[发明专利]以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，特别是一种混凝土。

背景技术

我国是页岩气资源大国，资源丰富，开发潜力大，商业条件好，发展前景广阔。开发利用好页岩气对满足我国不断增长的能源需求、优化能源结构、提高能源效率、促进节能减排和促进经济社会发展意义重大。目前，我国正大力推进页岩气勘探开发工作，以我国第一个实现大规模商业化开发的大型页岩气田—涪陵页岩气田为例，已布置了200多口页岩气井，建成了产能50亿立方/年。页岩气勘探开发的核心技术是水平井分段压裂技术，水平段页岩气层钻井采用以柴油作为基液，添加其他试剂组成的油基钻井液，在钻井过程中切削地层岩石而产生的碎屑通过油基钻井液带出，产生油基钻屑。据统计，单口井的油基钻屑产生量约200～250立方米，而油基钻屑属于危险固体废物，环境危害性大，处理难度大、处理成本高。

目前油基钻屑采取的处理措施为：通过在钻井平台集中收集后运输至油基钻屑回收利用站，采用热解析技术处理，即通过半自动设备投加到加热反应炉内并加入分离剂搅拌，加热至270℃左右反应约10小时，实现油、钻屑的分离。使处理后的油基钻屑含油率控制在0.3％以下，所得到的灰黑色粉末即是油基钻屑残渣，然后再对其进行固化填埋处置。

油基钻屑残渣的粒径为0.05～0.8mm，其含有(质量百分比含量)：SiO₂45％～59％、CaO5％～14％、Al₂O₃6％～11％、SO₃0.8％～1.5％、MgO1％～3％、Fe₂O₃2％～3％、K₂O1％～3％、Na₂O0.2％～1.0％，烧失量为8％～10％；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即I_Ra≤1.0Bq/Kg、I_γ≤1.0Bq/Kg。

但目前油基钻屑残渣采取的固化填埋处理方式存在如下问题：固化占地面积大、数量多、土建成本高；固化作业若施工质量有缺陷，还存在一定的环境污染风险。故页岩气勘探开发中产生的油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用是当前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，以实现油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用。

本发明所述以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，是将水泥、细集料、粗集料、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀，再加入水和减水剂混合搅拌均匀而成，各组份的重量百分比为，水泥9～15％、细集料22～29％、粗集料40～46％、油基钻屑残渣3～15％、粉煤灰2～5％、水6～8％、减水剂0.15～0.25％。

所述的水泥为普通硅酸盐水泥，满足GB175-2007中的相关规定。其在加水后不断生成水化硅酸钙和钙矾石等，不仅为混凝土提供主要强度支撑来源，同时其不断产生的氢氧化钙可用来作为粉煤灰活性激发的碱度。

所述的细集料为符合JGJ52-2006规定要求的各种惰性砂。

所述的粗集料为符合JGJ52-2006规定要求的各种建筑用碎石和/或卵石。

粗、细集料为混凝土的骨架。

所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类粉煤灰，其具有潜在的水硬性活性，能在后期发生反应增加强度，并能作为微细粉料填充于混凝土有害孔隙中，使混凝土更加密实；另外还能改善混凝土的流动性。

所述的减水剂为满足GB8076-2008规定的高性能聚羧酸系列，减水率20～25％。高性能聚羧酸减水剂在不影响混凝土工作性的条件下，主要是利用静电斥力和空间位阻效应能使单位用水量减少，从而使混凝土性能提高。

所述的油基钻屑残渣是指：在页岩气勘探开发水平井钻井过程中将产生油基钻屑，将该油基钻屑采用热解析技术处理，使处理后的油基钻屑含油率控制在0.3％以下，所得到的灰黑色粉末，其粒径为0.05～0.8mm，其含有(质量百分比含量)：SiO₂45％～59％、CaO5％～14％、Al₂O₃6％～11％、SO₃0.8％～1.5％、MgO1％～3％、Fe₂O₃2％～3％、K₂O1％～3％、Na₂O0.2％～1.0％，烧失量为8％～10％。