环保型稀释剂HBF-1的室内评价

曹秀云(玉门油田分公司钻采工程研究院，甘肃 玉门 735200)

随着国家新环保法的颁布，一些现场常用的钻井液助剂已完全不能适用。如：FCLS稀释剂即铁铬木质素磺酸盐，其主要是含铬毒性大，污染源重。迫切需要新的既符合环保要求又使用性能良好的稀释剂出现。稀释剂作用机理：钻井液中的稀释剂能确保钻井液具有良好的流动性，易控制动塑比，有效提高降粘切效果。从而保证井眼的清洁，减少岩屑床的形成。钻井液用稀释剂的种类型号繁多，质检所检测的稀释剂除了FCLS，还有改性KDX-1及现在所检测的HBF-1环保型稀释剂。(该剂的全称是：钻井液用可降解稀释剂木质素腐殖酸缩合物HBF-1)

1 环保型稀释剂主要检测项目

1.1 检测铬离子的目的

过去钻井液用的各类稀释剂都存在铬离子含量偏高，对地层、环境等都有一定的污染和伤害。现在这种新型环保型稀释剂，究竟能否达到真正的环保，起到环保作用，取决于铬离子含量的多少来判断。因此钻井液用稀释剂铬离子含量的检测非常必要。

1.2 铬离子的毒性

有铬离子存在的化合物中铬可呈现出：二价、三价、六价，三种状态，其中六价铬毒害最大。其化合物广泛应用于化工、农业、电镀、印染等行业，常以粉尘、蒸汽、废水等形态生成。铬对水生生物在0.05mg/L 浓度下即可使水蚤致死；对植物、土壤中过量的铬会使各类作物减产，降低发芽率，乃至根部腐烂；人体铬中毒，首先影响肝、肺、呼吸道等，也是人体的致过敏源。据资料，人体铬中毒，目前无特效疗法，只有加强防护。

2 硫酸亚铁铵滴定法

2.1 原理

在硫酸溶液中，以硝酸银作催化剂，用过硫酸铵将三价铬氧化为六价铬，加入少量氯化钠并煮沸，除了过量的过硫酸铵及反应产生的氯气，以二苯胺磺酸钠作指示剂用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，使六价铬还原成三价铬。过量的硫酸液铁铵与指示剂反应，溶液呈黄绿色为终点。反应式：2Cr3++S2O82-+7H2O AgNO3Cr2O72-+6SO42-+14H+；

Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

2.2 试剂

1+3硫酸(1体积的水和3体积的硫酸混合）二苯胺磺酸钠指示剂铬标液硫酸亚铁铵标准溶液等。

3 硫酸亚铁铵滴定检测

检测结果：溶液滴定终点无法判断。HBF-1 稀释剂，因样品外观和配置溶液都呈深褐色，所以辨色非常不易，以致影响滴定终点无法判断。

3.1 脱色处理

经过用白土和活性炭进行吸附脱色处理，溶液脱色效果不明显，后又数次检测，仍然终点无法判断。考虑存在的原因：除了上述溶液颜色深影响判断外，还考虑这种新型环保剂中的铬离子含量是否比较低，用硫酸亚铁铵滴定方法，不太适用，需要寻找其它方法来检测铬离子。

3.2 实验方案

分光光度计法（二苯碳酰二肼可见光光度计法），采用DP5000型分光光度计进行实验。

显色原理：二苯碳酰二肼是一种有机显色试剂，在酸性介质条件下能被六价铬离子氧化，还原成三价铬，新生成的三价铬具有很强的络合能力，与苯肼羧基偶氮苯会生成一种紫红色的化合物。

3.3 铬含量检测

用试份体积为50ml 使用光程为30mm 的比色皿以水为参比测量其吸光度。以铬含量为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。测得结果与其它两种钻井液用稀释剂中铬离子含量结果加以对比。

表1 三种稀释剂的全铬对比

经过检测，新型环保型稀释剂HBF-1 中依然存在铬离子，但与其它两种稀释剂中铬离子相比，该剂铬离子含量非常低。

4 环保型稀释剂性能评价

4.1 钻井液基浆

钻井液基浆的配制是钻井液处理剂的泥浆性能指标检测的基础，基浆是为考察某种钻井液处理剂性能而进行专门配制。因此基浆是用来检验目标实验的一种参考基准。所以基浆的确定和调配很重要。

4.2 HBF-1性能检测

主要试剂：无水碳酸钠（Na2CO3）氯化钠（NaCl）

配浆主要土粉：钠土（一级钠基膨润土）试验用钠膨润土英国产评价土（符合SY/T 5490-93)

主要检测仪器：高频变速搅拌器、六速旋转粘度计、恒温水浴、滚子加热炉等。

4.3 基浆的配制

400mlH2O +19.5g 实验钠土+39g 评价土+1.6gNa2CO3高搅20分钟后养护16小时，(制备四份)。将养护好的其中两份基浆做淡水浆，一份加入2.8g 样品，另一份不加样。测其表观粘度和降粘率；再取养护好的另两份，一份加入NaCl的做为盐水浆，另一份加样加NaCl做为盐水浆。而后，放置在25℃水浴下，4小时后再测其表观粘度和降粘率。测降粘率方法是：在规定温度下用六速旋转粘度计测定100r/min的读数。

公式为：D%=（1-加样后Φ2100/加样前Φ1100）×100

式中：D——降粘率，%

Φ1——未加试样基浆的100r/min读数。

Φ2——加试样基浆的100r/min读数。

表2 环保型稀释剂HBF-1的降粘率（淡水浆）

1.03 64基浆+0.7%基浆+1.0%基浆基浆+0.5%基浆+0.7%基浆+1.0%43 23 32 46 1.04 24 32.5 47 1.05 263----热稳定性150℃/16h 1.07 65＞300 270 44＞300 209 145 135 45 1.06 250 188 130 125 52高搅5min热滚后呈豆渣状，流动性差1.05 208 158 108 104 59

表2中稀释剂HBF-1在淡水基浆热稳定性项目Φ600和Φ 300 的粘度效应超出量程无法测出，是因为热滚后液体呈豆渣状，流动性差所致。

表3 环保型稀释剂HBF-1的降粘率（盐水浆）

表3中稀释剂HBF-1在盐水基浆实验条件下，常温实验测得降粘率略好于150℃热稳定性降粘率。

结合以上实验结果，用其它两种钻井液用稀释剂在相同实验条件下与HBF-1稀释剂进行性能对比，比对三种稀释剂的降粘率。

表4 三种稀释剂降粘率对比

表4 中环保型稀释剂，在淡水浆和盐水浆的常温实验和150℃热稳定性性能检测项目上，稀释剂HBF-1 淡水浆降粘率除个别项目高于KDX-1 和FCLS 外，其余项都低于其它两种稀释剂。

5 结语

综上所述，通过检测环保型稀释剂HBF-1，对其铬离子含量的结果分析，认识到该剂含毒性铬很低，能达到环保质量要求，适合作为钻井助剂所使用，在环保方面值得应用和推广。但其性能检测结果不理想，还有待研发和提高。