一种复合型破胶脱稳剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于油气田废弃物处理，具体涉及一种用于油气田废弃水基钻井液处理的复合型破胶脱稳剂，以及该复合型破胶脱稳剂的制备方法与应用。

背景技术：

1、在油田钻探作业中，钻井液是“钻井的血液”，它有着平衡地层和井壁岩石侧压力、保持井底清洁、悬浮岩屑和加重剂、携带岩屑、稳定井壁、冷却和润滑钻具及传递动力等功能。在钻探过程中，不可避免地产生废弃水基钻井液，其主要为钻井过程中排放的岩屑和少量钻井液、完井时从井筒中返排出的钻井液和压井需要所储备的重泥浆等，且随着石油行业的快速发展，油气田产生的废弃水基钻井液越来越多，由于废弃水基钻井液中含有大量不同自然降解性、不同毒性的污染物，如果处理不当，将会导致土壤、地表及地下水的污染，对环境和人类带来直接或间接的危害。

2、废弃水基钻井液是一种粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多相体系，废弃液中的粘土矿物因晶格取代，其表面带负电荷，且粘土表面易在碱性条件下形成水化膜，有很强的水化能力，在静电斥力作用下，使粘土颗粒与水溶液形成稳定的胶体分散体系；丙烯酸和丙烯酸钠共聚物、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺钾盐、磺甲基酚醛树脂等高分子处理剂在碱性条件电离的基团带负电，因电荷作用，分子形态舒展，有利于它们与粘土、水共同形成稳定的泥浆胶体体系，使得废弃水基钻井液普遍具有良好的胶体稳定性，出现废弃水基钻井液黏度较大、固体杂物难以沉降、污染负荷高、胶体类物质多及含水率高等问题。

3、目前针对废弃水基钻井液的处理方法很多，如固化处理法、微生物处理法、回注法、化学氧化法等，这些处理方法存在很多局限性，无法达到处理要求。化学固液分离法因具有反应快、操作方便、沉降时间短、对悬浮物和胶体物质去除率高等优势已被广泛应用，其具体方法是在废弃水基钻井液中加入适当的破胶剂与脱稳剂，改变钻井泥浆体系的物理、化学性质，彻底破坏钻井泥浆胶体体系，改变钻井泥浆中粘土颗粒表面性质，让细小的颗粒絮凝聚结，使其在机械辅助分离条件下实现固液分离。但目前该方法也存在不足之处，如常规氧化剂破胶剂、无机酸等破胶剂对废弃水基钻井液的破胶效果较差，残留物多，大分子聚合物不能完全降解，黏度较大；现有的氯化铁、聚合硫酸铁等常规絮凝剂对废弃水基钻井液的脱稳效果较差，存在泥饼含水率高、分离水色度较高、药剂加量较大等问题。因此，选择合适的破胶剂和脱稳剂已成为固液分离技术的关键所在，开发出一种适用于废弃水基钻井液固液分离处理的复合型破胶脱稳剂已是迫在眉睫，这对于研究废弃水基钻井液减量化处理有着极其重要意义，且有利于废弃液后续的循环利用处理。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种复合型破胶脱稳剂，提高废弃水基钻井液处理中的破胶效果和脱稳效果，便于废弃液后续的减量化、资源化处理。

2、本发明提供的复合型破胶脱稳剂由如下重量百分比的原料组成：混凝剂20％～35％，酸类破胶剂15％～25％，脱稳助剂2％～5％，螯合剂4％～8％，酸碱调节剂3％～6％，破乳降黏剂6％～12％，其余为水。

3、进一步，本发明的复合型破胶脱稳剂优选由如下重量百分比的原料组成：混凝剂25％～35％，酸类破胶剂15％～20％，脱稳助剂2％～5％，螯合剂4％～6％，酸碱调节剂3％～5％，破乳降黏剂6％～10％，其余为水。

4、上述混凝剂为无机盐混凝剂或无机高分子混凝剂中的至少一种与有机高分子混凝剂组成的混合物；所述有机高分子混凝剂为阳离子聚丙烯酰胺和聚二甲基二烯丙基氯化铵的混合物；所述无机高分子混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚硅酸硫酸铝中任意一种或任意两种的混合物；所述无机盐混凝剂为硫酸铝、明矾、氯化铝中任意一种或任意两种的混合物。

5、进一步，上述混凝剂优选由下述重量百分比的原料组成：有机高分子混凝剂50％～60％，无机盐混凝剂0％～20％，无机高分子混凝剂30％～40％。

6、更进一步，优选所述有机高分子混凝剂的重量百分比组成为：阳离子聚丙烯酰胺30％～60％，聚二甲基二烯丙基氯化铵40％～70％。

7、上述酸类破胶剂为草酸、柠檬酸、酒石酸中至少一种与氨基磺酸组成的混合物。

8、进一步，上述酸类破胶剂优选由如下重量百分比的原料组成：氨基磺酸20％～50％，草酸30％～40％，柠檬酸0％～35％，酒石酸0％～20％。

9、上述螯合剂为二乙基三胺五乙酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸中任意一种或任意两种的混合物。

10、上述破乳降黏剂为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、多烯多胺聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物中任意两种的混合物。

11、进一步，上述破乳降黏剂优选由如下重量百分比的原料组成：多烯多胺聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物20％～70％，十六烷基三甲基氯化铵30％～60％，十二烷基三甲基溴化铵0％～45％。

12、上述酸碱调节剂为硫酸、磷酸中任意一种。

13、上述脱稳助剂为活化硅酸、骨胶、海藻酸钠、水玻璃中任意一种或任意两种的混合物。

14、本发明复合型破胶脱稳剂的制备方法为：将水加入到反应装置中，升温至30～45℃，开启搅拌，向其中加入酸类破胶剂，反应20～30min；再依次向其中加入螯合剂、破乳降黏剂、脱稳助剂、酸碱调节剂，反应30～60min；最后再加入混凝剂，反应45～90min，得到复合型破胶脱稳剂。

15、本发明还提供了所述复合型破胶脱稳剂在油田废弃水基钻井液处理中的应用，其投加量为废弃水基钻井液总重量的0.1％～0.2％。

16、本发明具有的有益效果如下：

17、1、本发明的复合型破胶脱稳剂中，各种组分互为补充，酸类破胶剂通过酸化作用破坏废弃水基钻井液稳定的胶体结构，降解废弃液中的大分子聚合物、有机物为小分子胶粒，降低黏度；酸碱调节剂起到调节酸碱环境的作用；混凝剂可提供大量络合离子、正电荷离子，通过压缩双电层、电性中和作用，中和带负电荷的废弃钻井液，破坏废弃液的表面电性，降低zata电位，使悬浮细小胶粒失去稳定性，在混凝沉淀作用下快速聚集成絮体；脱稳助剂可改善絮体的结构，利用吸附架桥作用，使细小松散的絮凝体变得粗大而紧密，提高混凝效果；螯合剂通过配位作用螯合废弃液中的金属离子，增加配位络合能力，增强混凝效果；破乳降黏剂通过润湿及渗透作用将具有亲水性的废弃水基钻井液中固体颗粒从油水界面拉入水滴内，有利于水滴碰撞合并聚集成大水滴沉降出来，加强混凝效果。螯合剂和破乳降黏剂的添加，有利于废弃液形成尺寸更大、沉降能力更好的絮体，不仅可聚沉黏稠悬浮的较小颗粒来降低废弃液的黏度，又能提高混凝效率，对降黏脱稳起协同增效作用。

18、2、本发明复合型破胶脱稳剂利用各组分之间的酸化降解、压缩双电层、电性中和、吸附桥联、混凝沉淀、配位螯合、表面活性、润湿及渗透等作用机理，对废弃水基钻井液有较显著的破胶降粘和混凝脱稳作用，不仅能够快速降解废弃水基钻井液中的大分子聚合物、有机物等，彻底破坏稳定的泥浆胶体体系，有效降低废弃液的黏度；同时还降低了废弃水基钻井液粘土颗粒表面的负电荷及zata电位，减少了颗粒间的斥力，使脱稳后的钻井液细小分散颗粒等凝聚成较大的絮体，沉降速度快，去污明显，具有较好的快速泥水分离效果，克服了传统化学处理中废弃水基钻井液粘稠稳定、脱稳效果差及分离水色度较高等问题。该复合型破胶脱稳剂在废弃水基钻井液减量化处理的应用中起着极其重要的意义。