[发明专利]一种防开裂钻井液岩屑固化剂及使用方法

说明书

本发明提供的一种防开裂钻井液岩屑固化剂，所述固化剂含有如下材料：矿渣粉、脱硫石膏、β型半水石膏、粉煤灰、建筑垃圾粉末、钾盐或者铵盐、激发剂和有机重金属螯合剂。本发明提供的一种防开裂钻井液岩屑固化剂和使用方法，在目标岩屑中加入固化剂，使得岩屑中化学需氧量(COD)、pH值、色度、石油类物质都有所改善。岩屑的固化类强度得到6‑9倍提升，而且不需要添加水泥等高成本材料，可以防止固化后岩屑产生裂缝，是一种环保且成本较低的固化技术。

技术领域

本发明属于环保工程材料领域，具体的本发明属于岩屑固化剂领域。

背景技术

固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物，树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化剂来完成的。岩屑固化剂是一种针对石油钻井岩屑的固化剂。

石油钻井液被成为石油钻井的“血液”，目前仍以水中添加各种功能的化学添加剂组成水基钻井液为主，钻井过程中，粘附水基钻井液、各种处理剂等物质的地层岩石被水基钻井液携带出地面，经钻井用固液分离设备后固态或半固态物质被称为水基岩屑。未经处理的水基岩屑其特征污染物以浸出液中COD、氯离子、pH为主，少量石油类及重金属也超量，若直接排放，将会对环境造成一定的影响。

使用固化剂对水基岩屑进行固化处理，可以稳定水基岩屑中重金属，降低浸出液的COD、色度、氯离子，调节pH值，是当前成熟的水基岩屑无害化处理技术。现有针对岩屑固化剂也很多，比如专利公开了一种环保型水基岩屑固化剂，由液体组分A和固体组分B组合而成，所述液体组分A由质量比为 1:1:0.05～0.1生物表面活性剂、生物酶和有机酸复合而成，固体组分B为质量比为99:0.5～1的水泥和甲酸钙复合而成；专利CN1150953C公布了一种废弃水基钻井液固化方法及其固化剂，固化剂由1％～6％硫酸铁或三氯化铁、0.1％～0.6％膨润土、1％～6％MgO、1％～10％425#水泥构成；专利CN109020462A 公布了一种淤泥环保固化剂，按质量份数计，含有如下组分：20～40份普硅水泥、4～8份膨润土、2～5份磷石膏、6～10份硅酸钠、20～40份生石灰、1～4 份减水剂(羧酸系减水剂TH-928、TH-925、TH-904中的任意一种)、3～7份絮凝剂(按质量比4～8：1取聚丙烯酰胺、硫酸铝混合)、1～4份助剂(按质量比2：4～ 7取鸡蛋壳粉、珍珠粉混合)，还含有：20～35份复合基料、15～30份复合固结成分。

但是这些技术中部分技术含有大量无机盐，水基岩屑中已存在无机盐含量高，可能会导致其地表水和地下水盐含量增高，影响土壤质量。基本上所有技术都存在组分复杂、固化剂制备程序复杂，采用的原材料导致成本很高的问题。现有固化主要采用水泥系列、水泥助剂(氯化钠、氯化钾、氯化镁等电解质)、石灰、水泥、石灰+火山灰、石灰+粉煤灰、石灰+炉渣、石灰+粉煤灰+矿渣等，都成本较高。

另外由于钻井液为了提高黏度，加入了大量的膨润土，所以钻井岩屑中也有大量的膨润土，在固化时极容易吸收水，而凝固会造成体积剧烈收缩而产生较多裂缝，岩屑固化效果较差，抗压强度较低。此外，较多裂缝会使胶凝材料无法充分包被岩屑中的有机物和重金属，裂缝中的岩屑容易与外界的水接触，并容易使岩屑中有机物和重金属随水渗出，造成环境污染。

发明内容

针对现有技术中组分复杂、固化剂制备程序复杂，采用的原材料导致成本很高和岩屑中有机物和重金属随水渗出，造成环境污染的技术问题，本发明提供了一种防开裂钻井液岩屑固化剂，通过替换成本较高的水泥，使用建筑垃圾变废为宝，既解决了建筑垃圾处理的难题，也解决了岩屑固化剂成本的问题，而且使用的岩屑固化剂通过特定的配方解决了固体岩屑固化剂容易开裂的问题，通过引入有机重金属螯合剂解决了岩屑固化剂有机物和重金属难以去除的问题，在土壤固化领域具有广泛的适用性。

本发明提供的一种防开裂钻井液岩屑固化剂，所述固化剂含有如下材料：矿渣粉、脱硫石膏、β型半水石膏、粉煤灰、建筑垃圾粉末、钾盐或者铵盐、激发剂和有机重金属螯合剂。