油基含盐钻井废液的碱处理

1、油基含盐钻井废液的碱处理劳埃德 e. deuel jr. spe 土壤分析服务公司和 乔治 h. holliday，spe，. holliday环境服务公司摘要陆上处理低ph值的油基含盐钻井废液是很棘手的事，含铁高，铝活性的粘土普遍发现在中国、东南亚和美洲。出现这种现象主要是由于盐含量的增加促使铁和铝的水解所引起的。ph 4的条件下使酸的反应更加剧烈，当掺混一些当地的酸质土就可以完全中和这些强碱性的钻井废液。然而，陆上对油基含盐钻井废液处理通常要受到石油组分或在加入过度当地酸质土进行中和反应后的矿化度的限制。这篇文章提供了一种早在陆上使用农业等级的水化钙应用于油基含盐钻井废液的预防措施的方案,

2、此方案即经济又实用。目前的结果显示：在使用酸质土与油基钻井岩屑掺混后与水化钙反应有利于石油的生物降解。石灰具有隔离部分游离分子的功能，利用石灰的这一功能来运用于陆上处理油基废液以及控制使用率都会变的很简单了。游离的石灰分子可以完全中和土壤的酸度。石灰/钻井废液/土壤的混合物的ph值的高低与氢氧化钙的改善作用相联系的，在大气环境中二氧化碳的固定作用使混合物的ph值小于8.3。（二氧化碳和水的混合自然获得ph在8.3的溶液，以上显示：石灰可以使井眼中已存在的流体ph值降低）这些数据显示石灰的最优用量是以烃在石油总量中的干重来衡量的。引言酸质土的完全中和可以给植物提供一些难以获得的阳离子并且还可以减

3、少其他有毒阳离子在植物体内的聚集。植物的最佳生长ph值为6.5-6.8；然而，大多数植物能容许的ph值范围为5.5-7.5。土壤的ph值过低可以减少营养物质的有效性。rorison 和clarkson报倒称：营养物质的减少，主要是因为降水中铝在土壤中的磷酸化作用。影响土壤的ph值过低的间接原因包括硝酸盐的影响和土壤中携带的病原体对植物的影响。极强的酸性（ph4.0）的条件下给油基含盐钻井废液的陆上处理带来了困难。主要原因是铁和铝的水解作用使盐的含量上升，盐含量的上升又促使铁和铝的水解加剧，进而使土壤的ph值更低。碳-氧环的断裂使tph的陆上处理作业所必需的微生物反应减少或终止。土壤的ph值过低

4、现象普遍存在于中国的产油省，美国的北部和南部。作者的观察显示：在美国南部出现井眼的收缩是由于邻近斜面的红黑色流体（铁）的渗出所导致的。这些现象表明了土壤的ph值在3.5以下。在ph 3.5的条件下，不要轻易用溶解度曲线的变化去衡量三价铁离子是否有毒，铝和镁的ph值通常都不超过5.0。大多数钻井废液都是强碱性的（ph 10）。当在这些废液中掺混一些酸质土就可以有效的中和这些废液。然而，大部分井眼收缩都是因为泥浆存在失水的可能性。因此，钻井废液中不加酸预处理土将有效地增加了混合物的ph值。 这是一篇主要讨论在油基钻井废液中加入石灰试剂之前在废液中掺混酸质土的概论。 在农业中石灰的运用，具有代表性的

5、是以细小的方解石（碳酸钙）或水化钙（氢氧化钙）的形式加入到土壤中。我们选择的水化钙在最初的高ph条件下与水的反应是很快的，并且是一个迅速的反应过程。材料和方法钻屑 了解钻井混合液和钻屑的材料，这些材料是收集于1999年11月在俄克拉荷马州东部的钻井施工中。此次研究的钻井废液混合物中含有12.6%的燃料油、11.2%的水和76.2%的粘土。这些燃料油被测量的方法：第一，烃的含量是通过红外线光谱分析得到的，是使用了环境保护管理局的481.1方法。第二，原油和润滑油的测定是使用了环境保护管理局的9071b方法。第三，dro使用了环境保护管理局的8015b方法。在未风化的基岩中，tph-ip分析，原油

6、、天然气、dro分别占12.6%、12.0%和11.6%。 钻井废液的ph值和矿化度取决于1：1的固/液比。并且在350摄氏度下干燥的废弃固相可以通过2mm每目的筛选。此时的钻井废液测得ph为7.78。矿化度以导电率来衡量，造浆率为21.9ms/cm。土质处理 土壤中被石灰处理的都是些细小的砂质粘土。这些可以改善溶液糊浆度的粘土在德克萨斯州brazos 县被发现了。并且具有代表性的粘土层的厚度有0-18mm。表格一中建立了这种粘土的物理和化学性质的关系。实验设计处理试剂由四部份石灰用量 (质量分数为0、10%、20%、50%)和三种废液的固相-粘土的比率(1:1、1:2和1:4) 组成并且介与

7、已消毒和未消毒的土壤之间。这种消毒液在105摄氏度条件下干燥小时便得到了。配制消毒液的目的是可以大大降低微生物的数量而又不改变土壤中有机物回收的总量。 钻井废液的石灰处理物是由克石灰与克废液固相混合（的比率）；克石灰与克废液固相混合（的比率）和克石灰与克废液固相混合（的比率）所组成的。无处理钻井废弃固相和石灰处理的钻井废弃固相是通过混合比率为：（克废弃固相：克粘土）、：（.克废弃固相：.克粘土）、：（克废弃固相：克粘土）的已消毒的和未消毒的lufkin 土壤来实现的。当加入未消毒的粘土与等量的已消毒的粘土应考虑保持土壤中的含水量在.左右。废液与粘土的混合物是在水分含量为35%的原始条件下混合而

8、成的。这些混合物在实验室的条件下反应120天，在这些时间内，每天加水使湿度保持在35%的环境中。表格一 lufkin粘土的化学性质和物理性质的选择阳离子交换ph(1:1) ec(1:1) 钠表面吸附率(1:1) 容量(cmol/kg) 5.6 1.17 3 6.5 钠交换率(1:1) 砂(%) 粉砂岩(%) 粘土(%) 总计 c(%) 1.5 51 42 7 2.2 1:1稀释 1:2稀释 图一 石灰% 图二 石灰%图一 1：1稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的导电率在不同的石灰浓度下的计算值与观测值相比较。图二 1：1稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的导电率在不同

9、的石灰浓度下的计算值与观测值相比较。化学分析土壤样品的总结归纳于每一个细小的实验推论对相对湿度、ph、ec和tph的分析。其中，ph和ec是分别在固/液比为1：1的条件下使用环境保护管理局的9045 c方法和环境保护管理局的9050 a方法测量的。不同来源的测试参数是受方差分析及评价处理的影响。实验结果是基于油基含盐钻井废液中加入水化钙后又混入中强度酸性粘土的测试结果。我们假设这些结果是在三个不同的混油装置中反应得到的。稀释、碱处理降低了酶的活性，碱处理还可以降低生物的活性。生物活性的降低证明了在105摄氏度条件下使用一半的消毒液就可以杀死土壤中所存在的生物群。此杀毒作用并不完全来自于消毒液，

10、但说实在的，在没有机械的消毒方法下也可以使生物的活性大大降低了。通过所有的事实可以证实对钻井废液与粘土的混合物的稀释可以降低它的矿化度、tph 、ph值。此外，石灰的水化作用也使导电率和tph降低，但使ph值上升了。可以预测：随着时间的推移，二氧化碳被大气环境中的水化钙吸收变成氢氧化钙，再变成碳酸钙沉淀，这样就可以使溶液的ph值降低。ec 稀释对导电率的影响可以从不同的钻井废液与土壤混合比例和图1到3的显示中核算出来。石灰水化作用可以在很大程度上降低导电率，导电率的降低归因于在富钙的油基泥浆中通过ph的效应使土壤的cec上升和氢氧化物的沉淀使钙镁离子浓度降低，同样的结果也可以从富钙的土壤中观测

11、到。方差分析方法揭示在土壤用消毒液处理之前掺混石灰处理过的废弃固相颗粒可以提供减小导电率下降的条件。导电率的平均数值为3.9ms/cm，已经超过了在已消毒和未消毒的土壤样品经石灰处理过的土壤的导电率的数值。 这些结果直接显示了导电率数值的降低受石灰与废弃泥浆的固相反应的影响，并且，当石灰过量的情况下直接控制了最终导电率的数值在1.9m/cm.左右。分别在石灰处理比率为%、条件下测得对应的导电率数值为.m/cm、.m/cm、.m/cm、.m/cm来作为石灰处理功能的评价。废液粘土混合比例为：、：、：分别对应的导电率数值为.m/cm.m/cm.m/cm.m/cm来作函数。 1：4稀释 图三 石灰%

12、图三 1：4稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的导电率在不同的石灰浓度下的计算值与观测值相比较。 1：1稀释 1：2稀释 图四 石灰% 图五 石灰%图四 1：1稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的tph在不同的石灰浓度下的计算值与观测值相比较。图五 1：2稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的tph在不同的石灰浓度下的计算值与观测值相比较。典型的，当用石膏可以处理废液的导电率的事实需要至少五年的时间才能被人们所接受。在实验室微生物群的条件下，使用水化钙处理能使导电率降低已被人们所接受，他们深信着在富钙的油基废液中使用这种处理剂与过去使用高盐，高钙的配方相反。t

13、phtph-ip数据的方差分析显示了在天为一个周期的微生物的活性，石灰的用量，液/固混合比率，石灰比率*废液/粘土比率是无效的。把未消毒的样品的11532mg/kg的tph-ip水平与已消毒的样品的17856mg/kg的tph-ip水平相比较。分别以废液/粘土的比率为1：1、1：2、1：4的条件下的tph-ip的平均数值为23639mg/kg 13478mg/kg 和6914mg/kg做函数，然而，如果通过稀释是部分tph没有下降，则相应的tph-ip的数值在1：1的废液/粘土比率下为50090mg/kg，在1：2的废液/粘土比率下为33275mg/kg，在1：4的废液/粘土比率下为20125

14、mg/kg。在1：4的废液/粘土比率使tph-ip数值降低的原因是由于化学作用和微生物的降解作用。分别以石灰处理的比例为、的条件下的tph-ip的平均数值为23977 mg/kg、 15966 mg/kg、 12107 mg/kg所对应的关系做函数。我们深信在附加一些时间条件下（周期120天）可以得到不同的tph的平均值。实验当中主要的有效的相互影响作用包含生物活性*石灰比率和生物活性*混合物的比率，在图形4中tph-ip被描述为在废液/粘土比率为1：1的条件下的生物活性和石灰比率的函数关系，图5和图6分别给出了1：2、1：4的废液/粘土混合物的相应数据。以上表明，在低tph-ip数值下更适合

15、用未消毒的粘土去处理废液/粘土混合物，石灰的最佳用量大概在质量分数为20%左右。显然地，样品稀释是tph降低50%的附加因素。但是，我们还不得不在附加材料费用上与利润降之间加以比较。在未消毒的1：4的废液/粘土混合物中加质量分数为50%的石灰处理剂的全部降解率为97.5%的tph-ip与加质量分数为20%的石灰处理剂的全部降解率为96.7%的tph-ip做比较。ph ph数据的方差分析显示（p0.01）石灰的用量ph平均值分别超过了以石灰处理比率为、所测量的ph分别为7.9、 9.1、 9.9、 10.7的影响十分显著。在不同的ph值中废液/粘土比率仍然起到显著的作用，分别在废液/粘土比率为1

16、：1、1：2、1：4的条件下所测得的ph分别为9.6、9.6、8.9，在各种处理作业中那些主要作用之间没有相互干扰。这些数据被绘制在图7到图9上，以表示废液/粘土混合物比率与石灰用量之间的关系。显而易见，我们更加希望能证明土壤受强酸，铝离子交换作用和铁的氧化作用的影响。 1：4稀释 1：1稀释 图六 石灰% 图七 石灰%图六 1：4稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的tph在不同的石灰浓度下的计算值与观测值相比较图七 1：1稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的ph在不同的石灰浓度下的观测值 1：2稀释 1：4稀释 图八 石灰% 图九 石灰%图八 1：2稀释的已消毒和未消

17、毒的混有一种酸性土的钻井废液的ph在不同的石灰浓度下的观测值图九 1：4稀释的已消毒和未消毒的混有一种酸性土的钻井废液的ph在不同的石灰浓度下的观测值讨论在低ph值的土壤中，油基含盐钻井废液的改善是一件非常困难的事，作者尝试着在油基含盐钻井废液中加入适当的酸预处理土，再在这些混合物中加入水化钙。鉴于实验的测试，我们深信：在用粘土1：1稀释的废液中水化钙的最优质量分数加量为20%。这种处理结果是混合物在120天之后一个低于以前的用1：1的粘土稀释的电导率（4-8mmho/cm），tph-ip（1%），使ph（10）上升了，综上所述，实际结果显然要比计算稀释结果更加准确。这些都暗示着，在油基含盐钻

18、井废液加水化钙之前混入当地的粘土，以提供一个适合使用化学作用和微生物作用去处理含盐和含碳氢化合物的环境。 如果ph值仍然很高时，水化钙的使用使ph值更加高了，因此，这被认为是不利于农业生产地区的使用。然而，也有事实揭示在ph恢复区域，二氧化碳被冰啧岩吸收也可以使ph降到可以接受的水平。作者深信，用质量分数为20%的水化钙去处理低ph值的油基含盐钻井废液是一种既经济有实用的方法。石灰对回收和降低有害的铝，铁，锰有显著的的作用，并且可以抑制废液中的含盐量和烃的含量。以我们掌握的结果表明：在结论中，水化钙使用于富钙的油基泥浆和钻屑具有很大的优势。结论1 石灰处理油基含盐钻井废液可以大大降低盐和烃的残

19、余浓度（图1-图6）2 石灰处理油基含盐钻井废液可以3 二氧化碳的固定使石灰/废液/土壤混合物的ph值降到可以接受的水平（8.3）。4 富钙的油基含盐钻井废液和岩屑中加入水化钙可以大大降低土质对处理作业的要求。 叁考文献references1. hewitt, e.j.: “a biological approach to the problem of soil acidity,”proc., trans. int. soil sci. meeting, dublin, ireland (1952) 1, 107.2. olsen, c.: “iron uptake in different

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