一种破胶剂及其制备方法与流程

本发明属于油气田废弃泥浆处理，具体涉及一种破胶剂及其制备方法。

背景技术：

1、钻井废弃泥浆是油气开采过程中最常见的污染物之一。为了达到安全且快速钻井的目的，钻井液中添加的化学品的种类和数量越来越多、成分日趋复杂。另外，由于钻井工艺对泥浆的要求越来越高，泥浆体系也日趋复杂，配方也日趋多样化，这都导致钻井废弃泥浆不仅成分越发复杂，且对生态环境的危害越来越大。在钻井作业完成后，所有的废弃物几乎全部排放并积存于废泥浆储存坑内，最终形成一种由粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等组成的多相悬浮性的钻井废泥浆。如果不经处理直接排放，会对周围的土壤以及水源造成污染。经过农作物以及植物的富集作用，最终将会危害人类的生命健康。

2、目前，油气田现场一般采用物理和化学相结合的方法对钻井废弃泥浆进行处理，其核心是将钻井废弃泥浆通过稀释、絮凝、分离变为岩屑、泥饼和水三部分。处理过程为：首先对泥浆中的固体物进行水洗稀释，然后采用复合高效的破胶剂和絮凝剂对废弃泥浆进行混凝，破坏其胶体稳定性，使水溶液从泥浆中游离出来，再采用真空吸附法把水溶液从固体物中析出。但在该过程中所使用的破胶剂种类繁多，但处理效果均很一般(破胶后泥浆粘度降低到2mpa.s所需要的时间为1.5-2h)，破胶速度较慢，很难满足现场泥浆边产生边处理的需求，容易导致泥浆的堆积。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种破胶剂及其制备方法，用于气田钻井废弃泥浆处理，提高了破胶速度，有助于缓解泥浆堆积的问题。

2、本发明具体是通过如下技术方案来实现的。

3、本发明的第一个目的是提供一种破胶剂，用于油气田钻井废弃泥浆处理，由以下质量百分数的原料制成：

4、破胶主剂30％-45％，破胶助剂15％-25％，催化剂2％-3％，稳定剂5％-8％，氧化剂3％-5％，吸附剂1％-1.5％，ph调节剂0.5％-1％，余量为水；

5、所述催化剂是将金属钯负载至二氧化钛载体上所得。

6、在本发明优选的实施方式中，所述催化剂通过以下步骤制备：

7、室温下，以无水乙醇为溶剂，制备冰乙酸和钛酸丁酯的混合溶液；在所述混合溶液中加入钯和二氧化硅，搅拌均匀后，加入水，继续搅拌，得到凝胶；将所述凝胶干燥和研磨后，在500-550℃烧结3-3.5h，制得所述催化剂。

8、在本发明优选的实施方式中，所述混合溶液中，冰乙酸、钛酸丁酯和无水乙醇的体积比为0.9-1：4-6：26；

9、钯和无水乙醇的用量比为1-3g：26ml，钯和二氧化硅粉体的质量比为1:1；

10、水和无水乙醇的体积比为3-5:26。

11、在本发明优选的实施方式中，所述破胶主剂由以下质量百分数的原料混合制成：过硫酸铵20％～30％，过硼酸钠10％～15％，余量为单过硫酸氢钾。

12、在本发明优选的实施方式中，所述破胶助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚由以下质量百分数的原料混合制成：渗透剂jfc 30％～35％，aeo-540％～45％，平平加o 20％～30％。

13、在本发明优选的实施方式中，所述稳定剂为氨基三甲叉膦酸钠或乙二胺四亚甲基叉膦酸钠。

14、在本发明优选的实施方式中，所述氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钠和双氧水中的一种。

15、在本发明优选的实施方式中，所述吸附剂为生石灰、钠基膨润土和生物质中的一种，所述生物质为核桃壳、锯末和玉米秸秆中的一种。

16、在本发明优选的实施方式中，所述ph调节剂为柠檬酸或山梨酸。

17、本发明还提供了上述破胶剂的制备方法，包括以下步骤：

18、分别称取以下重量百分数的原料：破胶主剂30％-45％，破胶助剂15％-25％，催化剂2％-3％，稳定剂5％-8％，氧化剂3％-5％，吸附剂1％-1.5％，ph调节剂0.5％-1％，余量为水；

19、将破胶主剂加水混合，制备混合物1，之后加入破胶助剂和催化剂混合，制备混合物2；向所述混合物2中依次加入稳定剂和吸附剂，搅拌均匀后静置1-2h，制备混合物3；向混合物3中依次加入ph调节剂、氧化剂和称量的水中剩余的水，混合搅拌均匀，得到所述破胶剂；混合物1中，水的质量分数为12％～44％。

20、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

21、为了解决现有技术中的破胶剂破胶速度慢的问题，本发明提供了一种新的破胶剂配方，成分为破胶主剂30％-45％，破胶助剂15％-25％，催化剂2％-3％，稳定剂5％-8％，氧化剂3％-5％，吸附剂1％-1.5％，ph调节剂0.5％-1％，余量为水；上述配方中，由于破胶剂中添加有以金属钯作为活性组分的催化剂，在催化剂的作用下会加速对泥浆体系的破胶，原因在于：本发明催化剂主要以金属钯作为活性组分，将其负载于反应生成的二氧化钛上，钯主要起到降低泥浆胶体表面活化能的作用，协助主剂和助剂加快破胶速度。二氧化钛在该催化剂中主要起到负载金属钯的作用，二氧化钛具有独特的性质，可与负载的钯金属发生“强相互作用”，使催化剂的吸附和催化性能发生改变，使催化剂具有抗中毒性强、低温活性好、表面酸性可调、高温可还原等优点。钯催化剂的加入降低了泥浆胶体界面的活化能，使得破胶所需要的能量进一步大大降低，从而加快反应速度，使得破胶速度加快。

22、本发明配方中，由于稳定剂的存在，抑制了破胶剂各组分之间自身的反应，使得破胶剂能长时间放置，且可以适应10～60℃的使用环境，对于不同泥浆体系所产生的废弃泥浆处理具有很强的适应性，原因在于：本发明中选择的稳定剂为含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，缓蚀率高3～5倍，能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在200℃下仍有良好的阻垢效果。由于其在水中可以离解成多个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状稳定的络合物，松散地分散于水中，不仅可以起到缓蚀作用，而且还有很强的阻垢能力。将其加入到破胶剂中可以利用其离解出的多个正负离子来抑制破胶剂中各组分发生化学反应。

23、本发明配方中，氧化剂的加入是强化破胶过程，可以快速的破坏胶体结构，在一定程度上加快破胶速度和效率，而且氧化剂还可以对破胶后泥浆中的其他有机物进行氧化分解，可以在起到破胶作用的同时还能降低泥浆中有机物的含量，为后续泥浆的絮凝脱水处理做铺垫，能够进一步保证泥浆体系彻底的破胶。

24、本发明破胶剂各成分均由市售常见化学药剂组成，成本低廉，因此本发明提供的破胶剂具有破胶速度快、成本低和宽温域的优点，并且制备方法简单，能够缓解泥浆堆积的问题，适合规模化生产应用。

技术特征：

1.一种破胶剂，其特征在于，用于油气田钻井废弃泥浆处理，所述破胶剂由以下质量百分数的原料制成：

2.根据权利要求1所述的破胶剂，其特征在于，所述催化剂通过以下步骤制备：

3.根据权利要求2所述的破胶剂，其特征在于，乙醇为无水乙醇，冰乙酸、钛酸丁酯和无水乙醇的体积比为0.9-1：4-6：26；

4.根据权利要求1所述的破胶剂，其特征在于，所述破胶主剂由以下质量百分数的原料混合制成：过硫酸铵20％-30％，过硼酸钠10％-15％，余量为单过硫酸氢钾。

5.根据权利要求1所述的破胶剂，其特征在于，所述破胶助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

6.根据权利要求1所述的破胶剂，其特征在于，所述稳定剂为氨基三甲叉膦酸钠或乙二胺四亚甲基叉膦酸钠。

7.根据权利要求1所述的破胶剂，其特征在于，所述氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钠和双氧水中的一种。

8.根据权利要求1所述的破胶剂，其特征在于，所述吸附剂为生石灰、钠基膨润土和生物质中的一种，所述生物质为核桃壳、锯末和玉米秸秆中的一种。

9.根据权利要求1所述的破胶剂，其特征在于，所述ph调节剂为柠檬酸或山梨酸。

10.一种破胶剂的制备方法，其特征在于，用于权利要求2所述的破胶剂的制备，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于油气田废弃泥浆处理技术领域，具体涉及一种破胶剂及其制备方法。所述破胶剂用于油气田钻井废弃泥浆处理，所述破胶剂由以下质量百分数的原料制成：破胶主剂30％‑45％，破胶助剂15％‑25％，催化剂2％‑3％，稳定剂5％‑8％，氧化剂3％‑5％，吸附剂1％‑1.5％，pH调节剂0.5％‑1％，余量为水；所述催化剂是将金属钯负载至二氧化钛载体上制得。本发明提供的破胶剂具有破胶速度快、成本低和宽温域的优点，并且制备方法简单，适合规模化生产应用。

技术研发人员：高树生,高甜,张文柯,吴赵平,王海旭
受保护的技术使用者：陕西延长石油（集团）有限责任公司（延长油矿管理局）油气勘探公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15