果皮在環(huán)保鉆井液中研究現(xiàn)狀及前景分析

趙素麗（中石化石油工程技術(shù)研究院，北京100101）

0 引言

我國是水果生產(chǎn)大國，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化推廣，水果的產(chǎn)量和消費(fèi)量逐年增加。果皮作為重要的天然資源，具有產(chǎn)量大、來源廣、環(huán)保無毒的優(yōu)點，但是，大多數(shù)果皮都作為生活垃圾處理，未能得到充分利用，造成了巨大的資源浪費(fèi)。水果果皮中含有大量植物酚和聚糖等多種活性成分，且具有特殊的多孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，用于鉆井液處理劑，具有降粘、降失水的效果，可以改善鉆井液性能[1]。本文通過期刊文獻(xiàn)調(diào)研，介紹了國內(nèi)柿子皮、橘子皮等在鉆井液中的研究進(jìn)展，探索果皮對鉆井液作用效果的影響，并分析了果皮用于鉆井液存在的問題，提出了發(fā)展方向。對于廢物物再利用及研發(fā)環(huán)保型鉆井液具有重要的意義。

1 果皮預(yù)處理與鉆井液性能評價

1.1 果皮預(yù)處理

將核果皮放入干燥箱中，在一定溫度下烘干，用粉碎機(jī)粉碎，按目數(shù)分級備用。

1.2 鉆井液性能評價

基漿為水化好的4%膨潤土漿，鉆井液性能測試按照GB/T 16783.1-2014/ISO 10414-1:2008“天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場測試第一部分：水基鉆井液”進(jìn)行。

2 果皮用于鉆井液研究現(xiàn)狀

2.1 柿子皮

柿子皮含有大量的縮合單寧、黃酮、可溶性糖、纖維素、半纖維素等[2]，熱分解溫度162.3℃。隨著柿子皮加量增加，膨潤土基漿的表觀粘度和塑性粘度均增大，濾失量變小，當(dāng)加量為1.0%時，較基漿降濾失量降低38.0%。隨著老化溫度升高，鉆井液粘度逐漸升高，柿子皮的降濾失作用減弱，170℃以后失去降濾失作用。0.3%濃度的柿子皮水提取液對膨潤土的水化膨脹抑制率優(yōu)于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。柿子皮與改性淀粉體系配伍性好，與聚丙烯酰胺體系配伍性不佳[3]。

2.2 橘子皮

橘子皮含有大量的木質(zhì)素、纖維素、可溶性多糖（果膠）、高級醇類、醛類、酯類等，其中果膠占橘子皮干重的25%[4]，熱分解溫度160℃。隨著橘子皮加量增加，膨潤土基漿的表觀粘度和塑性粘度逐漸增大，降濾失效果明顯變好，當(dāng)加量為1.0%時，較基漿降濾失量降低45.7%。隨著老化溫度的升高，鉆井液粘度逐漸升高，橘子皮降濾失作用減弱，140℃后失去降濾失作用。0.3%橘子皮水提取液對膨潤土的水化膨脹優(yōu)于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。橘子皮與改性淀粉體系配伍性好，與聚丙烯酰胺體系配伍性不佳[5]。

2.3 香蕉皮

香蕉皮含有大量的木質(zhì)素、單寧、纖維素、可溶性多糖（國膠）、有機(jī)酸類、油脂類等[6]，熱解溫度156℃。隨著香蕉皮加量增加，膨潤土基漿表觀粘度和塑性粘度先減小后增大，降濾失效果不明顯。隨著老化溫度升高，鉆井液粘度先增大后減小，香蕉皮降濾失效果不明顯，150℃后失去降濾失作用。0.3%濃度的香蕉皮水提取液對膨潤土的水化膨脹抑制率優(yōu)于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。香蕉皮在改性淀粉鉆井液體系中表現(xiàn)出良好的降粘、降濾失和潤滑作用，在聚丙烯酰胺體系中表現(xiàn)出降濾失和潤滑作用[7]。

2.4 柚子皮

柚子皮含有大量的木質(zhì)素，纖維素、可溶性多糖(（果膠）、黃酮類、柚皮苷等，其中果膠占柚子皮干重的30%左右[8]，熱分解溫度167℃。隨著柚子皮加量增大，膨潤土基漿的表觀度和塑性粘度逐漸增大，降濾失效果明顯變好，加量為0.7%時，較基漿降濾失量降低42.5%。隨著老化溫度升高，鉆井液粘度逐漸增加，柚子皮降濾失作用減弱，170℃后失去降濾失作用。0.3%濃度的柚子皮水提取液對膨潤土的水化膨脹抑制率優(yōu)于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。柚子皮與改性淀粉配伍效果優(yōu)于PAM，老化溫度為25℃時，柚子皮在兩種體系中均具有較好的降濾失作用。老化溫度為120℃時，在淀粉體系中具有降濾失作用，在PAM 體系中幾乎失去降濾失作用[9]。

2.5 石榴皮

石榴皮丹寧含量高達(dá)25%～-30%，此外還含有鞣花酸、沒食子酸等多種酚類化合物以及多種單糖和纖維素類化合物，熱分解溫度180℃。隨石榴皮加量增加，膨潤土基漿的塑性粘度和表觀粘度均先減小后增大，降濾失效果變好，加量為1.0%時，較基漿降濾失量降低35.2%。隨著老化溫度的升高，鉆井液的表觀粘和塑性粘度都逐漸升高，石榴皮降濾失效果減弱，180℃后失去降濾失作用。隨著溫度升高，石榴皮與改淀粉鉆井液體系配伍性好，表觀粘度和塑性粘度均增大，濾失量減小，與聚丙烯酰鉆井液體系配伍效果較差，常溫下就失去降濾失作用。石榴皮抑制膨潤土水化膨脹效果隨著濃度的增大而增強(qiáng)，1.0%加量濃度在鈣基膨潤土中1h 的膨脹率為45.6%，低于蒸餾水的60.6%。激光粒度分析表明，無論配漿時還是配漿后加入石榴皮，均對粘土有一定的抑制和絮凝作用。

3 存在的問題

雖然果皮用于綠色環(huán)保鉆井液技術(shù)進(jìn)行了系列研究，但仍處于初級階段，深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。存在主要問題如下。

（1）果皮資源的收集與利用目前存在問題，大量的果皮分散在城鄉(xiāng)各處，很難收集及存放。

（2）果皮的有效成分提取技術(shù)工藝復(fù)雜，成本高，在油田領(lǐng)域還沒有形成規(guī)?；瘧?yīng)用。

（3）目前應(yīng)用的主要是整個果皮，由于果皮成分復(fù)雜，各組分間相互影響，及各組分與鉆井液體系之間的影響機(jī)理與作用尚沒有搞清楚。

（4）不同的區(qū)域，年份、種類等的果皮成分差別很大，另果皮的成分還與果實的成熟度、保存時間等密切相關(guān)，造成不同批次的果皮實驗結(jié)果有波動。

（5）果皮的抗溫性不足，與常規(guī)鉆井液處理劑的配伍性及對鉆井液綜合性能影響研究還有待加強(qiáng)。

4 結(jié)語

果皮用于環(huán)保鉆井液開發(fā)應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行深化研究及發(fā)展：

（1）果皮產(chǎn)業(yè)化必須解決規(guī)模收集問題，改變現(xiàn)有的農(nóng)民種果樹，國商賣果實，消費(fèi)者地攤買水果的現(xiàn)狀，制定收購果皮的合理政策，使果皮能夠有效的收集起來，才能成功實現(xiàn)果皮的綜合開發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)化。這不僅對于鉆井液領(lǐng)域，對于果皮應(yīng)用的其他領(lǐng)域也是如此。

（2）目前對于果皮利用基于其原始組分，下一步可以對果皮進(jìn)行改性，提高果皮的抗溫能力及綜合效果。

（3）果皮的再利用技術(shù)研究為天然資源的利用提供了一些很好的思路，將來應(yīng)該開展深入研究探索，擴(kuò)大天然資源的應(yīng)用面及利用方式。