[发明专利]一种环保型泥浆复合固化剂

说明书

本发明公开了一种环保型泥浆复合固化剂，包括如下干粉原料：矿渣或矿渣组合物，电石渣，Na₂SO₄，氧化镁，氯化镁，硅粉和聚丙烯酸钠；其中矿渣组合物为矿渣和粉煤灰的混合物，或矿渣和钢渣的混合物，或矿渣、粉煤灰和钢渣的混合物。本发明制备的固化剂，解决了高含水率情况下泥浆难以被固化稳定的技术问题，加入占泥浆干重35％的固化剂后，70％含水率泥浆7天强度能够达到4.0Mpa以上；本发明充分利用工业废弃物粉煤灰、硅粉、电石渣、矿渣、钢渣代替传统水泥基固化的方式，有效减少能耗和CO₂排放，同时添加的新型绿色的氯氧镁等材料有助于提高钻井泥浆的早期和后期强度及稳定性，在满足经济环保的前提下使其便于运输亦或达到工程填筑要求。

技术领域

本发明涉及一种环保型泥浆复合固化剂，适用于石油钻井、地质钻探中的废弃泥浆固化处理，属于土木建筑材料领域。

背景技术

钻井作业时，钻井废弃泥浆有着用量较大、化学成分复杂、种类多的特点，因此在处理钻井废弃泥浆时是相当困难的，现在对这些泥浆采取的措施较多，但从经济效益出发考虑，只会有一小部分被回收再利用，绝大多数被直接排放到环境当中，或釆取自然蒸发、沉淀、固结、掩埋在附近等措施进行简易处理。据统计我国每年排放约200～300万m³废弃泥浆，其中直接排放到环境中占1/3。这些泥浆粘粒含量高、强度低，堆放占用大量土地资源，运输成本高且难以被工程直接利用。因此研究和应用废弃泥浆无害化处理技术，对于保护区域环境，实现人类可持续发展具有非常重要的意义。

现有的泥浆固化处理主要采用水泥、石灰、玻璃体或者沥青等材料来实现其固结。通过孔隙水与固化材料发生水合反应是孔隙内自由水变为结合水，并且加强颗粒之间粘结力增加强度。但在实际应用中，普通水泥、石灰等材料凝结硬化慢，当含水率大于1.0倍液限或更高时，很难使泥浆达到设计强度或需要添加量非常大，且在在高水固比的情况下还可能出现未凝结就部分沉降的现象。从工程造价方面考虑是很不合理的。本发明在放弃传统的水泥基固化材料基础上添加了新型添加剂，可以在含水率高于1.0倍液限的情况下满足固化要求达到一定强度。

粒化高炉矿渣(简称矿渣)是在1350℃-1550℃的高炉中冶炼时的副产品，其玻璃体含量可达95％以上。不加以利用，占用土地资源的同时也是一种资源的浪费，其成分与普通波特兰水泥类似，且价格仅为水泥的一半。但是这种材料水化速度缓慢，在特定环境下才能激发其活性。电石渣是用电石生产重要化工原料乙炔时产生的废渣，其主要成分为Ca(OH)₂、CaCO₃、SiO₂、硫化物、镁和铁等金属氧化物、氢氧化物等无机物以及少量有机物。

发明内容

本发明的目的旨在针对传统固化剂用量大且难以处理含水率高的泥浆等特点，提出一种环境友好且成本合理的环保型泥浆复合固化剂。在有效处理高含水率泥浆的同时，大规模将废弃泥浆转变为资源，减少水泥、石灰等用量，极大程度减小工程造价。

一种环保型泥浆复合固化剂，其特征在于，按重量百分比计包括如下干粉原料：

矿渣或矿渣组合物：40％-50％；

电石渣：6-18％；

Na₂SO₄：5％-12％；

氧化镁：10-20％；

氯化镁；4-10％；

硅粉：3％-12％；

聚丙烯酸钠：0.1％-0.4％；

所述矿渣组合物为矿渣和粉煤灰的混合物，质量比为3～2：1；或矿渣和钢渣的混合物，质量比为3～2：1；或矿渣、粉煤灰和钢渣的混合物，质量比为5：2：3或5：3：2。