废弃钻井泥浆絮凝剂的研究(优秀奖)

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1、废弃钻井泥浆絮凝剂的研究蔡琪1李鸿鹏1高俊彩1高思淼1曲云飞2殷双涛3（1.应化0906班，2应化0904班，3应化0905班）摘要：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，石油开采钻井过程中会产生大量的泥浆，给人类的生活带来严重的危害。本文通过对废弃钻井泥浆的性质分析，筛选出合适的破胶剂，进行了无机-有机絮凝剂的复配研究，在此基础上合成了淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂，考察了配料比、反应温度、反应时间和引发剂用量对絮凝效果的影响，并对合成的淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂进行了红外和电镜表征。关

2、键词：废弃钻井泥浆；破胶剂；絮凝剂；复配，淀粉接枝，丙烯酰胺1.引言钻井液是石油和天然气钻井过程中必不可少的物质，为达到安全、快速钻井的目的，使用了各种类型的钻井液添加剂，而且随着钻井深度的增加而难度加大，钻井液加入的化学添加剂的种类和数量也越来越多，使得其废弃物的成分也变得越来越复杂，危害也越来越大[1]。废弃钻井液所含的环境污染物主要是石油类、盐类、可溶性金属元素以及有机硫化物和有机磷化物等[2]。传统的处理方法有很多例如焚烧法，回填法，化学固化法，生物降解法，固液分离法等[3-7]，其中固液分离法

3、是由于其操作简单、效果明显等优点，使其成为应用最广的方法。近年来，工大科技工作者已经对废弃钻井液处理做了有益的探讨，取得了一些新的进展，例如，引入新型无机聚合盐强絮凝剂，絮凝，沉降钻井液中原有的处理剂，压缩粘土表面扩散双电层，使钻井液中的胶体微粒由细分散转变为适度的絮凝粗分散，改造后的性能达到表层钻井液的性能要求[8-9]2实验部分2.1废弃钻井液的基本性质废弃钻井液的固含量为57.62％；废弃钻井液的密度是1.639g/ml。2.2破胶剂筛选通过试验确定，最佳破胶剂为氯化镁，加量为2g/L2.3絮凝剂

4、的复配研究2.3.1聚铝与CPAM的复配取稀释10倍的12份废弃钻井液各25ml，均加入0.5ml的MgCl2（0.2g/ml）（其在体相中的浓度为4g/ml），再向其中加入不同体积的聚铝（0.5%）+CPAM溶液（0.5%），然后进行离心分离10分钟，转速为3500r/min。离心结束后，测其上层清液透光率。2.3.2硅藻土与CPAM的复配取稀释10倍的6份废弃钻井液各50ml，编号为1至6，均加入0.5ml的MgCl2（0.2g/ml）（其在体相中的浓度为4g/ml），震荡后，分别向其中加入0.5%

5、的CPAM溶液。之后分别向2号至5号样品中依次加入0.01g、0.03g、0.05g、0.07g、0.09g硅藻土固体。离心15分钟，转速为4000r/min。离心结束后，分别测各个样品的上层清液透光率。2.4淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂的制备在装有搅拌器的三口烧瓶中，加人定量的去离子水、玉米淀粉和氢氧化钠，搅拌并加热至70℃，持续30min使淀粉充分溶解，冷却至室温备用，并通入氮气除氧30min。加入预定量的丙烯酰胺和DMC，搅拌1～2min后滴加引发剂过硫酸钾溶液。于一定温度下反应3～7h，得到乳白色胶状

6、产物。2.5固相含水率的测定称取废弃钻井液100g，加入破胶剂，搅拌均匀，再加入絮凝剂，搅拌均匀后静置，在转速3500r/min离心10min后倒出上层液体。称量固相的质量，记为m1，将固相烘干恒重后的质量记为m2，固相含水率的计算公式如下：固相含水率=(m1-m2)/m1×100%………………式13.结果与讨论3.1絮凝剂的复配效果3.2.1聚铝与CPAM的复配使用聚铝与CPAM复配絮凝剂处理废弃钻井液后的上层清夜透光率结果见表1：表1聚铝与CPAM加量比的影响聚铝+CPAM0.2ml+0.1ml0.

7、2ml+0.2ml0.2ml+0.3ml0.2ml+0.4ml0.2ml+0.5ml0.2ml+0.6ml透过率（T）7.558.7913.18.1011.310.5聚铝+CPAM0.05ml+0.3ml0.1ml+0.3ml0.2ml+0.3ml0.4ml+0.3ml0.5ml+0.3ml0.6ml+0.3ml透过率（T）14.017.614.015.315.013.6从表1中可以看出当在25ml废弃钻井液中加入0.5%聚铝溶液0.1ml和0.5%的CPAM溶液0.3ml时絮凝效果最好3.2.2硅藻土

8、与CPAM的复配使用硅藻土与CPAM复配絮凝剂处理废弃钻井液后的上层清夜透光率结果见图1图1硅藻土与CPAM的复配由以上数据可知，4号样品的透光率最高，当加入硅藻土的质量为0.05g时，复配絮凝剂的处理效果最好。3.2.3复配絮凝剂的固相含水率测试将聚铝与CPAM的复配以及硅藻土与CPAM的复配中效果最好的一组用于絮凝处理，测试其固相含水率。其结果如表2.表2复配絮凝剂的固相含水率聚铝复配絮凝剂硅藻土复配絮凝剂固相含水率(%)33.00%2