一种利用水基钻井固废制备水泥的方法

摘要

本发明公开了一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，包括以下步骤：（1）改性脱水，向水基钻井固废中加入非氯化物脱稳剂和固化剂，强制搅拌破乳聚集后，过滤脱水，使水基钻井固废的含水率低于30%；（2）增量混掺，向改性脱水后的水基钻井固废中加入石灰石和砂岩，均匀混合后干燥至含水率低于10%，得到一次生料；（3）复合配料，将一次生料与钙质原料、铁质原料按比例进行配料，得到混合生料；（4）粉磨干燥，将混合生料送入烘干粉磨设备中进行粉磨烘干；（5）煅烧制备，煅烧后即得到水泥熟料。本发明能够利于水基钻井固废制备水泥，解决了现有技术中不能有效处理水基钻井固废的问题，达到了废物利用和保护环境的目的。

权利要求

1.一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）改性脱水

向水基钻井固废中加入非氯化物脱稳剂和固化剂，强制搅拌破乳聚集后，过滤脱水，使水基钻井固废的含水率低于30%；

（2）增量混掺

向改性脱水后的水基钻井固废中加入石灰石和砂岩，均匀混合后干燥至含水率低于

10%，得到一次生料；

（3）复合配料

将一次生料与钙质原料、铁质原料按比例进行配料，配料后得到混合生料；

（4）粉磨干燥

将混合生料送入烘干粉磨设备中进行粉磨烘干，烘干后混合生料的粒径控制0.08mm方孔筛筛余小于18%，0.2mm方孔筛筛余小于3%；

（5）煅烧制备

将粉磨干燥后的混合生料混合均匀后送入回转窑煅烧，煅烧后即得到水泥熟料。

2.如权利要求1所述的一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：所述步骤（1）中非氯化物脱稳剂的加入量为水基钻井固废总量的0.01%—0.2%。

3.如权利要求1或2所述的一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：所述步骤（1）中非氯化物脱稳剂为破乳剂、絮凝剂中的一种或按任意比例混合的几种，其中，破乳剂为HCA型阳离子高分子破乳剂，絮凝剂为HC型阳离子高分子絮凝剂。

4.如权利要求1所述的一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：所述步骤（1）中固化剂为普通水泥、石灰、电石渣中的一种或按任意比例混合的几种。

5.如权利要求1、2或4中任一项所述的一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：所述步骤（1）中固化剂的加入量为水基钻井固废总量的1—15%。

6.如权利要求1所述的一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：所述步骤（2）中石灰石和砂岩加入量不超过水基钻井固废总量的50%，而砂岩的掺比不超过20%。

7.如权利要求1所述的一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：所述步骤（3）中一次生料比钙质原料比铁质原料的质量比为15—25：60—80：5—15。

8.如权利要求1所述的一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：所述步骤（3）中的钙质原料为石灰石、电石渣中的一种或按任意比例混合的两种；铁质原料为铁矿石、硫酸渣中的一种或按任意比例混合的几种。

说明书

一种利用水基钻井固废制备水泥的方法

技术领域

[0001] 本发明属于水泥制备技术领域，具体地说涉及一种利用水基钻井固废制备水泥的方法。

背景技术

[0002] 水基钻井固废包括废弃水基钻井泥浆及钻屑。水基钻井泥浆是一种以水为分散介质，以黏土、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体系，其主要组成是水、黏土、加重剂和各种化学处理剂等。钻屑是钻井时被钻头研磨或破碎了的岩石颗粒，它由循环的水基钻井泥浆从井内带出地面。水基钻井固废是指钻屑被水基钻井泥浆带出地面后经固控系统固液分离后的固相，这些固相大部分是来自地层的岩石碎屑，少部分是粘在碎屑上的泥浆。

[0003] 其中，水基钻井固废经简单固化处理后，其水份含量依然很高，约30%，因为其钻井泥浆未能有效破稳，依然具有较好的保水能力。水基钻井泥浆中常常添加少许挥发性有机助剂，有轻微异味。水基钻井固废主要成份是岩石矿物，其本身虽然无害，但直接堆放，会占用大量土地资源。因此，就需要对其进行处理。近年来，随着泥浆处理的规范化，石油石化系统提出了泥浆不落地处理要求，但目前水基钻井泥浆的不落地处理技术是百花争艳的局面，各具特色但均有弊端。总的来说，现有水基钻井泥浆资源化回收效率不高，或经过处理后的泥浆不能满足回用要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，本发明能够利于水基钻井固废制备水泥，解决了现有技术中不能有效处理水基钻井固废的问题，达到了废物利用和保护环境的目的。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，其特征在于：包括以下步骤：

[0007] （1）改性脱水

[0008] 向水基钻井固废中加入非氯化物脱稳剂和固化剂，强制搅拌破乳聚集后，过滤脱水，使水基钻井固废的含水率低于30%；

[0009] （2）增量混掺

[0010] 向改性脱水后的水基钻井固废中加入石灰石和砂岩，均匀混合后干燥至含水率低于10%，得到一次生料；

[0011] （3）复合配料

[0012] 将一次生料与钙质原料、铁质原料按比例进行配料，配料后得到混合生料；

[0013] （4）粉磨干燥

[0014] 将混合生料送入烘干粉磨设备中进行粉磨烘干，烘干后混合生料的粒径控制0.08mm方孔筛筛余小于18%，0.2mm方孔筛筛余小于3%；

[0015] （5）煅烧制备

[0016] 将粉磨干燥后的混合生料混合均匀后送入回转窑煅烧，煅烧后即得到水泥熟料。

[0017] 所述步骤（1）中非氯化物脱稳剂的加入量为水基钻井固废总量的0.01%—0.2%。

[0018] 所述步骤（1）中非氯化物脱稳剂为破乳剂、混凝剂、絮凝剂中的一种或按任意比例混合的几种，其中，破乳剂为HCA型阳离子高分子破乳剂，混凝剂为HCB型阳离子高分子混凝剂，絮凝剂为HC型阳离子高分子絮凝剂。

[0019] 所述步骤（1）中固化剂为普通水泥、石灰、电石渣中的一种或按任意比例混合的几种。

[0020] 所述步骤（1）中固化剂的加入量为水基钻井固废总量的1—15%。

[0021] 所述步骤（2）中石灰石和砂岩加入量不超过水基钻井固废总量的50%，而砂岩的掺比不超过20%。

[0022] 所述步骤（3）中一次生料比钙质原料比铁质原料的质量比为15—25：60—80：5—15。

[0023] 所述步骤（3）中的钙质原料为石灰石、电石渣中的一种或按任意比例混合的两种；铁质原料为铁矿石、硫酸渣中的一种或按任意比例混合的几种。

[0024] 采用本发明的优点在于：

[0025] 1，本发明全面解决了钻井固废的处理问题，有利于环境保护，且由于可以直接将水基钻井固废用于建材生产，消除了该废弃物堆积所带来的工业占地等不利影响。

[0026] 2，本发明将钻井固废全面资源化利用，变废为宝，一方面将水基钻井固废变为水泥的一部分，另一方面也节约了粘土资源，每使用一吨水基钻井固废（干基），几乎就增加一吨水泥，其效益明显。

[0027] 3，本发明处理过程科学合理，成本相对较低，处理的难点是其水分较高，但用于水泥生产可以利用水泥生产中的余热对其烘干处理，相对其他处理方法而言，可以大幅节约成本。

[0028] 4，本发明可以规模化处理，水泥生产规模量大，年产100万吨水泥厂预计可处理15万吨（干基）水基钻井固废，换算为实际用量可达25万吨左右。

[0029] 5，本发明不会造成二次污染，生产中该废弃物直接变为产品主体成分，并且利用本身也不产生二次污染，社会效益良好。

具体实施方式

[0030] 实施例1

[0031] 一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，包括以下步骤：

[0032] （1）改性脱水

[0033] 向水基钻井固废中加入非氯化物脱稳剂和固化剂，强制搅拌破乳聚集后，过滤脱水，使水基钻井固废的含水率低于30%。

[0034] 本步骤中，所述非氯化物脱稳剂的加入量为水基钻井固废总量的0.01%—0.2%。非氯化物脱稳剂为破乳剂、混凝剂、絮凝剂中的一种或按任意比例混合的几种，其中，破乳剂为HCA型阳离子高分子破乳剂，混凝剂为HCB型阳离子高分子混凝剂，絮凝剂为HC型阳离子高分子絮凝剂。所述固化剂的加入量为水基钻井固废总量的1—15%，固化剂为普通水泥、石灰、电石渣中的一种或按任意比例混合的几种。

[0035] （2）增量混掺

[0036] 向改性脱水后的水基钻井固废中加入石灰石和砂岩，均匀混合后干燥至含水率低于10%，得到一次生料。 其中，石灰石和砂岩加入量不超过水基钻井固废总量的50%，而砂岩的掺比不超过20%。

[0037] （3）复合配料

[0038] 将一次生料与钙质原料、铁质原料按比例进行配料，一次生料比钙质原料比铁质原料的质量比为15—25：60—80：5—15，配料后得到混合生料。

[0039] 本步骤中，钙质原料为石灰石、电石渣中的一种或按任意比例混合的两种；铁质原料为铁矿石、硫酸渣中的一种或按任意比例混合的几种。

[0040] （4）粉磨干燥

[0041] 将混合生料送入烘干粉磨设备中进行粉磨烘干，烘干后混合生料的粒径控制0.08mm方孔筛筛余小于18%，0.2mm方孔筛筛余小于3%。

[0042] （5）煅烧制备

[0043] 将粉磨干燥后的混合生料混合均匀后送入回转窑煅烧，煅烧后即得到水泥熟料。

[0044] 实施例2

[0045] 一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，包括以下步骤：

[0046] （1）改性脱水

[0047] 向水基钻井固废中加入非氯化物脱稳剂和固化剂，强制搅拌破乳聚集后，过滤脱水，使水基钻井固废的含水率低于29%。

[0048] 本步骤中，所述非氯化物脱稳剂的加入量为水基钻井固废总量的0.01%。非氯化物脱稳剂为破乳剂，破乳剂为HCA型阳离子高分子破乳剂。所述固化剂的加入量为水基钻井固废总量的1%，固化剂为普通水泥。

[0049] （2）增量混掺

[0050] 向改性脱水后的水基钻井固废中加入石灰石和砂岩，均匀混合后干燥至含水率低于8%，得到一次生料。 其中，石灰石和砂岩加入量为水基钻井固废总量的45%，而砂岩的掺比为18%。

[0051] （3）复合配料

[0052] 将一次生料与钙质原料、铁质原料按比例进行配料，一次生料比钙质原料比铁质原料的质量比为15：80：5，配料后得到混合生料。

[0053] 本步骤中，钙质原料为石灰石、电石渣中的一种或按任意比例混合的两种；铁质原料为铁矿石、硫酸渣中的一种或按任意比例混合的几种。

[0054] （4）粉磨干燥

[0055] 将混合生料送入烘干粉磨设备中进行粉磨烘干，烘干后混合生料的粒径控制0.08mm方孔筛筛余小于18%，0.2mm方孔筛筛余小于3%。

[0056] （5）煅烧制备

[0057] 将粉磨干燥后的混合生料混合均匀后送入回转窑煅烧，煅烧后即得到水泥熟料。

[0058] 实施例3

[0059] 一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，包括以下步骤：

[0060] （1）改性脱水

[0061] 向水基钻井固废中加入非氯化物脱稳剂和固化剂，强制搅拌破乳聚集后，过滤脱水，使水基钻井固废的含水率低于25%。

[0062] 本步骤中，所述非氯化物脱稳剂的加入量为水基钻井固废总量的0.2%。非氯化物脱稳剂为破乳剂和混凝剂任意比例混合的两种，其中，破乳剂为HCA型阳离子高分子破乳剂，混凝剂为HCB型阳离子高分子混凝剂。所述固化剂的加入量为水基钻井固废总量的15%，固化剂为石灰和电石渣按任意比例混合的两种。

[0063] （2）增量混掺

[0064] 向改性脱水后的水基钻井固废中加入石灰石和砂岩，均匀混合后干燥至含水率低于10%，得到一次生料。 其中，石灰石和砂岩加入量为水基钻井固废总量的40%，而砂岩的掺比为15%。

[0065] （3）复合配料

[0066] 将一次生料与钙质原料、铁质原料按比例进行配料，一次生料比钙质原料比铁质原料的质量比为25：60： 15，配料后得到混合生料。

[0067] 本步骤中，钙质原料为石灰石、电石渣中的一种或按任意比例混合的两种；铁质原料为铁矿石、硫酸渣中的一种或按任意比例混合的几种。

[0068] （4）粉磨干燥

[0069] 将混合生料送入烘干粉磨设备中进行粉磨烘干，烘干后混合生料的粒径控制0.08mm方孔筛筛余小于18%，0.2mm方孔筛筛余小于3%。

[0070] （5）煅烧制备

[0071] 将粉磨干燥后的混合生料混合均匀后送入回转窑煅烧，煅烧后即得到水泥熟料。

[0072] 实施例4

[0073] 一种利用水基钻井固废制备水泥的方法，包括以下步骤：

[0074] （1）改性脱水

[0075] 向水基钻井固废中加入非氯化物脱稳剂和固化剂，强制搅拌破乳聚集后，过滤脱水，使水基钻井固废的含水率低于20%。

[0076] 本步骤中，所述非氯化物脱稳剂的加入量为水基钻井固废总量的0.1%。非氯化物脱稳剂为混凝剂和絮凝剂按任意比例混合的两种，其中，混凝剂为HCB型阳离子高分子混凝剂，絮凝剂为HC型阳离子高分子絮凝剂。所述固化剂的加入量为水基钻井固废总量的7%，固化剂为普通水泥和石灰按任意比例混合的两种。

[0077] （2）增量混掺

[0078] 向改性脱水后的水基钻井固废中加入石灰石和砂岩，均匀混合后干燥至含水率低于7%，得到一次生料。 其中，石灰石和砂岩加入量为水基钻井固废总量的38%，而砂岩的掺比为12%。

[0079] （3）复合配料

[0080] 将一次生料与钙质原料、铁质原料按比例进行配料，一次生料比钙质原料比铁质原料的质量比为20：72：8，配料后得到混合生料。

[0081] 本步骤中，钙质原料为石灰石、电石渣中的一种或按任意比例混合的两种；铁质原料为铁矿石、硫酸渣中的一种或按任意比例混合的几种。

[0082] （4）粉磨干燥

[0083] 将混合生料送入烘干粉磨设备中进行粉磨烘干，烘干后混合生料的粒径控制0.08mm方孔筛筛余小于18%，0.2mm方孔筛筛余小于3%。

[0084] （5）煅烧制备

[0085] 将粉磨干燥后的混合生料混合均匀后送入回转窑煅烧，煅烧后即得到水泥熟料。

[0086] 经试验证明，实施例1—4采用特定的制备工艺后，均能够生产出符合国家标准规定的各项指标要求的水泥，制备的水泥的熟料率值为：石灰饱和比KH=(CaO-1.85Al2O3-0.35Fe2O3)/2.8SiO2=0.89-0.98，硅率SM=SIO2/(Al2O3+Fe2O3)=1.7-2.7，铝率IM=Al2O3/Fe2O3 =1.3-1.7。所得熟料的化学成分分别为SiO2=21.97%，Al2O3 =4.86%，Fe2O3=3.59%，CaO=65.44 %，MgO=2.16%。