[发明专利]一种基于芬顿氧化失稳与垢吸附加重耦合的废弃钻井泥浆脱水的方法

说明书

本发明公开了一种基于芬顿氧化失稳与垢吸附加重耦合的废弃钻井泥浆脱水的方法，该方法是将废弃钻井泥浆经以浓硫酸、硫酸亚铁、双氧水为主要构成的芬顿试剂氧化脱稳后，再通过氧化钙调节pH值促进硫酸铁、氢氧化铁聚合及硫酸钙垢晶体在黏土颗粒表面聚集、沉积而实现泥浆中黏土颗粒加重、絮凝沉降，最终实现废弃钻井泥浆失稳脱水。本发明方法充分考虑了废弃钻井泥浆有机物含量高、黏土分散均匀，悬浮液体系稳定、破胶失稳难度大，黏土颗粒重量轻、难以沉降等特点，形成废弃钻井泥浆的氧化脱稳、黏土颗粒加重及聚合沉降为一体的高效失稳脱水的方法。

技术领域

本发明属于废弃钻井泥浆减量化处理技术领域，具体涉及一种基于芬顿氧化失稳与垢吸附加重耦合的废弃钻井泥浆脱水的方法。

背景技术

目前，随着油气开发的进一步加大，钻井过程产生了大量的废弃钻井泥浆，其主要组成为黏土、钻屑、水、钻井液添加剂和油，组成体系稳定，属于危险固体废弃物。与一般含油污泥(如罐底泥等)和高有机物含油污水(如压裂废液等)相比，废弃钻井泥浆具有如下特点：(1)含水率相对较低(50％～80％)，黏土含量较高(20～50％)，含油量低(2％～10％)的特点；(2)有机物含量高、分子链较长，而黏土颗粒较轻、分散性好，导致废弃钻井泥浆体系稳定性高、沉降能力差。

基于对废弃钻井泥浆特点的认识，分析废弃钻井泥浆失稳与脱水需要解决的关键问题有：有机物物含量高、分子链较长，在黏土颗粒表面吸附，形成网状骨架，导致颗粒聚集难度大，是形成废弃钻井泥浆稳定体系的主要原因，因此，破坏有机物网状骨架，是实现废弃钻井泥浆失稳需要解决的关键问题之一；黏土颗粒较轻，当有机物网状结构破坏之后，大分子断链后的有机物依然会粘附在黏土颗粒表面，导致失稳后黏土颗粒下沉困难，因此，实现脱稳后黏土颗粒的沉降、脱水是需要解决的关键问题之二。现有的有机物快速断链技术主要是通过氧化法来实现，黏土颗粒加重可以通过颗粒聚并和吸附垢晶体两种方式实现：第一种是，在碱性环境下，向黏土悬浮液体系中加入絮凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等)，黏土颗粒在高价正电荷金属离子电性中和及压缩双电层实现颗粒聚并；同时，辅助助凝剂(如聚丙烯酰胺等)，在吸附架桥、沉淀网捕等作用机理下实现絮体加重下沉。第二种是，利用反应体系中产生的垢晶体(如硫酸钙等)吸附、聚集在黏土颗粒表面来实现黏土颗粒加重，进而实现下沉。

现有的废弃钻井泥浆处理技术有梯度絮凝处理方法、固化处理方法及微生物处理方法，这些处理技术药剂使用量大、作用机制单一，脱水效果差。因此，为了实现废弃钻井泥浆现场快速处理，就必须同时解决快速脱稳破胶及颗粒加重、加快下沉的技术难题。

发明内容

本发明针对现有废弃钻井泥浆失稳难、黏土颗粒不易下沉的难题，从废弃钻井泥浆特点以及处理机制出发，提供了一种基于芬顿氧化失稳与垢吸附加重耦合的废弃钻井泥浆脱水的方法，解决了在简单药剂体系、药剂用量下，实现了废弃钻井泥浆快速脱稳破胶以及硫酸钙吸附加快黏土颗粒沉降的耦合作用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：在搅拌条件下，先用浓硫酸调节废弃钻井泥浆的pH值为1～4，然后加入硫酸亚铁和双氧水，搅拌20～60min，再加入氧化钙调节pH值为8～12，搅拌3～10min后脱水。

作为优选条件，上述废弃钻井泥浆脱水的方法为：在搅拌条件下，先用浓硫酸调节废弃钻井泥浆的pH值为3～4，然后加入硫酸亚铁和双氧水，搅拌50～60min，再加入氧化钙调节pH值为8～10，搅拌3～5min后脱水。

上述废弃钻井泥浆脱水的方法中，优选硫酸亚铁的加入量为100～200mg/L。

上述废弃钻井泥浆脱水的方法中，所述双氧水的质量浓度为25％～40％，优选双氧水的加入量为废弃钻井泥浆体积的0.2％～0.5％。

上述废弃钻井泥浆脱水的方法中，进一步优选加入硫酸亚铁的同时加入维生素C，所述维生素C的加入量为100～200mg/L。

上述废弃钻井泥浆脱水的方法中，所述的脱水为离心或板框压滤脱水。