環(huán)保型稀釋劑HBF-1的室內(nèi)評(píng)價(jià)

曹秀云(玉門(mén)油田分公司鉆采工程研究院，甘肅 玉門(mén) 735200)

隨著國(guó)家新環(huán)保法的頒布，一些現(xiàn)場(chǎng)常用的鉆井液助劑已完全不能適用。如：FCLS稀釋劑即鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽，其主要是含鉻毒性大，污染源重。迫切需要新的既符合環(huán)保要求又使用性能良好的稀釋劑出現(xiàn)。稀釋劑作用機(jī)理：鉆井液中的稀釋劑能確保鉆井液具有良好的流動(dòng)性，易控制動(dòng)塑比，有效提高降粘切效果。從而保證井眼的清潔，減少巖屑床的形成。鉆井液用稀釋劑的種類(lèi)型號(hào)繁多，質(zhì)檢所檢測(cè)的稀釋劑除了FCLS，還有改性KDX-1及現(xiàn)在所檢測(cè)的HBF-1環(huán)保型稀釋劑。(該劑的全稱(chēng)是：鉆井液用可降解稀釋劑木質(zhì)素腐殖酸縮合物HBF-1)

1 環(huán)保型稀釋劑主要檢測(cè)項(xiàng)目

1.1 檢測(cè)鉻離子的目的

過(guò)去鉆井液用的各類(lèi)稀釋劑都存在鉻離子含量偏高，對(duì)地層、環(huán)境等都有一定的污染和傷害?，F(xiàn)在這種新型環(huán)保型稀釋劑，究竟能否達(dá)到真正的環(huán)保，起到環(huán)保作用，取決于鉻離子含量的多少來(lái)判斷。因此鉆井液用稀釋劑鉻離子含量的檢測(cè)非常必要。

1.2 鉻離子的毒性

有鉻離子存在的化合物中鉻可呈現(xiàn)出：二價(jià)、三價(jià)、六價(jià)，三種狀態(tài)，其中六價(jià)鉻毒害最大。其化合物廣泛應(yīng)用于化工、農(nóng)業(yè)、電鍍、印染等行業(yè)，常以粉塵、蒸汽、廢水等形態(tài)生成。鉻對(duì)水生生物在0.05mg/L 濃度下即可使水蚤致死；對(duì)植物、土壤中過(guò)量的鉻會(huì)使各類(lèi)作物減產(chǎn)，降低發(fā)芽率，乃至根部腐爛；人體鉻中毒，首先影響肝、肺、呼吸道等，也是人體的致過(guò)敏源。據(jù)資料，人體鉻中毒，目前無(wú)特效療法，只有加強(qiáng)防護(hù)。

2 硫酸亞鐵銨滴定法

2.1 原理

在硫酸溶液中，以硝酸銀作催化劑，用過(guò)硫酸銨將三價(jià)鉻氧化為六價(jià)鉻，加入少量氯化鈉并煮沸，除了過(guò)量的過(guò)硫酸銨及反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣，以二苯胺磺酸鈉作指示劑用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，使六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻。過(guò)量的硫酸液鐵銨與指示劑反應(yīng)，溶液呈黃綠色為終點(diǎn)。反應(yīng)式：2Cr3++S2O82-+7H2O AgNO3Cr2O72-+6SO42-+14H+；

Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

2.2 試劑

1+3硫酸(1體積的水和3體積的硫酸混合）二苯胺磺酸鈉指示劑鉻標(biāo)液硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液等。

3 硫酸亞鐵銨滴定檢測(cè)

檢測(cè)結(jié)果：溶液滴定終點(diǎn)無(wú)法判斷。HBF-1 稀釋劑，因樣品外觀(guān)和配置溶液都呈深褐色，所以辨色非常不易，以致影響滴定終點(diǎn)無(wú)法判斷。

3.1 脫色處理

經(jīng)過(guò)用白土和活性炭進(jìn)行吸附脫色處理，溶液脫色效果不明顯，后又?jǐn)?shù)次檢測(cè)，仍然終點(diǎn)無(wú)法判斷?？紤]存在的原因：除了上述溶液顏色深影響判斷外，還考慮這種新型環(huán)保劑中的鉻離子含量是否比較低，用硫酸亞鐵銨滴定方法，不太適用，需要尋找其它方法來(lái)檢測(cè)鉻離子。

3.2 實(shí)驗(yàn)方案

分光光度計(jì)法（二苯碳酰二肼可見(jiàn)光光度計(jì)法），采用DP5000型分光光度計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

顯色原理：二苯碳酰二肼是一種有機(jī)顯色試劑，在酸性介質(zhì)條件下能被六價(jià)鉻離子氧化，還原成三價(jià)鉻，新生成的三價(jià)鉻具有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，與苯肼羧基偶氮苯會(huì)生成一種紫紅色的化合物。

3.3 鉻含量檢測(cè)

用試份體積為50ml 使用光程為30mm 的比色皿以水為參比測(cè)量其吸光度。以鉻含量為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線(xiàn)。測(cè)得結(jié)果與其它兩種鉆井液用稀釋劑中鉻離子含量結(jié)果加以對(duì)比。

表1 三種稀釋劑的全鉻對(duì)比

經(jīng)過(guò)檢測(cè)，新型環(huán)保型稀釋劑HBF-1 中依然存在鉻離子，但與其它兩種稀釋劑中鉻離子相比，該劑鉻離子含量非常低。

4 環(huán)保型稀釋劑性能評(píng)價(jià)

4.1 鉆井液基漿

鉆井液基漿的配制是鉆井液處理劑的泥漿性能指標(biāo)檢測(cè)的基礎(chǔ)，基漿是為考察某種鉆井液處理劑性能而進(jìn)行專(zhuān)門(mén)配制。因此基漿是用來(lái)檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)實(shí)驗(yàn)的一種參考基準(zhǔn)。所以基漿的確定和調(diào)配很重要。

4.2 HBF-1性能檢測(cè)

主要試劑：無(wú)水碳酸鈉（Na2CO3）氯化鈉（NaCl）

配漿主要土粉：鈉土（一級(jí)鈉基膨潤(rùn)土）試驗(yàn)用鈉膨潤(rùn)土英國(guó)產(chǎn)評(píng)價(jià)土（符合SY/T 5490-93)

主要檢測(cè)儀器：高頻變速攪拌器、六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、恒溫水浴、滾子加熱爐等。

4.3 基漿的配制

400mlH2O +19.5g 實(shí)驗(yàn)鈉土+39g 評(píng)價(jià)土+1.6gNa2CO3高攪20分鐘后養(yǎng)護(hù)16小時(shí)，(制備四份)。將養(yǎng)護(hù)好的其中兩份基漿做淡水漿，一份加入2.8g 樣品，另一份不加樣。測(cè)其表觀(guān)粘度和降粘率；再取養(yǎng)護(hù)好的另兩份，一份加入NaCl的做為鹽水漿，另一份加樣加NaCl做為鹽水漿。而后，放置在25℃水浴下，4小時(shí)后再測(cè)其表觀(guān)粘度和降粘率。測(cè)降粘率方法是：在規(guī)定溫度下用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定100r/min的讀數(shù)。

公式為：D%=（1-加樣后Φ2100/加樣前Φ1100）×100

式中：D——降粘率，%

Φ1——未加試樣基漿的100r/min讀數(shù)。

Φ2——加試樣基漿的100r/min讀數(shù)。

表2 環(huán)保型稀釋劑HBF-1的降粘率（淡水漿）

1.03 64基漿+0.7%基漿+1.0%基漿基漿+0.5%基漿+0.7%基漿+1.0%43 23 32 46 1.04 24 32.5 47 1.05 263----熱穩(wěn)定性150℃/16h 1.07 65＞300 270 44＞300 209 145 135 45 1.06 250 188 130 125 52高攪5min熱滾后呈豆渣狀，流動(dòng)性差1.05 208 158 108 104 59

表2中稀釋劑HBF-1在淡水基漿熱穩(wěn)定性項(xiàng)目Φ600和Φ 300 的粘度效應(yīng)超出量程無(wú)法測(cè)出，是因?yàn)闊釢L后液體呈豆渣狀，流動(dòng)性差所致。

表3 環(huán)保型稀釋劑HBF-1的降粘率（鹽水漿）

表3中稀釋劑HBF-1在鹽水基漿實(shí)驗(yàn)條件下，常溫實(shí)驗(yàn)測(cè)得降粘率略好于150℃熱穩(wěn)定性降粘率。

結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用其它兩種鉆井液用稀釋劑在相同實(shí)驗(yàn)條件下與HBF-1稀釋劑進(jìn)行性能對(duì)比，比對(duì)三種稀釋劑的降粘率。

表4 三種稀釋劑降粘率對(duì)比

表4 中環(huán)保型稀釋劑，在淡水漿和鹽水漿的常溫實(shí)驗(yàn)和150℃熱穩(wěn)定性性能檢測(cè)項(xiàng)目上，稀釋劑HBF-1 淡水漿降粘率除個(gè)別項(xiàng)目高于KDX-1 和FCLS 外，其余項(xiàng)都低于其它兩種稀釋劑。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)檢測(cè)環(huán)保型稀釋劑HBF-1，對(duì)其鉻離子含量的結(jié)果分析，認(rèn)識(shí)到該劑含毒性鉻很低，能達(dá)到環(huán)保質(zhì)量要求，適合作為鉆井助劑所使用，在環(huán)保方面值得應(yīng)用和推廣。但其性能檢測(cè)結(jié)果不理想，還有待研發(fā)和提高。