废弃油基钻井液钻屑含油量室内测定方法探讨.pdf

石油天然气学报 江汉石 油学 院学报2 0 1 3 年 1 2 月 第3 5 卷 第 1 2 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J p I D e e ． 2 0 1 3 V o 1 ． 3 5 N o ． 1 2 废弃油基钻 井液钻屑 含油量室 内测定 方法探讨 白超 峰 ，吴洪特 ，岳前升 ，陈军 ，汪军 长江大学 化学 与环 境工程学院， 湖北荆 州4 3 4 0 2 3 [ 摘要]废弃油基钻 井液钻屑 所含 有的油主要是一类能溶于有机溶 剂的矿物油 。研 究 了用 索氏抽提差量 法 来测量废弃油基钻井液钻屑含油量 ，探讨 了测定 的试验 条件 、合 理性 以及测 量结 果的准 确性 。针 对含有 芳香族化合物的石油及其产 品能溶于 有机溶 剂 的这 一特性 ，通过试验 研 究得 出， 索氏抽提差量 法 以石油 醚 6 O ～9 0 C作为萃取剂 ，在索 氏提取 器 中反 复抽提 萃取钻 屑 中所 含 的油 1 0 h后 ，以抽 提前 后质量 差 来测量其含油量 。根据试验结果 可知 ，索氏抽提 差量法具 有操作 简便 、试 验硬件 要求低 ，结果 准确且 重 复性好 标准偏差仅为 1 ． 3 9 ，是一种 比较适合 室内测量含油钻屑含油量 的测量 方法。 [ 关键词]钻屑 ；含 油量 ；索氏抽 提差量法 ；萃取 [ 中图分类号]TE 2 5 4 [ 文献标志码]A [ 文章编号]i 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 3 1 2 0 1 1 7 0 4 含油 钻 屑是在 石油 勘探 开发 过程 中产 生 的 ，属于石 油钻 井污 染 中的 固体废 物 ，是 废弃 钻 、完井液 固 液分 离后 产生 的无 用 固相 ，主要 由矿 物 油 、油 基 钻井液 和岩 屑三 部分 组成 l 1 ] 。 目前对 水 和土壤 中油含量 的监测 已有 了成熟 的监测 技术 ，郑健 Ⅲ 5 ] 研 究 了浊度法 、气 相色 谱法 、电阻 法 、热解 法 、紫外 吸 收光度 法 、荧光 光度 法 、红外 吸 收光度 法 I P 色 散红外 吸收光度 法 和红外 分光光 度 法等方法在水和土壤 中含油量测定 中的运用 。但含油钻屑 由于含有矿物油 ，其性质与土壤差别较大， 含 油钻 屑含 油量 的测 量方法 还 未见 有 成 熟 报道 l 6 叫 。下 面介 绍 一 种 实验 室 中检 测 含油 钻 屑 含 油量 的测 量方 法 索 氏抽 提 差量法 。 1 试剂 、仪器与预处理 I ． I主要试 剂 和仪器 试 剂 甲苯 ，石 油醚 沸 程 为 6 O ～9 O ℃ ，石 油 醚 沸 程 为 3 O ～ 6 O ℃ ，无 水 硫 酸钠 ，茂 名 5 白 油 ，沸 石 。 仪 器 索 氏提取 器 ，UV2 4 5 o型 紫外 可 见分 光 光 度计 ，S HZ DⅢ型 调 温 电加 热 套 ，GZ X 一 9 1 4 0 MB E 型电热恒温鼓风干燥箱 ，B S 1 2 4 S电子天平。 1 ． 2钻 屑 材料 及预 处理 试验所用的含油钻屑均取 自于中国海洋石油有限公司在渤海油 田的油层段 ；试验前需将其在 1 0 5 ℃ 烘箱中干燥至恒重。 2 试验方法 2 ． 1索 氏抽提 差量 法 准确称取 3份 已烘干 、混合均匀 的含油钻屑 3 0 g ，滤 纸包好 ，分别 置于干燥 的索 氏提取器 、圆底 烧瓶 、 2 5 0 ml 具塞锥形瓶 中 ，编号 1 、2 、3 ；向 1 、2 号加 入 1 5 0 ml 溶 剂 石 油醚 6 o 9 o C ，在 9 O ℃下加 热 回流 萃取 1 0 h ，分别将萃取后的钻屑烘干至恒重后称取质量，钻屑萃取前后的质量差即为含油质量。 [ 收稿 日期]2 0 1 31 00 2 [ 基金项 目] 国家科技重大专项 2 O O 8 Z X O 5 O 5 6 0 0 5 ，2 0 o 8 Z X 0 5 0 3 0 0 0 7 。 [ 作者简介] 白超峰 1 9 8 8一 ，男 ，2 0 1 2 年大学毕业 ，硕士生 ，现主要从事油田化学方面的学习与研 究工作 。 [ 通信作者]吴洪特 1 9 6 3一 ，教授 ，E Z ma i l wu h o n g t e 1 6 3 ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油天然 气工程 2 0 1 3 年 l 2 月 向 3号 具塞锥 形瓶 中加入 1 5 0 ml 溶剂 石 油醚 6 0 ～9 0 ℃ 后 ，轻 轻 振荡 ，置 于 9 0 ～ 9 8 ℃ 水浴 中热 浸提取 1 0 h ，中间放气 2次 ，过滤 滤纸需用萃取剂预先浸泡 2 4 h ，并用适量的无水硫酸钠干燥 ，将过 滤 后滤液 置人 已干燥 至恒重 的烧 杯 中 ；并继 续 向滤 渣 中再 加 2 5 ml 溶 剂 ，水浴 中振荡 3 0 mi n ；重 复 用溶 剂洗涤滤渣 ，至滤渣中加入萃取剂后为无色时 ；再将含滤液烧杯置于 7 o ℃烘箱 中干燥 5 h ，取出放入干 燥 器 中 ，待样 品冷 却 3 0 mi n后 ，称取 质量 ，烧杯前 后质 量差 即为含 油质 量 。 2 ． 2 索 氏抽 提一 紫外 分光光 度计 法 2 ． 2 ． 1标 准 曲线 的绘制 向 7 个 5 0 ml 容 量瓶 中 ，分 别加入 0 ． 0 0 、2 ． O 0 、4 ． O 0 、8 ． 。 O 、1 2 ． O 0 、2 0 ． 和 2 5 ． 0 0 ml 标准 油使用 溶 液 ，用石 油醚 6 0 9 0 ℃ 稀 释至 标线 。在紫 外分 光光 度计 上 的 2 5 4 n m 处 用 l c m 石英 比色 皿 以脱芳 烃石油醚为参比，测定吸光度 ，绘制标准曲线 图 1 。 2 ． 2 ． 2 含 油量 的测定 准确称 取 3 0 g已预 处 理 后 钻 屑 ，装 人 索 氏 提 取 器 中 ， 向 圆底 烧 瓶 中加 入 1 5 0 ml 的 石 油 醚 6 0 ～ 9 o ℃作为萃取剂 ，萃取适当时间。萃取后用脱芳烃的石油醚 6 0 ～9 0 ℃洗涤 ，将洗涤后石油醚并入 用 于洗 涤钻 屑 的含 油石 油醚 中 ，将其 在 1 0 0 0 ml 容量瓶 中定容 ，与 标准 样 品在 同一 条件 下测 定 含 油钻 屑 样 品吸光度 。在标 准 曲线上查 出对应 其 吸光度 的含油 质量 ，并计算 钻屑 的总含 油质 量 。 2 3 含油 量 的计 算 1 _0 0 含 油率硼 一 A m 1 0 0 ％ 。- 80 7 1 u． u △ 1一 m。 0 _6 J 含 油量z一 。 式中 叫为含油率， ； 为萃取前钻屑的质量 ， 。 。 g ； 为 萃 取 后 钻 屑 的质 量 ， g ； 为通 过标 准 曲 线计 算 的钻 屑含油量 ， mg ／ I ； A 为吸光 度。 o 舯 3 试验 与讨论 3 ． 1 萃 取方 法的影 响 称取 3份质量相近的已预处理过的含油钻屑，以石油醚作萃取剂，分别采用圆底烧瓶蒸馏萃取、索氏提 取器萃取、锥形瓶萃取 3 种不同的萃取方式，探讨了不同萃取方式对萃取效果的影响，结果如表 1 所示。 表 1 不同萃取方式对萃取效 果的影响 编号 萃取方式 ／ 标 准偏差／ 圆底烧瓶蒸馏萃取 索氏提取器萃取 锥形瓶萃取 3 0 ． 0 01 4 3 0 ． 0 1 2 3 3 0 ． O O 4 3 3 0 ． 0 0 0 7 3 0 ． O Ol 3 3 0 ． O O 2 O 3 0． 01 1 1 3 0． 0 01 2 3 0 ． 0 0 2 3 2 7 ． O 52 3 2 7 ． 0 55 0 2 7 ． 0 41 3 2 7 ． 0 1 2 6 2 7 ． O 1 05 2 7 ． 0 07 9 2 7 ． 2 0 0 2 2 7 ． 2 l 1 3 2 7 ． 2 1 5 6 注 为平均含油率 。 由表 1 可知，蒸馏萃取能有效地分离出钻屑中所含有的原油，但萃取不够完全 ；索氏提取器萃取的 容量大 、完全 ，效果最好 ，并且操作安全简单；锥形瓶的萃取量较小 ，且操作较复杂，若 中途未注意放 ∞ ∞ 线 如 籼 标 含 舵 阱 盼 ￡ ；口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 5卷第 1 2 期 白超峰 等 废弃油基钻 井液钻屑含 油量室内测定方法探讨 1 1 9 气可能发生爆裂 ，另外由于回流量小 ，萃取不完全 ，效果不好 。因此，索 氏提取器萃取的方法能够较准 确地测 量 含油钻 屑 中 的含 油量 并J t NN c 结果 标 准偏差 小 。 3 ． 2萃取 剂 的影 响 称取 3份质量相同的预处理过的含油钻屑 ，采用索氏提取器萃取方式，分别以甲苯 、石油醚 3 0 ～ 6 0 C 、石油醚 6 0 9 0 C作萃取剂 ，探讨不 同萃取剂对萃取效果的影响 ，如表 2所示 。 表 2不同萃取剂对萃取效果的影响 编号 溶剂 m1 ／ g m2 ／ g A m／ g ／ ％ ／ A1 A2 B1 B2 C1 C2 甲 苯 石 油 醚 3 0 ～ 6 0 ℃ 石 油 醚 6 0 ～ 9 O ℃ 3 O ． O 0 5 6 3 O ． O O 2 5 3 0 ． 0 0 2 1 3 0 ． 0 01 4 3 O ． 0 0 0 7 3 0 ． O O1 3 由表 2试验数据可知，甲苯、石油醚 6 O 9 0 C的萃取效果较好 ，从含油钻屑中萃取出的油较完 全 。由于石油醚 6 0 ～9 O C 、甲苯的沸点较石油醚 3 0 ～6 O C高，因此钻屑 中的原油在较高的温度 下与萃取剂接触完全 ，分离钻屑与油的效果好 ，所测得含油量也较准确 。但由于甲苯毒性大 ，因此在测 量含油钻屑的含油量 时选择石油醚 6 o 9 o C作萃取剂 ，萃取效果好 。 3 ． 3萃 取时 间 的影响 称取 6 份质量相同的预处理过的含油钻屑 ，采用索氏提取器萃取方式，以石油醚 6 O ～9 O C作萃 取剂 ，探讨了不同萃取时间下萃取效果的变化 ，结果如图 2 所示。 由图 2可知 ，随着试验萃取时间的延长 ，萃取总量逐渐增大 ，但是单位时间内的萃取量逐渐减少 ， 当萃取时间达到 1 0 h后萃取总量几乎达到最大值 。因此萃取试验选择萃取时间为 l o h ，萃取量达到最大 限 度 。 3 ． 4 索 氏抽 提差 量法 与 索氏抽 提紫 外分 光光 度计 法对 比 分别准确称取 1 2份 3 0 g已预处理后 的钻屑 ，分为两组 A、B ，每组 6 份分别采用索 氏抽提差量 法 简称差量法和索 氏抽提 紫外分光 光度计 法 简称 紫外法 ，分别加入 1 5 0 ml 的石油醚 6 0 ～ 9 0 C为萃取剂 ，回流萃取 4 、6 、8 、1 0 、1 2 、1 4 h ，测量其钻屑含油率 ，结果如图 3所示 。 O 1 O 1 5 时间／ I l 图 2萃取时 间对萃取效果 的 影 响 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 时间m 图 3不 同测 定 方 法 所 测 的 结 果 对 比 由图 3 可 以看出 ，差量法和紫外法虽然都是采用索氏抽提法萃取 回流 ，但是在相同的萃取时间内 2 种方法测得的油的含油率都保持一定的差值 ，且差量法所测得的油含油率明显比紫外法高 ，因此可以判 断差 量法 较 紫外 法 ，其 所测 得 的结果 更精 确 。 2 O 8 6 4 2 O 逞 料曩如 5 O 5 O 5 O 5 O ● O O 9 9 8 8 褂熙姐 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油 天然 气工程 2 O 1 3 年 1 2月 3 ． 5索氏抽提 差量 法的验 证 称取 3份用索氏抽提差量法萃取后烘干的钻屑样品 2 7 g ，各加入萃取出的矿物油 3 g ，并将其混合均 匀。再次用索氏抽提差量法测量其含油量 ，以验证该方法是否能萃取完全 ，其结果如表 3 所示。 表 3索 氏抽提差量法结果验证 由试 验数 据可 知 ，理 论含 油率 为 1 O ． 0 ，而用 索 氏抽提差 量法 测得含 油率 为 9 ． 8 5 ，其 能够准 确 测 量含 油钻屑 中的含油率 ，其 数据再 现性 、重复 性好 。 4 结论 由试验数据及分析可知，采用索氏提取 的萃取方法，用石 油醚 6 0 ～9 0 C为萃取剂对钻屑萃取 1 0 h ，称量其萃取前后的质量差即可准确测得钻屑 中的含油量 ，且试验使用 的药品少、数据准确、标准 偏 差小 1 。 3 9 ％ 、操 作 安全简 便 、数 据重 现性 好 ，适 于芳烃 含量 较高 的含油钻 屑 的含油量 的测 定 。 [ 1 ]易绍金 [ 2 ]柳亚芳 [ 3 ]向兴金 [ 4 ]安文忠 向 兴 金 严新新 易绍金 张滨海 [ 参考 文献] 肖稳发 ．海上钻井含油钻屑处理技术 E J ]．中国海上油气 工程 ，2 0 0 1 ，1 3 6 5 2 ～5 4 ． 在五大洲处理 5 O万吨油基钻屑的经验 [ J ]．国外油 田工程 ，2 0 0 7 ，2 3 7 3 5 ～3 9 ． 戴 向东 ，等 ．海上钻井废弃物排放 的法规与对策 [ J ]．油气 田环境保护 ，1 9 9 6 ，6 3 3 1 ～3 5 陈建兵 ．Ve r s a C l e a n低毒油基钻井液技术 [ J ]．石油钻探技术 ，2 0 0 3 ，3 1 6 3 3 ～3 5 ． [ 5 ]郑健 ，周建光 ，陈焕 文，等 ．水体 和土壤 中矿物油的常用测量方法与仪器 [ J ]．分析仪器 ，2 0 0 2 ，4 3 3 1 ～9 ． [ 6 ]Hin d s A A，Do n o v a n D M，I o w e l l J】 ，e t a 1 ． Tr e a t me n t r e c l a ma t i o n a n d d i s p o s a l o p t i o n s f o r d r i l l i n g mu d s a n d c u t t i n g s[ J ]． SP E1 47 9 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