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摘 要：介绍废弃油基钻井液以及废弃油基钻井液的危害，归纳了废弃油基钻井液的破乳回收油相的方法，详细阐述了化学破乳的作用机理以及最新的应用成果。废弃钻井液回收技术的发展方向做出展望与建议。
关键词：废弃油基钻井液 破乳法 回收技术
一、引言
随着我国经济的不断发展，对于能源的消耗，尤其是对石油资源需求飞速增长。但是我国主要油田的石油开采都已步入中后期，由于地层的复杂状况和开采的地层越来越深，对于钻井的工艺要求在不断提高。钻井液技术亦是如此，相比与传统的水基钻井液，以油作为连续相的油基钻井液体系拥有诸多的优点，目前的使用也越来越广泛。虽然油田油基钻井液可以重复循环使用，但是在一定使用次数后其性能逐步失效就会被弃用，油田就会有大量的废弃油基钻井液产生。伴随着人们生活水平的提高，国家对环境保护越来越重视，对于环保的要求也日益严格。废弃油基钻井液含有大量的有毒物质，对于环境伤害极大，对其要求及处理的标准也应更加苛刻。所以研究废弃油基钻井液处理技术，尤其是破乳技术，将废弃油基钻井液中的柴油、矿物油与水等其它组分分离，实现绿色、经济的利用具有很重要意义[]。
二、废弃油基钻井液
1.废弃油基钻井液的形成
为了节约钻井成本，油基钻井液经常在完钻后转井处理，循环反复利用。直到其性能恶化，最终难以再继续使用而成为废弃油基钻井液。
2.废弃油基钻井液的组成
废弃油基钻井液中是一种含粘土加重材料及各种大量的矿物油、酚类合物、重金属和一些有毒物质及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系。主要可分为废弃全油基钻井液和油包水钻井液，对于全油基钻井液来说，钻井液体系基本不含水，但是在钻井液多次重复利用后，体系中不可能避免混入水。其中有回收利用价值的主要就是油相，一般为柴油、矿物油及有机合成化合物。所以在废弃钻井液回收技术中，将油水分离也就是破乳是非常重要的环节。
三、破乳机理
油基钻井液的破乳过程就是破除乳化液的稳定性，并使油基钻井液达到排放或重复使用的标准的过程。破乳过程一般有乳滴聚集、界面膜排除液体、乳滴聚并三个过程。其影响因素大致也是三个：乳状液性质、破乳剂性质以及外界条件。
1.乳状液性质
乳化剂分子不仅能增大扩散双电层的厚度，还可以在油水界面上由于定向吸附形成坚固的界面膜，从而使油均匀的分散在水中而具有较好的稳定性。其物理化学特性的不同会影响界面膜性质的不同，同时乳化水特性和乳状液中含水量及液滴直径分布也对破乳过程有所影响。
2.破乳剂性质
一个效果优良的破乳剂，对其基本性质有如下基本要求：较强的表面活性能、高润湿性、较强的絮凝能力、优良的聚结效果。除此之外，破乳温度越适宜、适用范围越广、与其他试剂匹配性能越好、毒性越低、效率越高，则该破乳剂就越理想。
3.外界条件
温度的影响以及场能（力场、磁场、电场等）都会影响到破乳过程的进行。一方面它们可以降低乳状液的粘度，增加油水分子动能，从而增加液滴之间的相互碰撞次数达到聚结沉降的效果；另一方面也能降低界面膜的稳定性和机械强度，从而降低乳状液的稳定性[]。
四、化学破乳法
化学破乳法就是将化学药剂加入废弃油基钻井液中，利用它破坏界面膜强度和油水界面的性质从而达到破乳效果。化学破乳法是近来采用较多，应用较广的破乳法之一。利用化学药剂可以将废弃油基钻井液经工序处理成顶层油、中间水、底层粘土三相。顶层油可直接回收，中间水层加药剂处理后可循环使用，底层粘土可用微生物法或其他处理技术进行无害化处理。不过它也有它的局限性，由于加入了化学药剂，不仅提高了成本，还给环境带来了新的影响[]。
化学破乳法分为电解质破乳法和破乳剂法。
1.电解质破乳法
电解质破乳法就是向废弃油基钻井液中加入电解质试剂，利用电解质带电的不同，去除乳化油滴外围的水化离子，破坏其双电层结构，使油珠因吸引力而聚结，从而破乳。同时部分金属阳离子在碱性条件下水解还能生成难容的氢氧化物胶体，借助范德华力吸附油滴产生凝聚作用。不仅如此，很多的阴离子表面活性剂与部分金属阳离子发生皂化反应也可以生成难溶物质提高破乳效果。此外，产生的胶体还能发生桥连作用而破乳。对于电解质破乳法，同价金属离子半径越小，正离子带电越大，水解生成的氢氧化物胶体越多，线性分子越多，破乳效果越好。
王嘉麟[]等报道了超声波与强电解质相结合的废弃油基钻井液回收处理技术。超声波作用于乳状液后，产生位移效应促进乳状结构的破坏以及加速油水分离，同时强超声可以对污物层进行冲击，从而破坏了其在固体表面上的吸附，使其分散在清洗液中。通过这种方法对其中油分进行回收效率很高：加水稀释以后，加入破乳剂超声处理3 min；再加入1 500 mg/L的Al2（SO4）3（阳离子型强电解质）；调节pH到6～7左右，并添加大约30 mg/L的PAM。静置一段时间之后，油相的回收率可达到77%以上，上清液透光率达90%、COD达100 mg/L左右。
2.破乳剂法
破乳剂法就是将具有破乳性能的化学药剂加入废弃油基钻井液中，再添加一些絮凝剂和助剂，使其中的油经破乳后絮凝析出，得以回收。
近年来破乳剂法的研究主要集中在设计和合成不同结构的破乳剂，如聚醚型、聚酞胺型和聚丙烯酸型破乳剂及其破乳性能的评价。此外，将不同种类破乳剂进行复配以获得高性能破乳剂也是近年的主要研究方向之一。从环保角度考虑，还出现了硅氧烷系列绿色破乳剂。
刘宏[]通过对以阴离子表面活性剂作乳化剂的O/W型乳化液的研究并且通过实验分析了乳化液的浓度和pH值等对破乳的影响，比较聚合硫酸铝和聚合硫酸铁的破乳效果最终得出结论：聚合硫酸铁是一种新型无机高分子絮凝剂其自身具有一定的碱度 有巨大的絮凝力 对pH值的适应范围比较广，油相回收率高，是一种经济高效的破乳剂。
谢水祥等采用化学强化分离-无害化技术处理废弃油基钻井液，研制了新型清油剂和无害化处理药剂，清油剂ELO-1体系处理配方为：30%复合破乳剂FPR-1+1.5%混凝剂CC+2%絮凝剂PAM。在40～60℃下洗涤5min即可。回收的废弃油基钻井液中油相达90%以上。回收油的品质好，实现了废弃油基钻井液资源化和无害化[]。
五、结论与展望
随着社会经济的发展，环境日益恶化，环保问题备受关注。油基钻井液毒性较大，它不仅降低环境质量而且威胁到人类的身体健康。废弃钻井液的回收利用一方面可以降低油基钻井液使用成本，也是保护生态环境的重要举措。破乳技术作为废弃油基钻井液回收使中的基本手段，取得了很多应用成果但是也还有很多需要进一步的发展的方向：化学破乳药剂的安全环保性、通用普适性、破乳过程简易性；物理破乳方法的工业化应用；发展新型生物破乳和联合破乳方法。
参考文献
[1]赵雄虎，王风春.废弃钻井液处理研究进展[J].钻井液与完井液，2004，21（2） ：43-48
[2]于娜娜，邓平，王笃政.石油破乳技术进展[J].精细石油化工进展，2011，12（6）： 17-21
[3]蒲晓林.化学破乳法在钻井废水处理中的应用总述[J]. 油气田环境保护，2007，17（2）：43-46.
[4]闫光绪，郭绍辉，等.废弃油基泥浆处理方法研究[J]. 环境工程， 2008，2（4）：10-13.
[5]化学破乳特性与高分子聚合物破乳[J].工业水处理， 2000， 20（9）：22-24.
[6]蒋官澄，陈勉，等.利用化学强化分离-无害化技术处理废弃油基钻井液[J].环境工程学报， 2011， 5（2）： 425-430.
关键词：废弃油基钻井液 破乳法 回收技术
一、引言
随着我国经济的不断发展，对于能源的消耗，尤其是对石油资源需求飞速增长。但是我国主要油田的石油开采都已步入中后期，由于地层的复杂状况和开采的地层越来越深，对于钻井的工艺要求在不断提高。钻井液技术亦是如此，相比与传统的水基钻井液，以油作为连续相的油基钻井液体系拥有诸多的优点，目前的使用也越来越广泛。虽然油田油基钻井液可以重复循环使用，但是在一定使用次数后其性能逐步失效就会被弃用，油田就会有大量的废弃油基钻井液产生。伴随着人们生活水平的提高，国家对环境保护越来越重视，对于环保的要求也日益严格。废弃油基钻井液含有大量的有毒物质，对于环境伤害极大，对其要求及处理的标准也应更加苛刻。所以研究废弃油基钻井液处理技术，尤其是破乳技术，将废弃油基钻井液中的柴油、矿物油与水等其它组分分离，实现绿色、经济的利用具有很重要意义[]。
二、废弃油基钻井液
1.废弃油基钻井液的形成
为了节约钻井成本，油基钻井液经常在完钻后转井处理，循环反复利用。直到其性能恶化，最终难以再继续使用而成为废弃油基钻井液。
2.废弃油基钻井液的组成
废弃油基钻井液中是一种含粘土加重材料及各种大量的矿物油、酚类合物、重金属和一些有毒物质及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系。主要可分为废弃全油基钻井液和油包水钻井液，对于全油基钻井液来说，钻井液体系基本不含水，但是在钻井液多次重复利用后，体系中不可能避免混入水。其中有回收利用价值的主要就是油相，一般为柴油、矿物油及有机合成化合物。所以在废弃钻井液回收技术中，将油水分离也就是破乳是非常重要的环节。
三、破乳机理
油基钻井液的破乳过程就是破除乳化液的稳定性，并使油基钻井液达到排放或重复使用的标准的过程。破乳过程一般有乳滴聚集、界面膜排除液体、乳滴聚并三个过程。其影响因素大致也是三个：乳状液性质、破乳剂性质以及外界条件。
1.乳状液性质
乳化剂分子不仅能增大扩散双电层的厚度，还可以在油水界面上由于定向吸附形成坚固的界面膜，从而使油均匀的分散在水中而具有较好的稳定性。其物理化学特性的不同会影响界面膜性质的不同，同时乳化水特性和乳状液中含水量及液滴直径分布也对破乳过程有所影响。
2.破乳剂性质
一个效果优良的破乳剂，对其基本性质有如下基本要求：较强的表面活性能、高润湿性、较强的絮凝能力、优良的聚结效果。除此之外，破乳温度越适宜、适用范围越广、与其他试剂匹配性能越好、毒性越低、效率越高，则该破乳剂就越理想。
3.外界条件
温度的影响以及场能（力场、磁场、电场等）都会影响到破乳过程的进行。一方面它们可以降低乳状液的粘度，增加油水分子动能，从而增加液滴之间的相互碰撞次数达到聚结沉降的效果；另一方面也能降低界面膜的稳定性和机械强度，从而降低乳状液的稳定性[]。
四、化学破乳法
化学破乳法就是将化学药剂加入废弃油基钻井液中，利用它破坏界面膜强度和油水界面的性质从而达到破乳效果。化学破乳法是近来采用较多，应用较广的破乳法之一。利用化学药剂可以将废弃油基钻井液经工序处理成顶层油、中间水、底层粘土三相。顶层油可直接回收，中间水层加药剂处理后可循环使用，底层粘土可用微生物法或其他处理技术进行无害化处理。不过它也有它的局限性，由于加入了化学药剂，不仅提高了成本，还给环境带来了新的影响[]。
化学破乳法分为电解质破乳法和破乳剂法。
1.电解质破乳法
电解质破乳法就是向废弃油基钻井液中加入电解质试剂，利用电解质带电的不同，去除乳化油滴外围的水化离子，破坏其双电层结构，使油珠因吸引力而聚结，从而破乳。同时部分金属阳离子在碱性条件下水解还能生成难容的氢氧化物胶体，借助范德华力吸附油滴产生凝聚作用。不仅如此，很多的阴离子表面活性剂与部分金属阳离子发生皂化反应也可以生成难溶物质提高破乳效果。此外，产生的胶体还能发生桥连作用而破乳。对于电解质破乳法，同价金属离子半径越小，正离子带电越大，水解生成的氢氧化物胶体越多，线性分子越多，破乳效果越好。
王嘉麟[]等报道了超声波与强电解质相结合的废弃油基钻井液回收处理技术。超声波作用于乳状液后，产生位移效应促进乳状结构的破坏以及加速油水分离，同时强超声可以对污物层进行冲击，从而破坏了其在固体表面上的吸附，使其分散在清洗液中。通过这种方法对其中油分进行回收效率很高：加水稀释以后，加入破乳剂超声处理3 min；再加入1 500 mg/L的Al2（SO4）3（阳离子型强电解质）；调节pH到6～7左右，并添加大约30 mg/L的PAM。静置一段时间之后，油相的回收率可达到77%以上，上清液透光率达90%、COD达100 mg/L左右。
2.破乳剂法
破乳剂法就是将具有破乳性能的化学药剂加入废弃油基钻井液中，再添加一些絮凝剂和助剂，使其中的油经破乳后絮凝析出，得以回收。
近年来破乳剂法的研究主要集中在设计和合成不同结构的破乳剂，如聚醚型、聚酞胺型和聚丙烯酸型破乳剂及其破乳性能的评价。此外，将不同种类破乳剂进行复配以获得高性能破乳剂也是近年的主要研究方向之一。从环保角度考虑，还出现了硅氧烷系列绿色破乳剂。
刘宏[]通过对以阴离子表面活性剂作乳化剂的O/W型乳化液的研究并且通过实验分析了乳化液的浓度和pH值等对破乳的影响，比较聚合硫酸铝和聚合硫酸铁的破乳效果最终得出结论：聚合硫酸铁是一种新型无机高分子絮凝剂其自身具有一定的碱度 有巨大的絮凝力 对pH值的适应范围比较广，油相回收率高，是一种经济高效的破乳剂。
谢水祥等采用化学强化分离-无害化技术处理废弃油基钻井液，研制了新型清油剂和无害化处理药剂，清油剂ELO-1体系处理配方为：30%复合破乳剂FPR-1+1.5%混凝剂CC+2%絮凝剂PAM。在40～60℃下洗涤5min即可。回收的废弃油基钻井液中油相达90%以上。回收油的品质好，实现了废弃油基钻井液资源化和无害化[]。
五、结论与展望
随着社会经济的发展，环境日益恶化，环保问题备受关注。油基钻井液毒性较大，它不仅降低环境质量而且威胁到人类的身体健康。废弃钻井液的回收利用一方面可以降低油基钻井液使用成本，也是保护生态环境的重要举措。破乳技术作为废弃油基钻井液回收使中的基本手段，取得了很多应用成果但是也还有很多需要进一步的发展的方向：化学破乳药剂的安全环保性、通用普适性、破乳过程简易性；物理破乳方法的工业化应用；发展新型生物破乳和联合破乳方法。
参考文献
[1]赵雄虎，王风春.废弃钻井液处理研究进展[J].钻井液与完井液，2004，21（2） ：43-48
[2]于娜娜，邓平，王笃政.石油破乳技术进展[J].精细石油化工进展，2011，12（6）： 17-21
[3]蒲晓林.化学破乳法在钻井废水处理中的应用总述[J]. 油气田环境保护，2007，17（2）：43-46.
[4]闫光绪，郭绍辉，等.废弃油基泥浆处理方法研究[J]. 环境工程， 2008，2（4）：10-13.
[5]化学破乳特性与高分子聚合物破乳[J].工业水处理， 2000， 20（9）：22-24.
[6]蒋官澄，陈勉，等.利用化学强化分离-无害化技术处理废弃油基钻井液[J].环境工程学报， 2011， 5（2）： 425-430.