CN106256879B - 油基钻屑萃取液、油基钻屑的萃取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油基钻屑萃取液、油基钻屑的萃取方法，该油基钻屑萃取液包括：离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)。与现有技术相比，本发明利用离子液体的萃取与渗透性能，以及协萃剂的乳化性能，将油基钻屑中的石油组分萃取富集进入油基钻屑萃取液中；并且，离子液体作为绿色溶剂，可消除因使用易挥发有机溶剂所产生的环境污染和安全问题，实现含油固体废物的低成本无害化处理。

Description

油基钻屑萃取液、油基钻屑的萃取方法

技术领域

本发明属于石油与天然气行业钻井固体废弃物处理技术领域，尤其涉及一种油基钻屑萃取液、油基钻屑的萃取方法。

背景技术

油气田开发过程中，产生的大量油基钻井液钻屑(简称：油基钻屑)因含有石油类、重金属等污染物，被列入国家危险废弃物，必须对其进行处理。在海洋，普遍采用集中回注地层处理方法，成本很高，而且对回注地层的要求也非常苛刻，受地层空间的限制，不得不经常寻找合适地层。由于地下水等地下资源的保护和技术与成本的限制，国内外陆上钻井通常采用集中贮存、安全填埋、热处理、蒸馏法处理等方法处理。安全填埋的处理成本低，但只是对污染物进行了封闭和隔离，不能完全消除污染物，环境风险依然很大，而且，无论是回注地层还是安全填埋，都无法回收所含的矿物油，造成资源的极大浪费；热处理、蒸馏法等油基钻屑处理方法工艺复杂、成本高，一般油田企业难以承受。

目前，化学萃取法因具备选择性好、设备简单、操作简便，易于实现连续化、自动化控制、回收率高等优点，成为油基钻屑资源化和无害化处理的有效方法，其关键是寻找合适的萃取剂。

陈永红等在油田环境保护杂质发表的“废弃油基钻井液处理技术概况及其应用技术”中指出，国内采用的萃取剂主要是有机溶剂如己烷、乙酸乙酯或氯代烃等，强调有机溶剂的使用带来污染环境、安全要求严格、成本高等缺陷。因此，采用对环境友好的绿色溶剂来代替传统有机溶剂用于油基钻屑的萃取过程具有重要的现实意义。

离子液体因具备极低的蒸汽压、不挥发、不燃烧、良好的热稳定性、可循环使用等特性，被认为是21世纪理想的“绿色溶剂”。

本发明考虑将离子液体用于制备油基钻屑萃取液。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种油基钻屑萃取液、油基钻屑的萃取方法，该油基钻屑萃取液采用离子液体制备且对环境无污染。

本发明提供了一种油基钻屑萃取液，包括：离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)。

优选的，所述离子液体为咪唑类离子液体。

优选的，所述离子液体选自1-己基-3-甲基咪唑溴化盐、1-己基-3-甲基咪唑氯化盐、1-辛基-3-甲基咪唑溴化盐、1-辛基-3-甲基咪唑氯化盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴化盐与1-十二烷基-3-甲基咪唑氯化盐中的一种或多种。

优选的，所述协萃剂选自棕榈酸异辛酯、肉豆蔻酰胺丙基PG-二甲基氯化铵磷酸酯与月桂酰谷氨酸钠中的一种或多种。

本发明还提供了一种油基钻屑的萃取方法，包括：

将油基钻屑萃取液与油基钻屑混合搅拌后，离心分离，得到液相与固相；

所述油基钻屑萃取液包括离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)。

优选的，所述油基钻屑萃取液与油基钻屑的质量比为(1.5～2)：1。

优选的，所述搅拌的速度为200～300rpm；搅拌的时间为3～7min。

优选的，所述离心分离的转速为2500～3500rpm；离心分离的时间为5～10min。

优选的，还包括：

将所述上层液相与反萃取剂混合，静置，得到油相与水相。

优选的，所述反萃取剂的质量为上层液相质量的1％～2.5％。

本发明提供了一种油基钻屑萃取液、油基钻屑的萃取方法，该油基钻屑萃取液包括：离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)。与现有技术相比，本发明利用离子液体的萃取与渗透性能，以及协萃剂的乳化性能，将油基钻屑中的油分萃取富集进入油基钻屑萃取液中；并且，离子液体作为绿色溶剂，可消除因使用易挥发有机溶剂所产生的环境污染和安全问题，实现含油固废物的低成本无害化处理。

由实验可知，采用本发明方法萃取后的油基钻屑油含量均小于1％，油回收率达90％以上。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种油基钻屑萃取液，包括：离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)，优选为(3～4)：1：(8～10)，更优选为(3～4)：1(8～9)，最优选为3:1:8。

其中，所述离子液体优选为咪唑类离子液体，更优选为1-己基-3-甲基咪唑溴化盐、1-己基-3-甲基咪唑氯化盐、1-辛基-3-甲基咪唑溴化盐、1-辛基-3-甲基咪唑氯化盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴化盐与1-十二烷基-3-甲基咪唑氯化盐中的一种或多种。

离子液体因具备极低的蒸汽压、不挥发、不燃烧、良好的热稳定性及可循环使用等特性，被认为是21世纪理想的“绿色溶剂”。采用离子液体作为油基钻屑萃取液与有机溶剂萃取相比具有以下优势：(1)环保方面：离子液体没有可检测到的蒸汽压，不挥发，克服了传统有机溶剂强挥发性带来的环境问题；(2)萃取性能方面：通过调节离子液体的物理化学性能，包括极性、亲油性等，实现离子液体对无机物、有机物、气体、金属配合物和聚合物的溶解性，同时由于离子液体为离子化合物，在体系中分散速率快，分散系数比一般有机溶剂高几个数量级，可使油-水-固三相实现快速分离；(3)萃取成本方面：离子液体的溶解性可通过极少量酸碱度或畸形调节剂的添加而被显著改变，利用该特性易于离子液体从油相中分离回收，且可实现多次重复利用。

所述协萃剂为本领域技术人员熟知的协萃剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为棕榈酸异辛酯、肉豆蔻酰胺丙基PG-二甲基氯化铵磷酸酯与月桂酰谷氨酸钠中的一种或多种。

本发明利用离子液体的萃取与渗透性能，以及协萃剂的乳化性能，将油基钻屑中的石油组分萃取富集进入油基钻屑萃取液中；并且，离子液体作为绿色溶剂，可消除因使用易挥发有机溶剂所产生的环境污染和安全问题，实现含油固废物的低成本无害化处理。

本发明还提供了一种油基钻屑的萃取方法，包括：将油基钻屑萃取液与油基钻屑混合搅拌后，离心分离，得到液相与固相；所述油基钻屑萃取液包括离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)。

其中，所述油基钻屑萃取液与上所述相同，在此不再赘述。

将油基钻屑萃取液与油基钻屑混合搅拌，其中所述油基钻屑萃取液与油基钻屑的质量比优选为(1.5～2)：1，更优选为(1.6～1.8)：1；所述混合搅拌的速度优选为200～300rpm，更优选为250～300rpm；所述混合搅拌的时间优选为3～7min，更优选为3～5min。

混合搅拌后，进行离心分离。所述离心分离的转速优选为2500～3500rpm，更优选为3000～3500rpm；所述离心分离的时间优选为5～10min，更优选为8～10min。

离心分离后，得到液相与固相。其中固相为萃取后的钻屑可进行安全处置。

按照本发明，优选将得到的液相与反萃取剂混合，静置，得到油相与水相。

其中，所述反萃取剂为本领域技术人员熟知的反萃取即可，并无特殊的限制，本发明中优选为醇类溶剂，更优选为甲醇、乙醇与丁醇中的一种或多种，再优选为甲醇、乙醇与丁醇中的一种；所述反萃取剂的质量优选为液相质量的1％～2.5％，更优选为1.5％～2.5％。

将液相与反萃取剂混合，静置，所述静置的时间优选为3～5min，液相分为两层，得到油相与水相。其中，油相可进行回收利用，水相的主要成分为离子液体、协萃剂与水，其质量比例依然在(3～5)：1：(8～10)的范围之内，因此，水相可以直接重复利用，且可重复利用14～16次。

本发明萃取方法操作简单，设备投资少，且无二次废水的产生，实现了资源化与无害化。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的油基钻屑萃取液、油基钻屑的萃取方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例中油基钻屑萃取液的组成，见表1。

表1 油基钻屑萃取液的组成

实施例中油基钻屑萃取液中各组分的质量比，见表2。

表2 油基钻屑萃取液中各组分的质量比

实施例1

1.1将某油田1000g油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在以200rpm的速度不断搅拌下，加入1500g质量比为M1的上述C1油基钻屑萃取液，搅拌3min，得到固液混合物；将所述固液混合物在转速为2500rpm条件下离心分离5min，得到液相与固相。

1.2在1.1中得到的上层液相中加入甲醇，甲醇的质量为液相质量的1％，静置3min，得到油相与水相。分离后的水相可直接用于下一轮油基钻屑的萃取，可重复利用14次。

实施例2

2.1将某油田1000g油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在以300rpm的速度不断搅拌下，加入2000g质量比为M3的上述C5油基钻屑萃取液，搅拌5min，得到固液混合物；将所述固液混合物在转速为3500rpm条件下离心分离10min，得到上层液相与下层固相。

2.2在2.1中得到的上层液相中加入乙醇，乙醇的质量为液相质量的1.5％，静置4min，得到油相与水相。分离后的水相可直接用于下一轮油基钻屑的萃取，可重复利用15次。

实施例3

3.1将某油田1000g油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在以300rpm的速度不断搅拌下，加入1600g质量比为M5的上述C5油基钻屑萃取液，搅拌5min，得到固液混合物；将所述固液混合物在转速为3000rpm条件下离心分离8min，得到液相与固相。

3.2在3.1中得到的液相中加入丁醇，丁醇的质量为上层液相质量的2％，静置5min，得到油相与水相。分离后的水相可直接用于下一轮油基钻屑的萃取，可重复利用16次。

实施例4

4.1将某油田1000g油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在以300rpm的速度不断搅拌下，加入1700g质量比为M7的上述C11油基钻屑萃取液，搅拌3min，得到固液混合物；将所述固液混合物在转速为3500rpm条件下离心分 离10min，得到液相与固相。

4.2在4.1中得到的液相中加入丁醇，丁醇的质量为液相质量的2.5％，静置3min，得到油相与水相。分离后的水相可直接用于下一轮油基钻屑的萃取，可重复利用16次。

实施例5

5.1将某油田1000g油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在以300rpm的速度不断搅拌下，加入1800g质量比为M8的上述C15油基钻屑萃取液，搅拌5min，得到固液混合物；将所述固液混合物在转速为2500rpm条件下离心分离8min，得到液相与固相。

5.2在5.1中得到的液相中加入甲醇，甲醇的质量为液相质量的1.5％，静置4min，得到油相与水相。分离后的水相可直接用于下一轮油基钻屑的萃取，可重复利用16次。

实施例6

6.1将某油田1000g油基钻屑置于一带有搅拌设施的容器内，在以300rpm的速度不断搅拌下，加入1900g质量比为M10的上述C18油基钻屑萃取液，搅拌7min，得到固液混合物；将所述固液混合物在转速为2500rpm条件下离心分离5min，得到液相与固相。

6.2在6.1中得到的液相中加入乙醇，乙醇的质量为液相质量的2％，静置5min，得到油相与水相。分离后的水相可直接用于下一轮油基钻屑的萃取，可重复利用16次。

采用《展览会用地土壤环境质量评价标准》(HJ350-2007)中气相色谱法对实施例1～6中的油基钻屑处理前后的油含量进行测定，结果见表3，其中油回收率＝(处理前油含量-处理后油含量)/处理后油含量，处理后的油基钻屑即下层固相。

表3 实施例1～6油基钻屑处理前后油含量

由表3可知，本发明油基钻屑萃取液对不同油基钻井液产生的油基钻屑的油回收率为88.28％～93.97％，萃取后油基钻屑的油含量为0.69％～0.98％，满足《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限制》(GB4914-2008)的油含量小于1％的要求。

对实施例1～6中水相的重复利用后油基钻屑的含油量进行测定，结果见表4。

表4 水相重复利用结果

由表4可知，重复利用14～16次后，油基钻屑处理后，固相中的油含量均 小于1％，满足《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限制》(GB4914-2008)要求，本发明油基钻屑的萃取方法具有操作简单，绿色环保，低成本等优势。

Claims (7)

1.一种油基钻屑萃取液，其特征在于，包括：离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)。

2.根据权利要求1所述的油基钻屑萃取液，其特征在于，所述离子液体为咪唑类离子液体。

3.根据权利要求1所述的油基钻屑萃取液，其特征在于，所述离子液体选自1-己基-3-甲基咪唑溴化盐、1-己基-3-甲基咪唑氯化盐、1-辛基-3-甲基咪唑溴化盐、1-辛基-3-甲基咪唑氯化盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴化盐与1-十二烷基-3-甲基咪唑氯化盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的油基钻屑萃取液，其特征在于，所述协萃剂选自棕榈酸异辛酯、肉豆蔻酰胺丙基PG-二甲基氯化铵磷酸酯与月桂酰谷氨酸钠中的一种或多种。

5.一种油基钻屑的萃取方法，其特征在于，包括：

将油基钻屑萃取液与油基钻屑混合搅拌后，离心分离，得到液相与固相；

所述油基钻屑萃取液包括离子液体、协萃剂与水；所述离子液体、协萃剂与水的质量比为(3～5)：1：(8～10)；

所述油基钻屑萃取液与油基钻屑的质量比为(1.5～2)：1；

所述搅拌的速度为200～300rpm；搅拌的时间为3～7min；

所述离心分离的转速为2500～3500rpm；离心分离的时间为5～10min。

6.根据权利要求5所述的萃取方法，其特征在于，还包括：

将所述上层液相与反萃取剂混合，静置，得到油相与水相。

7.根据权利要求6所述的萃取方法，其特征在于，所述反萃取剂的质量为液相质量的1％～2.5％。