環保型稀釋劑HBF-1的室內評價

曹秀云(玉門油田分公司鉆采工程研究院，甘肅 玉門 735200)

隨著國家新環保法的頒布，一些現場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保要求又使用性能良好的稀釋劑出現。稀釋劑作用機理：鉆井液中的稀釋劑能確保鉆井液具有良好的流動性，易控制動塑比，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型號繁多，質檢所檢測的稀釋劑除了FCLS，還有改性KDX-1及現在所檢測的HBF-1環保型稀釋劑。(該劑的全稱是：鉆井液用可降解稀釋劑木質素腐殖酸縮合物HBF-1)

1 環保型稀釋劑主要檢測項目

1.1 檢測鉻離子的目的

過去鉆井液用的各類稀釋劑都存在鉻離子含量偏高，對地層、環境等都有一定的污染和傷害。現在這種新型環保型稀釋劑，究竟能否達到真正的環保，起到環保作用，取決于鉻離子含量的多少來判斷。因此鉆井液用稀釋劑鉻離子含量的檢測非常必要。

1.2 鉻離子的毒性

有鉻離子存在的化合物中鉻可呈現出：二價、三價、六價，三種狀態，其中六價鉻毒害最大。其化合物廣泛應用于化工、農業、電鍍、印染等行業，常以粉塵、蒸汽、廢水等形態生成。鉻對水生生物在0.05mg/L 濃度下即可使水蚤致死；對植物、土壤中過量的鉻會使各類作物減產，降低發芽率，乃至根部腐爛；人體鉻中毒，首先影響肝、肺、呼吸道等，也是人體的致過敏源。據資料，人體鉻中毒，目前無特效療法，只有加強防護。

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，用過硫酸銨將三價鉻氧化為六價鉻，加入少量氯化鈉并煮沸，除了過量的過硫酸銨及反應產生的氯氣，以二苯胺磺酸鈉作指示劑用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，使六價鉻還原成三價鉻。過量的硫酸液鐵銨與指示劑反應，溶液呈黃綠色為終點。反應式：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液硫酸亞鐵銨標準溶液等。

3 硫酸亞鐵銨滴定檢測

檢測結果：溶液滴定終點無法判斷。HBF-1 稀釋劑，因樣品外觀和配置溶液都呈深褐色，所以辨色非常不易，以致影響滴定終點無法判斷。

3.1 脫色處理

經過用白土和活性炭進行吸附脫色處理，溶液脫色效果不明顯，后又數次檢測，仍然終點無法判斷。考慮存在的原因：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檢測鉻離子。

3.2 實驗方案

分光光度計法（二苯碳酰二肼可見光光度計法），采用DP5000型分光光度計進行實驗。

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

3.3 鉻含量檢測

用試份體積為50ml 使用光程為30mm 的比色皿以水為參比測量其吸光度。以鉻含量為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。測得結果與其它兩種鉆井液用稀釋劑中鉻離子含量結果加以對比。

表1 三種稀釋劑的全鉻對比

經過檢測，新型環保型稀釋劑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 環保型稀釋劑性能評價

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檢測的基礎，基漿是為考察某種鉆井液處理劑性能而進行專門配制。因此基漿是用來檢驗目標實驗的一種參考基準。所以基漿的確定和調配很重要。

4.2 HBF-1性能檢測

主要試劑：無水碳酸鈉（Na2CO3）氯化鈉（NaCl）

配漿主要土粉：鈉土（一級鈉基膨潤土）試驗用鈉膨潤土英國產評價土（符合SY/T 5490-93)

主要檢測儀器：高頻變速攪拌器、六速旋轉粘度計、恒溫水浴、滾子加熱爐等。

4.3 基漿的配制

400mlH2O +19.5g 實驗鈉土+39g 評價土+1.6gNa2CO3高攪20分鐘后養護16小時，(制備四份)。將養護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。測其表觀粘度和降粘率；再取養護好的另兩份，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小時后再測其表觀粘度和降粘率。測降粘率方法是：在規定溫度下用六速旋轉粘度計測定100r/min的讀數。

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。

Φ2——加試樣基漿的100r/min讀數。

表2 環保型稀釋劑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，流動性差1.05 208 158 108 104 59

表2中稀釋劑HBF-1在淡水基漿熱穩定性項目Φ600和Φ 300 的粘度效應超出量程無法測出，是因為熱滾后液體呈豆渣狀，流動性差所致。

表3 環保型稀釋劑HBF-1的降粘率（鹽水漿）

表3中稀釋劑HBF-1在鹽水基漿實驗條件下，常溫實驗測得降粘率略好于150℃熱穩定性降粘率。

結合以上實驗結果，用其它兩種鉆井液用稀釋劑在相同實驗條件下與HBF-1稀釋劑進行性能對比，比對三種稀釋劑的降粘率。

表4 三種稀釋劑降粘率對比

表4 中環保型稀釋劑，在淡水漿和鹽水漿的常溫實驗和150℃熱穩定性性能檢測項目上，稀釋劑HBF-1 淡水漿降粘率除個別項目高于KDX-1 和FCLS 外，其余項都低于其它兩種稀釋劑。

5 結語

綜上所述，通過檢測環保型稀釋劑HBF-1，對其鉻離子含量的結果分析，認識到該劑含毒性鉻很低，能達到環保質量要求，適合作為鉆井助劑所使用，在環保方面值得應用和推廣。但其性能檢測結果不理想，還有待研發和提高。