一种海上水基钻井液分离液相的利用方法

1.本发明涉及海上油田用水基钻井液废弃物的循环利用技术领域，具体地，本发明涉及一种海上水基钻井液分离液相的利用方法。


背景技术：

2.针对不同钻井液体系的钻井废弃物，国内先后开发了化学脱稳固液分离、随钻处理等系列新技术，例如陆地的钻井废弃物不落地处理技术以及海上水基钻井废弃物原位减量技术，均取得了显著效果。
3.对于陆地钻井废弃物不落地处理技术，废弃物固液分离后的液相大多进入废水处理装置处理后用于现场清洁设备或达标排放。对于海上水基钻井液废弃物处理，非油层段水基钻井液废弃物处理满足排放标准后可以排海，但生态红线区内污染物及废弃物要求实现“零排放”。海洋生态红线区原位减量处置分离后的液相不允许排海，如果无法实现海上全回用，需要耗费大量的运输成本将分离液运回陆地再进行处置。
4.因此，针对海上高含膨润土水基钻井液分离液相含盐、硬度离子、悬浮固相以及有机物的污染特征，研究海上高含膨润土水基钻井液分离液相处理方法，是目前亟需解决的技术问题利用。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于一种海上水基钻井液分离液相的利用方法。
6.具体来说，本发明是通过如下技术方案实现的：
7.一种海上水基钻井液分离液相的利用方法，包括：
8.(1)对海上水基钻井液分离液相进行处理，得到钙离子含量≤800mg/l、镁离子含量≤1000mg/l、硫酸根离子含量≤4000mg/l、ph值为7～10的处理后分离液；
9.(2)将所述处理后分离液回用配制成钻井液体系，或者使用所述处理后分离液冲洗平台钻井固控区域，便于分离固相的输送。
10.可选地，在步骤(1)中，对海上水基钻井液分离液相进行处理包括：向海上水基钻井液分离液相中加入氧化钙调质其中的硫酸根离子、过滤后加入无机沉淀剂除去钙离子和镁离子、过滤后加入ph调节剂调节ph值。
11.可选地，所述无机沉淀剂是碳酸钠和/或碳酸钾。
12.可选地，所述ph调节剂是碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中的至少一种。
13.可选地，在步骤(2)中，采用如下方法将所述处理后分离液配制成钻井液体系：向所述处理后分离液中依次加入膨润土、降滤失剂、流型调节剂、封堵剂和润滑剂。
14.可选地，在步骤(2)中，采用如下方法将所述处理后分离液配制成钻井液体系：向所述处理后分离液中依次加入3w/v％膨润土、0.55w/v％降滤失剂、1.65w/v％流型调节剂、2.5w/v％封堵剂和3.5w/v％润滑剂。
15.可选地，在步骤(2)中，使用所述处理后分离液冲洗平台钻井固控区域，便于分离固相的输送。
16.由上述技术方案可知，本发明的一种海上水基钻井液分离液相的利用方法，具有如下有益效果：
17.本发明针对海上高含膨润土水基钻井液分离液相含盐、硬度离子、悬浮固相以及有机物的污染特征，研究了海上高含膨润土水基钻井液分离液相处理方法，形成多开次循环回用技术，一方面可减少海上高含膨润土水基钻井液废弃物体积，另一方面可充分利用海上高含膨润土水基钻井液废弃物中的有用成分，减少化学药剂的消耗，既推进海上水基钻井液废弃物资源化利用，又促进海上油田清洁生产。
具体实施方式
18.为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。除非另有说明，否则本发明中的技术术语都具有本领域技术人员通常理解的含义。
19.一些海上水基钻井液废弃物中的膨润土含量高(例如膨润土当量≥80kg/m3)，对于这类海上水基钻井液废弃物，其分离液相含盐、硬度离子、悬浮固相以及有机物等，尤其是钙镁等硬度离子及硫酸根离子的存在会影响后续配制钻井液的性能。
20.发明人测试了海上水基钻井液分离液的ph值、悬浮固相与离子含量，结果表明其悬浮固相平均浓度1.3mg/l，钙离子平均浓度2720mg/l，镁离子平均浓度1112mg/l，硫酸根离子浓度4258mg/l，ph为3。分离液中悬浮固相浓度含量低，对回用性能影响小；而分离液中钙镁离子及硫酸根离子含量均较高，高价金属离子的存在易于造成钻井液体系聚结失稳，影响回用。
21.针对这些问题，本发明的发明人通过研究提出了一种海上水基钻井液分离液相的利用方法。
22.首先，应当说明的是，海上水基钻井液分离液相是指海上水基钻井液废弃物经过分离之后得到的液体部分。海上水基钻井液废弃物进行分离的具体过程可参考现有技术中的方案实施，此处不做赘述。
23.本发明的海上水基钻井液分离液相的利用方法包括如下步骤：
24.(1)对海上水基钻井液分离液相进行处理，得到处理后分离液。
25.海上水基钻井液分离液相含盐、硬度离子、悬浮固相以及有机物等，尤其是钙镁等硬度离子的存在会影响后续使用的性能，因此，为了回收利用海上水基钻井液分离液相，首先需要对其进行处理，使处理后分离液满足：钙离子含量≤800mg/l、镁离子含量≤1000mg/l、硫酸根离子含量≤4000mg/l、ph值为7～10。
26.在一种优选的实施方案中，采用如下方法对海上水基钻井液分离液相进行处理：
27.向分离液中加入氧化钙调质溶液中硫酸根离子，并通过测试硫酸根浓度值调整确定加入量；过滤后向溶液中加入无机沉淀剂除钙离子和镁离子，通过测试钙镁离子浓度调整确定加入量；过滤后，加入ph调节剂调节分离液ph值。
28.优选地，无机沉淀剂是碳酸钠和/或碳酸钾，例如，无机沉淀剂是碳酸钠或碳酸钾，或者，无机沉淀剂是碳酸钠和碳酸钾的混合物。
29.优选地，ph调节剂是碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中的至少一种，例如，ph调节剂是碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠，或者，ph调节剂是碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中任意两种的混合物，或者，ph调节剂是碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的混合物。
30.应当说明的是，本步骤中使用的各种试剂都可以通过市场购买获得，本发明并无特殊要求。
31.本发明采用石灰法处理回收液中的硫酸根离子，不引入对地层与环境危害较大的钡离子，协同后续的无机沉淀控制，将生石灰引入的钙离子以及分离液中原始的钙镁离子维持在合理浓度，从而实现分离液的清洁调质。控制在浓度限以内的钙镁离子、硫酸根离子既不影响钻井液配制，又能发挥出无机离子抑制地层泥页岩水化的作用。
32.发明人还对处理后分离液应满足的条件进行了深入研究。配制海上水基钻井液体系，加入不同浓度的无机盐来评价其对钻井液体系性能的影响。随着钙离子浓度增加，钻井液粘度呈先增大后减小趋势，当其浓度》800mg/l后，动切力开始急剧下降，因此其浓度应控制在800mg/l以内；随着镁离子浓度增加至1000mg/l，体系粘度大幅降低，因此镁离子浓度限制指标为1000mg/l；随着硫酸根离子浓度增加，钻井液粘度总体呈先升高后降低趋势，当其浓度超过4000mg/l后，滤失量大幅增加，因而其浓度应控制在4000mg/l以内。
33.(2)对处理后分离液进行再利用。
34.在一种优选的实施方案中，使用各开次分离液回用配制同开次、后续开次或平台新井钻井液体系，具体地，通过添加膨润土和聚合物类处理剂，将处理后分离液配制成钻井液体系，方法如下：
35.向处理后分离液中依次加入膨润土、降滤失剂、流型调节剂、封堵剂和润滑剂。例如，可以依次在分离液中加入膨润土3w/v％、降滤失剂0.55w/v％、流型调节剂1.65w/v％、封堵剂2.5w/v％和润滑剂3.5w/v％。其中“w/v％”表示质量体积浓度，例如“在分离液中加入膨润土3w/v％”表示在1l分离液中加入30g膨润土，其他可类推。
36.使用处理后分离液配制的钻井液体系，通过处理后分离液与各组分的协同配合，性能满足应用要求(与原始钻井液性能相当)，可用于本井同开次、本井后续开次或邻井钻井需要，从而满足了海上平台多开次、多井次钻井循环利用需求。
37.在另一种优选的实施方案中，将处理后分离液用于平台钻井固控区域分离固相的输送冲洗，具体的操作过程可参考现有技术中的方案，此处不做赘述。借此，能够减少钻井废液的产生，实现水基钻井随钻减排处理目标。
38.应当说明的是，本步骤中使用的各种试剂都可以通过市场购买获得，本发明并无特殊要求。例如，降滤失剂为天津中海油服化学有限公司生产的pf-paclv，流型调节剂为天津中海油服化学有限公司生产的pf-plh和vif，封堵剂为天津中海油服化学有限公司生产的pf-lsf和pf-lpf，润滑剂为天津中海油服化学有限公司生产的pf-lube。
39.实施例
40.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
41.下述实施例中的水基钻井液废弃物均取自渤海油田，液相的分离参考絮凝-离心分离技术实施。
42.实施例1
43.本实施例中，水基钻井液废弃物的膨润土当量是99.75kg/m3，分离液相中钙离子含量2720mg/l、镁离子含量1112mg/l、硫酸根离子含量4258mg/l、ph值为3。
44.(1)向分离液中加入氧化钙除硫酸根离子，通过edta滴定测试，控制硫酸根浓度为2300mg/l；过滤后向溶液中加入碳酸钠除钙镁离子，通过edta滴定测试，控制钙离子浓度为570mg/l、镁离子浓度为330mg/l；过滤后，加入氢氧化钠调节分离液ph值为7。
45.(2)将处理后分离液用于配置钻井液体系，具体是：依次在分离液中加入3w/v％膨润土、0.55w/v％降滤失剂(pf-paclv)、1.65w/v％流型调节剂(pf-plh、vif)、2.5w/v％封堵剂(pf-lsf、pf-lpf)和3.5w/v％润滑剂(pf-lube)。
46.对得到的回用钻井液体系性能进行检测，结果如表1所示。
47.实施例2
48.本实施例中，水基钻井液废弃物的膨润土当量是99.75kg/m3，分离液相中钙离子含量2720mg/l、镁离子含量1112mg/l、硫酸根离子含量4258mg/l、ph值为3。
49.(1)向分离液中加入氧化钙除硫酸根离子，通过edta滴定测试，控制硫酸根浓度为4000mg/l；过滤后向溶液中加入碳酸钾除钙镁离子，通过edta滴定测试，控制钙离子浓度为492mg/l、镁离子浓度为336mg/l；过滤后，加入氢氧化钠调节分离液ph值为7。
50.(2)将处理后分离液用于配置钻井液体系，具体是：依次在分离液中加入3w/v％膨润土、0.55w/v％降滤失剂(pf-paclv)、1.65w/v％流型调节剂(pf-plh、vif)、2.5w/v％封堵剂(pf-lsf、pf-lpf)和3.5w/v％润滑剂(pf-lube)。
51.对得到的回用钻井液体系性能进行检测，结果如表1所示。
52.实施例3
53.本实施例中，水基钻井液废弃物的膨润土当量是99.75kg/m3，分离液相中钙离子含量2720mg/l、镁离子含量1112mg/l、硫酸根离子含量4258mg/l、ph值为3。
54.(1)向分离液中加入氧化钙除硫酸根离子，通过edta滴定测试，控制硫酸根浓度为3000mg/l；过滤后向溶液中加入碳酸钠除钙镁离子，通过edta滴定测试，控制钙离子浓度为543mg/l、镁离子浓度为336mg/l；过滤后，加入氢氧化钠调节分离液ph值为7。
55.(2)将处理后分离液用于配置钻井液体系，具体是：依次在分离液中加入3w/v％膨润土、0.55w/v％降滤失剂(pf-paclv)、1.65w/v％流型调节剂(pf-plh、vif)、2.5w/v％封堵剂(pf-lsf、pf-lpf)和3.5w/v％润滑剂(pf-lube)。
56.对得到的回用钻井液体系的性能进行检测，结果如表1所示。
57.对比例1
58.直接使用海水，在其中加入膨润土土粉、降滤失剂、流型调节剂、封堵剂和润滑剂，配制为钻井液体系。具体如下：
59.依次加入3w/v％膨润土、0.55w/v％降滤失剂(pf-paclv)、1.65w/v％流型调节剂(pf-plh、vif)、2.5w/v％封堵剂(pf-lsf、pf-lpf)和3.5w/v％润滑剂(pf-lube)。
60.对得到的钻井液体系的性能进行检测，结果如表1所示。
61.对比例2
62.直接使用未调质的分离液，在其中依次加入3w/v％膨润土、0.55w/v％降滤失剂(pf-paclv)、1.65w/v％流型调节剂(pf-plh、vif)、2.5w/v％封堵剂(pf-lsf、pf-lpf)和
3.5w/v％润滑剂(pf-lube)。
63.对得到的钻井液体系的性能进行检测，结果如表1所示。
64.对比例3
65.本对比例针对的水基钻井液分离液相与实施例1相同。
66.(1)向分离液中加入氧化钙除硫酸根离子，通过edta滴定测试，控制硫酸根浓度为2300mg/l；过滤后向溶液中加入碳酸钠除钙镁离子，通过edta滴定测试，控制钙离子浓度为1000mg/l、镁离子浓度为458mg/l；过滤后，加入氢氧化钠调节分离液ph值为7。
67.(2)将处理后分离液用于配置钻井液体系，具体是：依次在分离液中加入3w/v％膨润土、0.55w/v％降滤失剂(pf-paclv)、1.65w/v％流型调节剂(pf-plh、vif)、2.5w/v％封堵剂(pf-lsf、pf-lpf)和3.5w/v％润滑剂(pf-lube)。
68.对得到的回用钻井液体系的性能进行检测，结果如表1所示。
69.表1
70.性能实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3av(mpa
·
s)4547.543.540.524.514.5pv(mpa
·
s)30303126188.5yp(pa)1517.512.514.56.56flapi(ml)4.04.44.26.42012
71.由表1可见，本发明实施例1-3配制的回用钻井液体系与原始钻井液体系(对比例1)性能相当，并且由于少量无机盐离子的弱絮凝作用，体系粘度增大，满足应用要求。而未经调质处理(对比例2)或是离子含量控制不当(对比例3)，钻井液体系粘度、切力降低，滤失量增大，整体性能由于无机盐离子的影响而恶化，影响回用。
72.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。