[发明专利]一种用于钻井岩屑处理的固化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及油气田钻井岩屑无害化资源化处理领域，尤其是涉及一种用于钻井岩屑处理的固化剂及其应用。

背景技术

石油天然气的钻井开采过程中，不可避免地产生大量的钻井岩屑，其产生量大、化学成分复杂，是油气田的主要污染源之一。钻井岩屑含有粘土、加重材料、各种化学处理药剂、污水、污油等多种组分，其中可能存在重金属、烃类、盐类、添加聚合物等，给井场及周边环境造成严重的生态威胁。目前，国内的钻井岩屑的处理手段相对落后，绝大部分采用直接排放和自然蒸发、沉积、干化、就地掩埋等方法简单处理，造成废弃物现场堆置占用土地、污染环境，给油气田的生产和可持续发展带来长久的安全隐患。随着我国油气行业的发展，堆弃的钻井岩屑数量呈逐年增长的趋势；而相关环境法律法规及环保监管的日趋严格，对钻井岩屑的减量化、无害化、资源化技术的研发，成为行业内关注的重点。

固化稳定化作为钻井岩屑的处理工艺，具有易施工、成本可控、固化体现场可就地利用等特点。目前，国内外针对钻井岩屑的固化剂大多为水泥、水玻璃、石灰等作为固化稳定化剂，而关于使用冶金渣用于固化剂，以废治废用于钻井岩屑的固化处理及资源化利用方面未见提及。

中国专利CN 102180641 A公开了一种钻井废弃物高强度固化处理方法及工艺，固化剂组成：氧化镁30-35％，氯化镁20-25％，粉煤灰30-35％，改性剂0.8-1％，水10-18％。固化工艺流程为钻井废弃物与轻烧氧化镁、粉煤灰、改性剂混合均匀，将氯化镁水溶液加入到混合料中，快速混拌后装入模具，压实成型，脱模后环境温度下自然养护，处理后符合环保要求，固化钻井废弃物具有较高的稳定性和资源化利用价值，但该专利的不足之处在于固化剂配方成分复杂，且固化剂中含有氯化镁等物质，此成本相对较高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种成本低、经济和环境效益好的用于钻井岩屑处理的固化剂及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于钻井岩屑处理的固化剂，由水泥和冶金渣混合而成，所述的水泥占比为30-70wt％，其余为冶金渣。

优选的，所述的水泥为硅酸盐水泥，所述的冶金渣选自高炉渣或钢渣的一种，或两者的混合物。

优选的，所述的冶金渣为破碎细磨并过40-60目标准筛的冶金渣，利于激发其胶凝活性。

所述的固化剂用于钻井岩屑的固化处理，具体包括以下步骤：

(1)去除钻井岩屑中的杂物，然后进行风干处理；

(2)将固化剂加入钻井岩屑中搅拌均匀，再加水搅拌均匀，得到混合物浆料；

(3)将混合物浆料装入模具成型，固结后脱模、养护，得到高强度的固化体。

步骤(2)所述固化剂的用量为钻井岩屑重量的20-50％，所述水的用量为钻井岩屑和固化剂总重量的15％-35％。

步骤(3)所述的养护在温度为15-25℃、湿度不低于90％的条件下进行，温度优选为20℃。

制得的固化体强度达到10MPa以上，符合路基材料要求；固化体浸出毒性符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)V级标准，符合环保要求。

所述的冶金渣属于CaO-SiO₂-Al₂O₃硅酸盐体系，与水泥类似，同属于硅酸盐体系，含有硅酸三钙(C₃S)和硅酸二钙(C₂S)，在一定条件下能发生水化反应，具有一定的水凝活性和固化强度，激发后具有较强的胶泥活性，参与水化反应，能代替水泥进行固化。钢铁冶金企业产生的冶金渣废弃物，排放量大，约占钢铁工业固体废弃物的12％以上，然而综合利用率低，以钢渣为例，只有20％，本发明创造性地使用冶金渣作为固化剂，与水泥配料制成复合固化剂，进行钻井岩屑的固化稳定化处理，一方面降低水泥用量和原材料成本，另一方面实现钻井岩屑和冶金渣的资源化利用。