随着石油工业的快速开展，钻井液的品种不时增加，添加剂日益增加，使其组成极为复杂，其中有些成分对人身和环境均具有毒害作用。渤海作为特殊的海域，随着环保形势的日益严峻，将来三年将逐渐落实零排放政策，严厉执行陆地关于三废国度规范及中央规范，因而，现场产生的钻井液废液必需经过船只运送至陆上实施处置，大量钻井液废液的运输本钱极高，减量化处置将是海上钻井液废水处理的开展趋向，亟需处理海水钻井液废液固液别离及再应用难题。本文对海水基钻井液废液实施固液别离，并剖析了其固液别离机理，经过对海水钻井液废液水相实施再回收应用，大幅减少钻井废弃物回收量，有效降低钻井液废弃物回收本钱，满足环保请求和生产作业需求。

　　1、实验资料及仪器

　　混凝剂PF-PCF，室内自制，阳离子双子型聚丙烯酰胺(分子量300万，阳离子度15%);混凝剂聚合氯化铝铁、氯化铁、聚合氯化铝;局部水解聚丙烯酰胺、黄原胶、海水、NaOH、NaOH、NaCl、KCl、重晶石等。

　　离心机、搅拌器、剖析天平、pH计、Materials Studio2017R2 软件。

　　2、结果与讨论

　　2.1 海水钻井液废液的配制

　　渤海油田应用的KCl/PHPA海水钻井液体系，其根本配比见表1。

　　由表1可见，KCl/PHPA海水钻井液体系中主要处置剂为局部水解聚丙烯酰胺、低黏聚阴离子纤维素、黄原胶、淀粉和膨润土，局部水解聚丙烯酰胺是一种阴离子型聚合物，黄原胶、淀粉是一种非离子型聚合物，关于上述海水钻井液体系的絮凝，选用室内合成的混凝剂PF-PCF与其它三种混凝剂聚合氯化铝铁、氯化铁、聚合氯化铝实施比照。

　　2.2 不同混凝剂的絮凝效果

　　取四只烧杯，各取60mL模仿海水钻井液，参加相同浓度、不同类型的混凝剂实施絮凝别离，混凝剂的品种为PF-PCF、聚合氯化铝铁、氯化铁、聚合氯化铝4种，根本配方为：60mL模仿海水钻井液+4mL浓度为100000mg/L的混凝剂溶液，模仿海水钻井液废液中参加混凝剂后，搅匀，体系中混凝剂的浓度为6250mg/L。将四组实验离心，如图1所示。

　　由图1可见，当混凝剂浓度相同时，PF-PCF能够完成模仿海水钻井液废液固液完整别离，在同等浓度下其他三种混凝剂的絮凝效果并不理想。取出离心得到的上清液(见图2)，分别测定上清液的体积、pH值，计算脱水率，结果见表2。脱水率=(上清液体积-参加溶液体积)/处置的钻井液废液体积。

　　由表2可见，直接用混凝剂实施絮凝的模仿海水钻井液废液，PF-PCF在浓度为6250mg/L有良好的絮凝别离效果，在同等浓度下，其他混凝剂能够絮凝沉降钻井液废液中的局部固体，但并不能使固液完整别离。

　　2.3 混凝剂PF-PCF运用浓度的测定

　　取4只烧杯，各取60mL模仿海水钻井液废液，分别参加相同体积、不同浓度的PF-PCF溶液，详细配方如下：

　　60mL钻井液废液+4mL浓度分别为60000、80000、100000、120000mg/L的PF-PCF溶液，搅匀。

　　此时体系1-4号中混凝剂PF-PCF的浓度分别为3750、5000、6250、7500mg/L。将四组实验离心，如图3所示。

　　由图3可见，当PF-PCF的浓度到达6250mg/L时，才干获得较好的絮凝效果。随着浓度升高，絮凝别离得到的上清液愈加明澈。取出离心得到的上清液，测定各项数据，如表3所示。

　　由表3可见，当体系中PF-PCF浓度到达6250mg/L时，就能够完成固液别离，且随着浓度升高，固液别离的脱水率也有一定水平的升高。选择运用PF-PCF浓度为7500mg/L，絮凝别离后上清液的pH=6.94，脱水率为55.7%，脱出水较清。

　　2.4 海水钻井液废液脱稳机理

　　模仿运用Materials Studio2017R2 软件，经过GeometryOptimization工具对局部水解聚丙烯酰胺单分子模型实施构造优化，选择Compass(Version2.8)力场，静电作用和范德华作用分别采用Ewald和Atom-based求和办法，运用SmartMinimization算法使分子到达能量最小化模型。局部水解聚丙烯酰胺单分子模型如图4所示。

　　采用Forcite模块中的Dynamics工具对优化好的图层实施计算，选择Ensemble为NVT(正则系综)，Temperature：278K，TimeStep：1fs，TotalSimulationTime：500ps，NumberofSteps：5000，在Compass力场下实施分子动力学模仿，对每个模型反复屡次计算，使每组数据的偏向在5%之内。

　　2个局部水解聚丙烯酰胺分子与100个水分子实施分离，其构象模型如图5所示。

　　运用Materials Studio2017R2 软件对上述分子构象中的能量实施模仿，数据如表4所示。

　　两个局部水解聚丙烯酰胺分子、一个混凝剂分子与水分子以2∶1∶100构建模型如图6所示。

　　运用Materials Studio2017R2 软件对上述分子构象中的能量实施模仿，数据如表5所示。

　　比照表4、表5中能量的变化，在参加混凝剂前，局部水解聚丙烯酰胺与水分子体系的总能量为-937.733kcal/mol，参加混凝剂后，此混合体系的总能量为-390.518kcal/mol，体系中能量的绝对值降落了547.215kcal/mol，降落率为58.4%。体系能量的降落造成两个局部水解聚丙烯酰胺分子互相靠近时，排挤能减小，体系不稳定，发作絮凝。同样可知，当局部水解聚丙烯酰胺吸附混凝剂时，由于局部水解聚丙烯酰胺带负电荷，而混凝剂带正电荷，当二者吸附后，局部正电荷与负电荷发作电性中和，使局部水解聚丙烯酰胺的负电荷减少，ξ电位降低，造成两个局部水解聚丙烯酰胺分子之间的斥力减小。

　　综合两个局部水解聚丙烯酰胺分子间能量与ξ电位的变化，都呈现出降低的趋向，因而两个局部水解聚丙烯酰胺分子互相靠近，易于汇集，海水钻井液废液的稳定性降落，产生絮凝。

　　3、结论

　　(1)经过比照实验，关于海水钻井液废液，优选的混凝剂为PF-PCF，浓度为7500mg/L，絮凝别离后上清液的pH=6.94，脱水率为55.7%，脱出水较清。

　　(2)Materials Studio2017R2 软件，剖析了参加混凝剂前后，海水钻井液废液体系的能量绝对值由937.733kcal/mol，降至390.518kcal/mol，降落率为58.4%，有利于海水钻井液废液的固液别离。