油田钻井油基污泥压泥处理机

废弃钻井完井液固液分离用絮凝剂

絮凝剂和助凝剂在废弃钻井液化学脱稳脱水固液分离中的重要作用已被人们所认识。特别是废钻井完井液中粒径小于 20 m 的那部分超细颗粒必须依靠絮凝作用才有可能被清除。在油田常用的钻井液体系中加入阳离子絮凝剂, 絮凝剂吸附在颗粒表面, 中和颗粒表面负电荷, 造成 电位下降; 当电位降到一定数值( 零电点附近) 后, 体系即脱稳絮凝。但是, 若加入过量的絮凝剂, 颗粒表面吸附过量的正电荷, 改变颗粒表面双电层的性质, 电位反转为正值, 并且当其超过一定值时, 体系重新稳定, 反而不利于絮凝及分离处理^{[ 10]} 。因此, 絮凝剂的选择和絮凝过程中固相颗粒表面 电位的演变研究, 对提高固液分离效率和效果至关重要^{[ 8]} 。

目前, 絮凝剂种类很多, 从组成上可分为无机型、有机型和复合型; 从结构上可分为低分子型和高分子型; 从电性上又可分为阳离子型、阴离子型和非离子型^{[ 11- 12]} 。表 1 为市场上比较常见的絮凝剂^{[ 11]} 。

在实施固液分离处理时, 如能使胶体体系的稳定性破坏, 导致废液中的主要钻井完井液处理剂失去护胶作用, 进而破坏胶体悬浮体系的稳定性, 将对固液分离起到极大促进作用。试验证明, 除选择合适的絮凝剂外, 在废液, 特别是高浓度的钻井完井废液中加入一定量的无机混合酸酸化, 也能使废液中

的主要钻井完井液处理剂失效, 产生固液分离, 达到初步沉降处理的目的, 成为实现高效固液分离的有

_{效手段之一}[ 4, 13- 15] _。

影响废弃钻井完井液固液分离效果的因素

絮凝剂

影响固液分离的首要因素当然是絮凝剂及其优化加量。作为絮凝剂最主要品种的聚丙烯酰胺及其衍生物, 其在废浆固液分离中具有良好的性能, 其在碱性或中性溶液中可以很好地溶解。分子中水化基团离解成 COO^- 离子, 增强了分子链节间的静电斥力, 卷曲的分子得以伸展。而当溶液中加入酸后,使水化基团 COONa 变成 COOH , 不利于大分子链伸展, 同时 H PAM 分子内、分子间可发生亚胺化作用, 使得 H PAM 大分子链产生严重卷曲, 将已吸附的黏土颗粒和钻井液添加剂紧紧地包裹在大分子中, 充分体现了大分子的卷扫作用, 从而实现固液分离

不同分子量的 H PAM 对固液分离自然出水率的影响不同。但分子量在 700 万以上的 H PAM 配制时溶解困难, 不易在黏稠的废钻井液中分散, 只能使用很稀的溶液, 这样会增大絮凝剂的体积, 给施工带来不便。因此, 建议现场选用分子量为 300 万~500 万的 H PAM , 即能基本达到固液分离要求。

另外, 还可通过调节 H PAM 的水解度控制它的吸附、带电、水化的能力和分子链形态, 从而获得不同的絮凝能力^{[ 8]} 。一般来说, 水解度在 50% 左右时, 分子中的 COONa 基团和 CONH 2 基团比例刚好既能满足溶解快的要求, 又使分子整体具有较强的吸附性, 试验证实的自然出水率和抽滤出水率均可达到最大值。

H PAM 的吸附、架桥作用和絮凝固相颗粒的能力与废钻井液中的固相含量有关, 且从图 1 可见^{[ 6]} , H PAM 的加量与废钻井液中的固相含量成线性正相关, 因此, 为提高絮凝脱水效率, 在实施固液分离时, 应先向体系加入水进行稀释。 

单一的有机絮凝剂和单一的无机絮凝剂用于处理钻井完井废液固液分离时均有一些缺点, 一般将二者配合使用, 这样既可以降低絮凝剂的使用量, 又可以提高固液分离的效率, 还能提高分离出的水的质量。图 2 是黎刚等^{[ 6-7, 1 7]} 对一种经 1 1稀释的聚合物钻井废液用有机絮凝剂丙烯酰胺- 丙烯酸- - 羟基丙酯基三甲基氯化铵共聚物( 简称 F19) 和无机絮凝剂硫酸铝配合进行固液分离实验的结果, 可以看出, 2 种絮凝剂互相促进的效果十分明显。

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