性差,使生物技术应用受到一定限制。
废弃钻井液处理面临的问题主要是因为废水中的COD值﹑色度达标率低,这主要是因为废弃钻井液的组成太复杂。
由于钻井的过程中需要添加多种处理剂及更换钻井液体系等,使得钻井废液的成分越来越复杂,污染物的浓度越来越高,处理的难度加大[7]。
3. 钻井废水处理技术研究方向(1)加强对废弃钻井液处理剂的研究鉴于不同地区不同油田钻井废液成分的不同及复杂性,急需开发新型的废弃钻井液处理剂,使之对各油田具有普遍适用性,高效性﹑清洁无害性等。
(2)加强对废弃钻井液处理方法的研究目前的处理方法都只是针对某特殊的废弃钻井液,难以满足不断变化的废弃钻井液的处理要求。
需要开发一套完整的系列处理方法,使之具有普遍的适用性。
(3)加强废弃钻井液处理工艺的研究随着废弃钻井液成分的复杂,现有的工艺技术消耗的资源大,需要开发新的工艺技术,以更低的能源消耗创造出较好的经济效益和环境效益。
如喷雾干燥技术利用柴油机废气产生的热来实现固液分离,其操作简单﹑节约资源﹑分离彻底还具有一定杀菌性。
参考文献[1] 彭娟华. 钻井废水可生化性研究及处理技术探索[D].中国科学院研究生院,2007, 5.[2] 屈撑囤,冯吉利,刘晓娟.固化法处理含油污泥的室内研究[J].环境科学与技术,2005,28(9):69~70.[3] Tuomas.G.Effective use of water in a ystem for water driven hammer drilling[J].Tunnelling and Underground Space Teehnology,2004,19(l):69~78.[4] 高鹏,郭东华,张伟.临南油田污泥浆回注处理研究[J].油气田环境保护,2005,15(1):24~25.[5] 马文臣,刘宜利,徐世杰等.催化氧化法在钻井废水处理中的应用[J].油气田环境保护,2004,11(l):15~16.[6] 万里平,孟英峰,赵立志.油田作业废水光催化氧化降解研究[J].石油与天然气化工,2004,33(4):290~292.[7] 徐辉. 井场废弃钻井液无害化处理研究[D].西南石油大学环境工程学院,2006,4.[8] 赵立志,杜国勇,冯英等.水处理中的无机混凝剂与有机絮凝剂的协同作用[J].化工时刊,2005,19(l):21~25.[9] 唐晓东,催赢贤,等.钻机废水处理新工艺的研究与评价[B].工业水处理,2008,28(12):1~3.。