申请日2017.12.13
公开(公告)日2018.06.22
IPC分类号C11D1/72; C11D3/04; C11D3/18; C11D3/20; C11D3/30; C11D3/60; C09K8/52
摘要
本发明提供了一种可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂及其应用。以重量百分比计，该纳米清洗剂的原料组成为：芳香类表面活性剂微乳液0.1%～5%和水或盐水99.9%～95%。该芳香类表面活性剂微乳液为均相微乳液，以重量百分比计，其原料组成为：芳香类表面活性剂10%～50%、醇10%～30%、油3%～30%、盐0%～20%及水余量。本发明提供的清洗含油污泥及含油钻屑的方法为：将含油污泥和/或含油钻屑与该纳米清洗剂混合，恒温搅拌一段时间，可将原油含量降到5%以下，回收洗油后的纳米清洗剂可重复利用6次以上。本发明提供的纳米清洗剂清洗油污能力强，配制简便，重复利用性好，成本低，对环境友好。
权利要求书
1.一种可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，以重量百分比计，其原料组成包括：0.1%～5%的芳香类表面活性剂微乳液和99.9%～95%的水、有机盐水或无机盐水。
2.根据权利要求1所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，其中的纳米液滴粒径分布为10～30nm。
3.根据权利要求1所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，其中，所述有机盐水、无机盐水的质量浓度分别为0.01～20%;
优选地，所述有机盐水、无机盐水中的盐分别包括钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、铝盐、铵盐及四甲基铵盐中的一种或几种的组合;更优选地，所述有机盐水、无机盐水中的盐分别包括NaCl、NaBr、KCl、KBr、Na2SO4、K2SO4、MgCl2、MgBr2、CaCl2、MgSO4、AlCl3、NH4Cl、NH4Br、N(CH3)4Cl及N(CH3)4Br中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，其中，所述芳香类表面活性剂微乳液为均相微乳液，以重量百分比计，其原料组成包括：芳香类表面活性剂10%～50%、醇10%～30%、油3%～30%、盐0%～20%以及水余量。
5.根据权利要求4所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，其中，所述芳香类表面活性剂为非离子表面活性剂，优选地，其包括单苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、双苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚及芳香基烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求4所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，其中，所述醇包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、甘油及丁醇中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求4所述的可重复使用的含油污泥 及含油钻屑纳米清洗剂，其中，所述油包括脂肪烃类化合物、芳香烃类化合物和萜类化合物中的一种或几种的组合;优选地，所述油包括己烷、辛烷、石油醚、煤油、柴油、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、蒎烯、萜品醇及柠檬烯中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求4所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，其中，所述盐包括钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、铝盐、铵盐及四甲基铵盐中的一种或几种的组合;优选地，所述盐包括NaCl、NaBr、KCl、KBr、Na2SO4、K2SO4、MgCl2、MgBr2、CaCl2、MgSO4、AlCl3、NH4Cl、NH4Br、N(CH3)4Cl及N(CH3)4Br中的一种或几种的组合。
9.一种清洗含油污泥及含油钻屑的方法，该方法采用权利要求1-8中任一项所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂对含油污泥和/或含油钻屑进行清洗。
10.根据权利要求9所述的清洗含油污泥及含油钻屑的方法，其包括以下步骤：将含油污泥和/或含油钻屑与所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂混合，在一定温度下恒温搅拌一段时间，然后静置分层，过滤，得到清洗后的含油污泥和/或含油钻屑;
优选地，所述含油污泥和/或含油钻屑与所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂的混合质量比为1:0.5～1:3;恒温搅拌的温度为60℃，时间为0.5～3h。
说明书
可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂及其应用
技术领域
本发明涉及油气田钻井过程中的污染治理技术领域，具体涉及一种可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂及其应用。
背景技术
在石油的开采、集输、炼制及含油污水处理过程中会产生大量含油的黑色固体、半固体废物，被称之为油泥。含油污泥及钻屑是油井开采过程中产生的固体污染物。它是一种含有大量的油类、酚类、重金属、各种聚合物及消泡剂、乳化剂等的复杂多相体系，若未经处理就排放会对环境造成不利的影响。因此，在2016年的油田化学年会上，国内外专家极力倡导“泥浆不落地”。含油污泥及钻屑如不进行合理有效的处理，不仅会浪费石油资源，也会对环境造成严重污染。
目前含油污泥及钻屑的处理技术多种多样。已有的处理技术包括：热裂解技术，有机溶剂萃取技术，表面活性剂分离技术等。热裂解技术能耗较高、设备投资较大;有机溶剂萃取技术过程中溶剂挥发对环境和操作者毒害较大，且存在易燃易爆等安全隐患;表面活性剂清洗技术尚不完善，清洗效率低下。目前环保压力越来越大，如何有效的无害化处理含油污泥及钻屑将成为未来发展的趋势。
CN1405265A公开了一种油基泥浆冲洗液及其制备方法。该方法将氢氧化钠和乙二胺四乙酸均匀搅拌，使之充分溶解，再加入油酸、十二烷基硫酸钠及烷基脂肪醇聚氧乙烯醚，最后再加入有机硅消泡剂即可。然而，此项发明只考虑了固井的施工条件和要求，没有考虑含油污泥及钻屑的处理。CN105859071A公开了一种含油污泥的处理方法。该方法将含油污泥进行流质化处理后得到混合流体，然后将混合流体依序经过加热和冷凝后得到油水混合物和油泥，最后把油泥经过高温加热后得到炉灰。此项发明耗能大，需要高温过程，而且会产生工业废气等。CN102092907A公开了一种含油污泥资源化处理的方法，首先通过电化学方法脱去污泥中富含乳化水，使污水达到回注要求，在回收含油污泥中大量老化原油，经该方法处理后含油污泥所含老化污油降至1%以下，最后将含油污泥有机化处理，经微生物发酵等处理后含油污泥有机化，达到无害化排放，最后污油含量小于3%。但是该工艺操作复杂，成本高，不利于实际应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂及其应用。本发明提供的纳米清洗剂热力学稳定(区别于纳米乳液，其为动力学稳定)，比表面巨大(能够有效传质)，清洗效率高，可重复利用，成本低，对环境友好。
为了达到上述目的，本发明提供了一种可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂，以重量百分比计，其原料组成包括：0.1%～5%的芳香类表面活性剂微乳液和99.9%～95%的水、有机盐水或无机盐水。
根据本发明的具体实施方式，优选地，所述可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂中的纳米液滴粒径分布为10～30nm。
在上述纳米清洗剂中，优选地，所述有机盐水、无机盐水的质量浓度分别为0.01%～20%。
在上述纳米清洗剂中，优选地，所述有机盐水、无机盐水中的盐分别包括钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、铝盐、铵盐及四甲基铵盐等中的一种或几种的组合;更优选地，所述有机盐水、无机盐水中的盐分别包括NaCl、NaBr、KCl、KBr、Na2SO4、K2SO4、MgCl2、MgBr2、CaCl2、MgSO4、AlCl3、NH4Cl、NH4Br、N(CH3)4Cl及N(CH3)4Br等中的一种或几种的组合。
在上述纳米清洗剂中，优选地，所述芳香类表面活性剂微乳液为均相微乳液，以重量百分比计，其原料组成包括：芳香类表面活性剂10%～50%、醇10%～30%、油3%～30%、盐0%～20%以及水余量。
在上述纳米清洗剂中，优选地，在所述芳香类表面活性剂微乳液中，所述芳香类表面活性剂为非离子表面活性剂，更优选地，其包括单苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、双苯乙烯基酚聚氧乙烯醚、三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚及芳香基烷基酚聚氧乙烯醚等中的一种或几种的组合。本发明采用芳香类非离子表面活性剂配制微乳液，增强表面活性剂与油泥中重质油的结合能力，同时依靠纳米粒子的稳定性和强剥离油滴能力，达到可重复使用、高效清洗含油污泥和钻屑的效果。
在上述纳米清洗剂中，优选地，在所述芳香类表面活性剂微乳液中，所述醇包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、甘油及丁醇等中的一种或几种的组合。
在上述纳米清洗剂中，优选地，在所述芳香类表面活性剂微乳液中，所述油包括脂肪烃类化合物、芳香烃类化合物和萜类化合物中的一种或几种的组合;更优选地，所述油包括己烷、辛烷、石油醚、煤油、柴油、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、蒎烯、萜品醇及柠檬烯等中的一种或几种的组合。
在上述纳米清洗剂中，优选地，在所述芳香类表面活性剂微乳液中，所述盐包括钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、铝盐、铵盐及四甲基铵盐等中的一种或几种的组合;更优选地，所述盐包括NaCl、NaBr、KCl、KBr、Na2SO4、K2SO4、MgCl2、MgBr2、CaCl2、MgSO4、AlCl3、NH4Cl、NH4Br、N(CH3)4Cl及N(CH3)4Br等中的一种或几种的组合。
本发明提供的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂的配制方法可以包括以下步骤：(1)先将所述的芳香类表面活性剂、醇、油，可选择地，盐(即加入或不加入盐)，和水按比例混合均匀，得到所述的芳香类表面活性剂微乳液;(2)再用水或有机盐水或无机盐水按比例稀释所述的芳香类表面活性剂微乳液，制备得到所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂。其中，将芳香类表面活性剂、醇、油，可选择地，盐，和水四者或五者按比例混合均匀的方式可以为摇匀或者搅拌均匀;用水或有机盐水或无机盐水按比例稀释芳香类表面活性剂微乳液的过程中或稀释之后也可以摇晃或者搅拌，以混合均匀。
本发明还提供了一种清洗含油污泥及含油钻屑的方法，该方法采用上述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂对含油污泥和/或含油钻屑进行清洗。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述清洗含油污泥及含油钻屑的方法包括以下步骤：将含油污泥和/或含油钻屑与所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂混合，在一定温度下恒温搅拌一段时间，然后静置分层，过滤，得到清洗后的含油污泥和/或含油钻屑。
在上述方法中，优选地，所述含油污泥和/或含油钻屑与所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂的混合质量比为1:0.5～1:3。
在上述方法中，优选地，恒温搅拌的温度为60℃，时间为0.5～3h。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述清洗含油污泥及含油钻屑的方法将含油污泥和/或含油钻屑中的原油含量降到5wt%以下。
在上述方法中，优选地，所述的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂的重复使用次数为6次以上。
本发明提供的可重复使用的含油污泥及含油钻屑纳米清洗剂是一种比表面巨大的体系，使得芳香类表面活性剂的性能得到充分发挥，实现了对含油污泥及钻屑中的污染物稳定化、无害化处理。与国内外现有技术相比，本发明处理工艺简单、实用性强、具备大规模应用的潜力、更为节约能耗、并能实现纳米清洗剂循环回用，具有广阔的实际应用前景。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：1)纳米清洗剂的制备方法简单，体系分散性(10～30nm)和稳定性好，尤其是热力学稳定性好(区别于纳米乳液，其为动力学稳定);2)比表面巨大，能够有效传质，清洗效率高;3)可重复利用(≥6次)，节约资源，成本低，经济有效，清洗效果好;4)环境友好，纳米清洗剂为水溶液，且表面活性剂等组分均可选用无毒无害物质。
