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一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂及其应用

阅读：1032发布：2020-12-22

IPRDB可以提供一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂及其应用；该固化剂以微晶白云母、钙基蒙脱石和粉煤灰为主要原料，辅以32.5#硅酸盐水泥、硫酸铝和界面调控剂混合而成；固化剂用于磺化钻井岩屑的固化处理，具体方法为：先除掉磺化钻井岩屑中的杂物，风干处理；然后将固化剂加入磺化钻井岩屑中搅拌均匀，再向其中加水继续搅拌；再将搅拌均后的物料装入模具中，压实成型；最后压实后的物料经脱模、养护后得到高强度固化物。采用本发明中的固化剂，可有效解决现有固化剂不能有效的稳定磺化钻井岩屑体系中的有机类物质以及浸出液pH超标的技术问题。，下面是一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂及其应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，其特征在于：该固化剂以微晶白云母、钙基蒙脱石和粉煤灰为主要原料，辅以水泥、硫酸铝和界面调控剂混合而成。

2.根据权利要求1所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，其特征在于，所述固化剂包括以下质量份的组分：微晶白云母20～25份，钙基蒙脱石25～30份，粉煤灰28～30份，水泥5～10份，硫酸铝10～12份，界面调控剂5～10份。

3.根据权利要求2所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，其特征在于，所述固化剂包括以下质量份的组分：微晶白云母20份，钙基蒙脱石25份，粉煤灰30份，水泥8份，硫酸铝10份，界面调控剂7份。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，其特征在于：所述界面调控剂为多孔活性吸附材料，其粒径为200～250目；所述微晶白云母的粒径为200目。

5.根据权利要求4所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，其特征在于：所述界面调控剂为多孔活性炭或多孔氧化铝。

6.如权利要求1～5任一项所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)除掉磺化钻井岩屑中的杂物，风干处理；

(2)将固化剂加入磺化钻井岩屑中搅拌均匀，再向其中加水继续搅拌；

(3)将搅拌均后的物料装入模具中，压实成型；

(4)压实后的物料经脱模、养护后得到高强度固化物。

7.根据权利要求6所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂的应用，其特征在于：步骤(2)中固化剂的加入量为磺化钻井岩屑质量的10～20％；加水搅拌过程中，水的用量为磺化钻井岩屑和固化剂总质量的8～10％。

8.根据权利要求6所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂的应用，其特征在于：步骤(3)中压实成型的压力不低于500kg/cm2。

9.根据权利要求6所述的用于磺化钻井岩屑处理的固化剂的应用，其特征在于：步骤(4)中养护在温度为10～30℃、湿度大于90％的条件下进行；其中，最优养护温度为25℃。

说明书全文

一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于油气田磺化钻井岩屑处理技术领域，具体涉及一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂及其应用。

背景技术

[0002] 石油天然气的勘探开采过程中，不可避免地会产生大量的钻井废弃物，而在气田深井钻探中，大量使用的就是磺化钻井液，其中主要成分有：碱、聚合物、润滑剂、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、磺化沥青、抑制剂、硅酸钠、腐殖酸和堵漏剂等，与这些成分混合后的钻屑会对周边的水、大气造成严重的污染，因此磺化钻井废弃物的环境污染问题是油气田企业面临的主要环境风险之一。我国对钻井废弃物固化处理技术在20世纪80年代就进行研究。传统处置方式之一是固化加填埋，该方法如果现场操作不当或固化填埋时间久远，存在污染物渗漏污染地下水的环境隐患。传统的固化填埋方式不仅存在占地面积大、环境风险高等问题，而且钻屑没有得以有效利用，浪费了资源。近年来，国家相关环境法律和监管越来越严格，且国家油气田行业也在飞速发展，特别是在页岩气的钻探当中，磺化钻屑的堆弃量日趋增长。目前行业内关注的重点是磺化钻屑的无害化及其资源化利用。

[0003] 固化及其资源化利用作为磺化钻井岩屑的处理工艺，具有施工简单、成本低、对场地无特殊要求。当前，国内外针对钻屑的固化处理，所使用的固化剂多以32.5的水泥和石灰、氧化镁等为主要材料作为固化剂，而对于磺化体系的钻屑传统配方的固化剂不能稳定钻屑中的有机物，浸出实验COD、含油率超标，且固化后由于力学性能也不达标，均不能实现资源化利用。

[0004] 现有技术中公开了一种钻井岩屑处理的固化剂及其应用，固化剂成分为：40-60目冶金渣和水泥混合而成，水泥所占比例为30-70wt％，水泥为硅酸盐水泥，冶金渣选自钢渣或高炉渣。固化处理中固化剂为钻井岩屑质量的20-50％。固化工艺为先去除钻井岩屑中的杂质，然后风干，将固化剂加入钻井岩屑中搅拌，再加水(固化剂加钻屑质量的15％-35％)搅拌均匀得到混合物浆料；最后将浆料装入模具成型，固化后脱模养护。该方法处理磺化体系钻井岩屑后，强度能够达到某些资源化应用要求，但环保指标不合格，不能有效的稳定磺化钻井岩屑体系中的有机类物质导致浸出液COD，且固化剂中水泥比例过高浸出液pH超标；此外该方法的固化剂添加量为20-50％，用量大，经济效应不明显。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术，本发明提供一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，以解决现有固化剂不能有效的稳定磺化钻井岩屑体系中的有机类物质以及浸出液pH超标的技术问题。

[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，该固化剂以微晶白云母、钙基蒙脱石和粉煤灰为主要原料，辅以水泥、硫酸铝和界面调控剂混合而成。

[0007] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0008] 进一步，固化剂包括以下质量份的组分：微晶白云母20～25份，钙基蒙脱石25～30份，粉煤灰28～30份，水泥5～10份，硫酸铝10～12份，界面调控剂5～10份。

[0009] 进一步，固化剂包括以下质量份的组分：微晶白云母20份，钙基蒙脱石25份，粉煤灰30份，水泥8份，硫酸铝10份，界面调控剂7份。

[0010] 进一步，界面调控剂为多孔活性吸附材料，其粒径为200～250目；微晶白云母的粒径为200目。

[0011] 进一步，界面调控剂为多孔活性炭或多孔氧化铝。

[0012] 固化剂用于磺化钻井岩屑的固化处理，具体包括以下步骤：

[0013] (1)除掉磺化钻井岩屑中的杂物，风干处理；

[0014] (2)将固化剂加入磺化钻井岩屑中搅拌均匀，再向其中加水继续搅拌；

[0015] (3)搅拌均后的物料装入模具中，压实成型；

[0016] (4)压实后脱模、养护得到高强度固化物。

[0017] 步骤(2)中固化剂的加入量为磺化钻井岩屑质量的10～18％；加水搅拌过程中，水的用量满足使混合后的物料含水率为20％。

[0018] 步骤(3)中压实成型的压力不低于500kg/cm2。

[0019] 步骤(4)中养护在温度为10～30℃、湿度大于90％的条件下进行；其中，最优养护温度为25℃。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] 与现有技术相比，本发明固化剂运用多种活性矿物材料，大大减少了水泥的使用，有效改善了浸出液pH过高的问题；固化剂中的蒙脱石、白云母和粉煤灰包含活性二氧化硅以及活性氧化铝等组分，经过水化作用后可形成具有致密结构的水化硅酸钙、水化铝酸钙等物质，结合水泥的胶结作用，可大大提高固化物的力学性能；固化剂中的自制界面调控剂，有利于改善磺化钻井岩屑中有机类污染物与无机材料间的结合能力，能够有效改善浸出液COD高的问题；固化剂中的硫酸铝作为活性增强材料能使固化物在14天的抗压强度提高30％。

[0022] 本发明中的固化剂可直接用于井场的铺设或在压实成型阶段配合制砖机直接进行免烧砖的生产，不但避免了磺化钻井岩屑对环境的污染，而且能够产生很高的经济效益，符合国家环保法律法规。与现有的技术相比，在进行钻井岩屑处理时，本发明减少了固化剂的使用量，施工工艺简单，原料价格低廉，不仅能够改善环境污染，又实现了磺化钻井岩屑的无害化及其资源化利用，制得的固化物强度达到12MPa以上，符合免烧砖和路基材料要求；固化物浸出毒性符合《污水综合排放标准》GB18466-2005一级标准。

具体实施方式

[0023] 下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0024] 实施例一

[0025] 一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，该固化剂以微晶白云母、钙基蒙脱石和粉煤灰为主要原料，辅以水泥、硫酸铝和界面调控剂混合而成，各组分以重量份计为：微晶白云母20份，钙基蒙脱石25份，粉煤灰30份，32.5#硅酸盐水泥8份，硫酸铝10份，界面调控剂7份；其中，微晶白云母的粒径为200目，界面调控剂为多孔活性炭，多孔活性炭的粒径为200目。

[0026] 固化剂用于磺化钻井岩屑的固化处理，具体包括以下步骤：

[0027] (1)取宜宾长宁某钻井磺化钻井岩屑，通过简单的垃圾分选和振动筛分后自然风干；

[0028] (2)将上述固化剂与风干后磺化钻井岩屑在混料装置中混合均匀，固化剂投加量为磺化钻井岩屑总质量的10％，然后向混合物中加水继续搅拌，加水搅拌过程中，水用量为固化剂和磺化钻井岩屑总质量8％；

[0029] (3)将搅拌均匀的物料装入模具中，以不低于500kg/cm2的压力压实成型；

[0030] (4)成型并脱模后的物料放置在25℃、湿度大于90％的环境中养护28天后，测得固化物强度为12Mpa，浸出毒性测试符合《污水综合排放标准》GB18466-2005一级标准，直接用于井场的基础建设。

[0031] 实施例二

[0032] 一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，该固化剂以微晶白云母、钙基蒙脱石和粉煤灰为主要原料，辅以水泥、硫酸铝和界面调控剂混合而成，各组分以重量份计为：微晶白云母25份，钙基蒙脱石25份，粉煤灰28份，32.5#硅酸盐水泥10份，硫酸铝12份，界面调控剂10份；其中，微晶白云母的粒径为200目，界面调控剂为多孔氧化铝，多孔活性炭的粒径为
250目。

[0033] 固化剂用于磺化钻井岩屑的固化处理，具体包括以下步骤：

[0034] (1)取内蒙乌审旗某井场钻井岩屑，通过简单的垃圾分选和振动筛分后自然风干；

[0035] (2)将上述固化剂与风干后磺化钻井岩屑在混料装置中混合均匀，固化剂投加量为磺化钻井岩屑总质量的20％，然后向混合物中加水继续搅拌，加水搅拌过程中，水用量为固化剂和磺化钻井岩屑总质量10％；

[0036] (3)将搅拌均匀的物料装入模具中，以不低于500kg/cm2的压力压实成型；

[0037] (4)成型并脱模后的物料放置在30℃、湿度大于90％的环境中养护28天后，测得固化物强度为15Mpa，浸出毒性指标均合格，直接用于厂区围墙和宿舍的建设使用。

[0038] 实施例三

[0039] 一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂，该固化剂以微晶白云母、钙基蒙脱石和粉煤灰为主要原料，辅以水泥、硫酸铝和界面调控剂混合而成，各组分以重量份计为：微晶白云母20份，钙基蒙脱石30份，粉煤灰28份，32.5#硅酸盐水泥5份，硫酸铝10份，界面调控剂5份；其中，微晶白云母的粒径为200目，界面调控剂为多孔活性炭，多孔活性炭的粒径为200目。

[0040] 固化剂用于磺化钻井岩屑的固化处理，具体包括以下步骤：

[0041] (1)取宜宾长宁某钻井磺化钻井岩屑，通过简单的垃圾分选和振动筛分后自然风干；

[0042] (2)将上述固化剂与风干后磺化钻井岩屑在混料装置中混合均匀，固化剂投加量为磺化钻井岩屑总质量的15％，然后向混合物中加水继续搅拌，加水搅拌过程中，水用量为固化剂和磺化钻井岩屑总质量8％；

[0043] (3)将搅拌均匀的物料装入模具中，以不低于500kg/cm2的压力压实成型；

[0044] (4)成型并脱模后的物料放置在30℃、湿度大于90％的环境中养护28天后，测得固化物强度为13Mpa，浸出毒性测试符合《污水综合排放标准》GB18466-2005一级标准，直接用于井场的基础建设。

[0045] 虽然对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

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