隨著石油工業(yè)的快速開(kāi)展，鉆井液的品種不時(shí)增加，添加劑日益增加，使其組成極為復(fù)雜，其中有些成分對(duì)人身和環(huán)境均具有毒害作用。渤海作為特殊的海域，隨著環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，將來(lái)三年將逐漸落實(shí)零排放政策，嚴(yán)厲執(zhí)行陸地關(guān)于三廢國(guó)度規(guī)范及中央規(guī)范，因而，現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的鉆井液廢液必需經(jīng)過(guò)船只運(yùn)送至陸上實(shí)施處置，大量鉆井液廢液的運(yùn)輸本錢(qián)極高，減量化處置將是海上鉆井液廢水處理的開(kāi)展趨向，亟需處理海水鉆井液廢液固液別離及再應(yīng)用難題。本文對(duì)海水基鉆井液廢液實(shí)施固液別離，并剖析了其固液別離機(jī)理，經(jīng)過(guò)對(duì)海水鉆井液廢液水相實(shí)施再回收應(yīng)用，大幅減少鉆井廢棄物回收量，有效降低鉆井液廢棄物回收本錢(qián)，滿(mǎn)足環(huán)保請(qǐng)求和生產(chǎn)作業(yè)需求。

　　1、實(shí)驗(yàn)資料及儀器

　　混凝劑PF-PCF，室內(nèi)自制，陽(yáng)離子雙子型聚丙烯酰胺(分子量300萬(wàn)，陽(yáng)離子度15%);混凝劑聚合氯化鋁鐵、氯化鐵、聚合氯化鋁;局部水解聚丙烯酰胺、黃原膠、海水、NaOH、NaOH、NaCl、KCl、重晶石等。

　　離心機(jī)、攪拌器、剖析天平、pH計(jì)、Materials Studio2017R2 軟件。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 海水鉆井液廢液的配制

　　渤海油田應(yīng)用的KCl/PHPA海水鉆井液體系，其根本配比見(jiàn)表1。

　　由表1可見(jiàn)，KCl/PHPA海水鉆井液體系中主要處置劑為局部水解聚丙烯酰胺、低黏聚陰離子纖維素、黃原膠、淀粉和膨潤(rùn)土，局部水解聚丙烯酰胺是一種陰離子型聚合物，黃原膠、淀粉是一種非離子型聚合物，關(guān)于上述海水鉆井液體系的絮凝，選用室內(nèi)合成的混凝劑PF-PCF與其它三種混凝劑聚合氯化鋁鐵、氯化鐵、聚合氯化鋁實(shí)施比照。

　　2.2 不同混凝劑的絮凝效果

　　取四只燒杯，各取60mL模仿海水鉆井液，參加相同濃度、不同類(lèi)型的混凝劑實(shí)施絮凝別離，混凝劑的品種為PF-PCF、聚合氯化鋁鐵、氯化鐵、聚合氯化鋁4種，根本配方為：60mL模仿海水鉆井液+4mL濃度為100000mg/L的混凝劑溶液，模仿海水鉆井液廢液中參加混凝劑后，攪勻，體系中混凝劑的濃度為6250mg/L。將四組實(shí)驗(yàn)離心，如圖1所示。

　　由圖1可見(jiàn)，當(dāng)混凝劑濃度相同時(shí)，PF-PCF能夠完成模仿海水鉆井液廢液固液完整別離，在同等濃度下其他三種混凝劑的絮凝效果并不理想。取出離心得到的上清液(見(jiàn)圖2)，分別測(cè)定上清液的體積、pH值，計(jì)算脫水率，結(jié)果見(jiàn)表2。脫水率=(上清液體積-參加溶液體積)/處置的鉆井液廢液體積。

　　由表2可見(jiàn)，直接用混凝劑實(shí)施絮凝的模仿海水鉆井液廢液，PF-PCF在濃度為6250mg/L有良好的絮凝別離效果，在同等濃度下，其他混凝劑能夠絮凝沉降鉆井液廢液中的局部固體，但并不能使固液完整別離。

　　2.3 混凝劑PF-PCF運(yùn)用濃度的測(cè)定

　　取4只燒杯，各取60mL模仿海水鉆井液廢液，分別參加相同體積、不同濃度的PF-PCF溶液，詳細(xì)配方如下：

　　60mL鉆井液廢液+4mL濃度分別為60000、80000、100000、120000mg/L的PF-PCF溶液，攪勻。

　　此時(shí)體系1-4號(hào)中混凝劑PF-PCF的濃度分別為3750、5000、6250、7500mg/L。將四組實(shí)驗(yàn)離心，如圖3所示。

　　由圖3可見(jiàn)，當(dāng)PF-PCF的濃度到達(dá)6250mg/L時(shí)，才干獲得較好的絮凝效果。隨著濃度升高，絮凝別離得到的上清液愈加明澈。取出離心得到的上清液，測(cè)定各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如表3所示。

　　由表3可見(jiàn)，當(dāng)體系中PF-PCF濃度到達(dá)6250mg/L時(shí)，就能夠完成固液別離，且隨著濃度升高，固液別離的脫水率也有一定水平的升高。選擇運(yùn)用PF-PCF濃度為7500mg/L，絮凝別離后上清液的pH=6.94，脫水率為55.7%，脫出水較清。

　　2.4 海水鉆井液廢液脫穩(wěn)機(jī)理

　　模仿運(yùn)用Materials Studio2017R2 軟件，經(jīng)過(guò)GeometryOptimization工具對(duì)局部水解聚丙烯酰胺單分子模型實(shí)施構(gòu)造優(yōu)化，選擇Compass(Version2.8)力場(chǎng)，靜電作用和范德華作用分別采用Ewald和Atom-based求和辦法，運(yùn)用SmartMinimization算法使分子到達(dá)能量最小化模型。局部水解聚丙烯酰胺單分子模型如圖4所示。

　　采用Forcite模塊中的Dynamics工具對(duì)優(yōu)化好的圖層實(shí)施計(jì)算，選擇Ensemble為NVT(正則系綜)，Temperature：278K，TimeStep：1fs，TotalSimulationTime：500ps，NumberofSteps：5000，在Compass力場(chǎng)下實(shí)施分子動(dòng)力學(xué)模仿，對(duì)每個(gè)模型反復(fù)屢次計(jì)算，使每組數(shù)據(jù)的偏向在5%之內(nèi)。

　　2個(gè)局部水解聚丙烯酰胺分子與100個(gè)水分子實(shí)施分離，其構(gòu)象模型如圖5所示。

　　運(yùn)用Materials Studio2017R2 軟件對(duì)上述分子構(gòu)象中的能量實(shí)施模仿，數(shù)據(jù)如表4所示。

　　兩個(gè)局部水解聚丙烯酰胺分子、一個(gè)混凝劑分子與水分子以2∶1∶100構(gòu)建模型如圖6所示。

　　運(yùn)用Materials Studio2017R2 軟件對(duì)上述分子構(gòu)象中的能量實(shí)施模仿，數(shù)據(jù)如表5所示。

　　比照表4、表5中能量的變化，在參加混凝劑前，局部水解聚丙烯酰胺與水分子體系的總能量為-937.733kcal/mol，參加混凝劑后，此混合體系的總能量為-390.518kcal/mol，體系中能量的絕對(duì)值降落了547.215kcal/mol，降落率為58.4%。體系能量的降落造成兩個(gè)局部水解聚丙烯酰胺分子互相靠近時(shí)，排擠能減小，體系不穩(wěn)定，發(fā)作絮凝。同樣可知，當(dāng)局部水解聚丙烯酰胺吸附混凝劑時(shí)，由于局部水解聚丙烯酰胺帶負(fù)電荷，而混凝劑帶正電荷，當(dāng)二者吸附后，局部正電荷與負(fù)電荷發(fā)作電性中和，使局部水解聚丙烯酰胺的負(fù)電荷減少，ξ電位降低，造成兩個(gè)局部水解聚丙烯酰胺分子之間的斥力減小。

　　綜合兩個(gè)局部水解聚丙烯酰胺分子間能量與ξ電位的變化，都呈現(xiàn)出降低的趨向，因而兩個(gè)局部水解聚丙烯酰胺分子互相靠近，易于匯集，海水鉆井液廢液的穩(wěn)定性降落，產(chǎn)生絮凝。

　　3、結(jié)論

　　(1)經(jīng)過(guò)比照實(shí)驗(yàn)，關(guān)于海水鉆井液廢液，優(yōu)選的混凝劑為PF-PCF，濃度為7500mg/L，絮凝別離后上清液的pH=6.94，脫水率為55.7%，脫出水較清。

　　(2)Materials Studio2017R2 軟件，剖析了參加混凝劑前后，海水鉆井液廢液體系的能量絕對(duì)值由937.733kcal/mol，降至390.518kcal/mol，降落率為58.4%，有利于海水鉆井液廢液的固液別離。