果皮在環保鉆井液中研究現狀及前景分析

趙素麗（中石化石油工程技術研究院，北京100101）

0 引言

我國是水果生產大國，隨著農業產業化推廣，水果的產量和消費量逐年增加。果皮作為重要的天然資源，具有產量大、來源廣、環保無毒的優點，但是，大多數果皮都作為生活垃圾處理，未能得到充分利用，造成了巨大的資源浪費。水果果皮中含有大量植物酚和聚糖等多種活性成分，且具有特殊的多孔結構和巨大的比表面積，用于鉆井液處理劑，具有降粘、降失水的效果，可以改善鉆井液性能[1]。本文通過期刊文獻調研，介紹了國內柿子皮、橘子皮等在鉆井液中的研究進展，探索果皮對鉆井液作用效果的影響，并分析了果皮用于鉆井液存在的問題，提出了發展方向。對于廢物物再利用及研發環保型鉆井液具有重要的意義。

1 果皮預處理與鉆井液性能評價

1.1 果皮預處理

將核果皮放入干燥箱中，在一定溫度下烘干，用粉碎機粉碎，按目數分級備用。

1.2 鉆井液性能評價

基漿為水化好的4%膨潤土漿，鉆井液性能測試按照GB/T 16783.1-2014/ISO 10414-1:2008“天然氣工業鉆井液現場測試第一部分：水基鉆井液”進行。

2 果皮用于鉆井液研究現狀

2.1 柿子皮

柿子皮含有大量的縮合單寧、黃酮、可溶性糖、纖維素、半纖維素等[2]，熱分解溫度162.3℃。隨著柿子皮加量增加，膨潤土基漿的表觀粘度和塑性粘度均增大，濾失量變小，當加量為1.0%時，較基漿降濾失量降低38.0%。隨著老化溫度升高，鉆井液粘度逐漸升高，柿子皮的降濾失作用減弱，170℃以后失去降濾失作用。0.3%濃度的柿子皮水提取液對膨潤土的水化膨脹抑制率優于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。柿子皮與改性淀粉體系配伍性好，與聚丙烯酰胺體系配伍性不佳[3]。

2.2 橘子皮

橘子皮含有大量的木質素、纖維素、可溶性多糖（果膠）、高級醇類、醛類、酯類等，其中果膠占橘子皮干重的25%[4]，熱分解溫度160℃。隨著橘子皮加量增加，膨潤土基漿的表觀粘度和塑性粘度逐漸增大，降濾失效果明顯變好，當加量為1.0%時，較基漿降濾失量降低45.7%。隨著老化溫度的升高，鉆井液粘度逐漸升高，橘子皮降濾失作用減弱，140℃后失去降濾失作用。0.3%橘子皮水提取液對膨潤土的水化膨脹優于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。橘子皮與改性淀粉體系配伍性好，與聚丙烯酰胺體系配伍性不佳[5]。

2.3 香蕉皮

香蕉皮含有大量的木質素、單寧、纖維素、可溶性多糖（國膠）、有機酸類、油脂類等[6]，熱解溫度156℃。隨著香蕉皮加量增加，膨潤土基漿表觀粘度和塑性粘度先減小后增大，降濾失效果不明顯。隨著老化溫度升高，鉆井液粘度先增大后減小，香蕉皮降濾失效果不明顯，150℃后失去降濾失作用。0.3%濃度的香蕉皮水提取液對膨潤土的水化膨脹抑制率優于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。香蕉皮在改性淀粉鉆井液體系中表現出良好的降粘、降濾失和潤滑作用，在聚丙烯酰胺體系中表現出降濾失和潤滑作用[7]。

2.4 柚子皮

柚子皮含有大量的木質素，纖維素、可溶性多糖(（果膠）、黃酮類、柚皮苷等，其中果膠占柚子皮干重的30%左右[8]，熱分解溫度167℃。隨著柚子皮加量增大，膨潤土基漿的表觀度和塑性粘度逐漸增大，降濾失效果明顯變好，加量為0.7%時，較基漿降濾失量降低42.5%。隨著老化溫度升高，鉆井液粘度逐漸增加，柚子皮降濾失作用減弱，170℃后失去降濾失作用。0.3%濃度的柚子皮水提取液對膨潤土的水化膨脹抑制率優于4%KCl溶液，抑制能力隨濃度增加而增加。柚子皮與改性淀粉配伍效果優于PAM，老化溫度為25℃時，柚子皮在兩種體系中均具有較好的降濾失作用。老化溫度為120℃時，在淀粉體系中具有降濾失作用，在PAM 體系中幾乎失去降濾失作用[9]。

2.5 石榴皮

石榴皮丹寧含量高達25%～-30%，此外還含有鞣花酸、沒食子酸等多種酚類化合物以及多種單糖和纖維素類化合物，熱分解溫度180℃。隨石榴皮加量增加，膨潤土基漿的塑性粘度和表觀粘度均先減小后增大，降濾失效果變好，加量為1.0%時，較基漿降濾失量降低35.2%。隨著老化溫度的升高，鉆井液的表觀粘和塑性粘度都逐漸升高，石榴皮降濾失效果減弱，180℃后失去降濾失作用。隨著溫度升高，石榴皮與改淀粉鉆井液體系配伍性好，表觀粘度和塑性粘度均增大，濾失量減小，與聚丙烯酰鉆井液體系配伍效果較差，常溫下就失去降濾失作用。石榴皮抑制膨潤土水化膨脹效果隨著濃度的增大而增強，1.0%加量濃度在鈣基膨潤土中1h 的膨脹率為45.6%，低于蒸餾水的60.6%。激光粒度分析表明，無論配漿時還是配漿后加入石榴皮，均對粘土有一定的抑制和絮凝作用。

3 存在的問題

雖然果皮用于綠色環保鉆井液技術進行了系列研究，但仍處于初級階段，深度遠遠不夠。存在主要問題如下。

（1）果皮資源的收集與利用目前存在問題，大量的果皮分散在城鄉各處，很難收集及存放。

（2）果皮的有效成分提取技術工藝復雜，成本高，在油田領域還沒有形成規模化應用。

（3）目前應用的主要是整個果皮，由于果皮成分復雜，各組分間相互影響，及各組分與鉆井液體系之間的影響機理與作用尚沒有搞清楚。

（4）不同的區域，年份、種類等的果皮成分差別很大，另果皮的成分還與果實的成熟度、保存時間等密切相關，造成不同批次的果皮實驗結果有波動。

（5）果皮的抗溫性不足，與常規鉆井液處理劑的配伍性及對鉆井液綜合性能影響研究還有待加強。

4 結語

果皮用于環保鉆井液開發應從以下幾個方面進行深化研究及發展：

（1）果皮產業化必須解決規模收集問題，改變現有的農民種果樹，國商賣果實，消費者地攤買水果的現狀，制定收購果皮的合理政策，使果皮能夠有效的收集起來，才能成功實現果皮的綜合開發利用和產業化。這不僅對于鉆井液領域，對于果皮應用的其他領域也是如此。

（2）目前對于果皮利用基于其原始組分，下一步可以對果皮進行改性，提高果皮的抗溫能力及綜合效果。

（3）果皮的再利用技術研究為天然資源的利用提供了一些很好的思路，將來應該開展深入研究探索，擴大天然資源的應用面及利用方式。