钻井废泥浆固化处理技术制造技术

本发明专利技术公开了一种对钻井废泥浆进行固化处理的技术，以水泥，水玻璃及硫酸盐或氯化物作为固化剂，利用井场现有的循环缸，泥浆搅拌器，泥浆泵，加料斗，循环管道等作为固化处理设备。固化后２～７天之内强度可达１２×１０＋［５］帕斯卡以上，水冲不垮，经固化处理后泥浆中有毒、有害物质均被固结起来，在其表面复土则可以退耕还田。与常规方法相比本发明专利技术具有工艺简单、成本低、经济效益显著等特点，既能达到环境保护的目的又能有效地保护土地资源。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油钻井和地质钻探中废泥浆固化处理技术，它包括处理剂配方及固化处理工艺。钻井泥浆是石油钻井工程的血液，随着石油工业的发展，为了提高钻井的速度和质量，世界各国在泥浆的配方上想了不少办法，配方越来越复杂。然而，在这众多的配方中一般都含有大量的重金属、油类、碱和化学物(包括有机物)等对人、畜和环境极为有害的物质。如铁铬盐、磺化褐煤、重铬酸盐、磺化沥青、柴油、机油……等。泥浆用后废弃时若不经过处理，这些物质将会严重污染环境，危害人们的生命和身体健康，影响动植物的生长发育。以川西南矿区“音24井”为例，该井共有废泥浆400多立方米，其中含磺化沥青9吨多，含铬总量近一吨，含油类物质25吨，碱12吨，磺化褐煤23吨，磺化酚醛树脂21吨，钛铁矿120.5吨，重晶石粉746吨以及一些其它有害物质。若这些泥浆废弃时不经处理，上述这些物质如果全部流失出来可使成百万立方米的水质遭到污染;部分土壤结构遭到破坏，废泥浆的危害性由此可见一斑。因此，目前世界各国十分重视对钻井废泥浆进行无害化处理的研究。但要对这些废泥浆进行无害化处理，一般都要花大量的物力财力。根据苏联《石油业》(杂志)1985年2月NO2P49～52页上登载的“降低钻井废泥浆的污染性”一文中披露的苏联通常采用两种泥浆固化剂配方，以每处理100吨废泥浆算，仅材料费用大约相当于我国人民币5000元或15000元。其中一种是以纯水泥作为固化剂，其水泥的用量为废泥浆重量的40～50%以上;第二种是以脲醛树脂作为泥浆固化添加物，利用无机盐或酸式盐(如氯化铵)作催化剂，以重过磷酸钙作为固体硬化剂。前者水泥用量大，处理的劳动强度高，而且仅材料费就约需5000元左右;后者虽然处理剂用量相对较少(脲醛树脂6吨、氯化铵8.5吨、重过磷酸钙6吨)，但材料费用却高达15000元左右。由于上述废泥浆固化处理材料费用高，我国各井场目前均无条件使用。但若不处理，废泥浆又会污染农田、水域、给社会带来极大的危害。为环境保护法所不容。本专利技术的目的在于拟研究一种新的固化剂配方及固化工艺，并利用井场现有的设备以达到既能降低固化处理成本，又能将废泥浆中的有害物质固结起来不致因流失而对社会造成危害的目的。本专利技术的解决方案在于，以水泥作为主凝剂，水玻璃为助凝剂，硫酸盐或氯化物为催化剂。利用每个井场现有的泥浆循环罐，泥浆搅拌器，泥浆泵、加料漏斗、污水池及循环管道等作为废泥浆固化处理设备。其处理方法为首先加入催化剂硫酸铝，待完全溶化后再加入助凝剂水玻璃，搅拌均匀后再匀速加入主凝剂水泥，最后输入固化池固化。固化剂的加入量以废泥浆重量的百分比计，约需加入水泥7～12%(泥浆温度高而泥浆比重又大时取下限，泥浆温度若在10℃以下，而泥浆比重又小时取上限);水玻璃的用量一般为废泥浆的2～3%，其最大用量则以加入后泥浆泵能正常吸入泥浆为限;工业硫酸铝的加入量则与泥浆的温度有关，用量为泥浆重量的0.1～0.5%，夏季取下限，冬季取上限。此外，由于催化剂对提高泥浆粘度的能力很强，故其用量应与水玻璃用量成反比。即一种用量偏多，另一用量则可偏少，二者呈负相关性。若泥浆温度低于0℃时可加入适量NaCL(工业氯化钠)或CaCL2(氯化钙)作为防冻剂，以降低泥浆的冰点温度。附图一为泥浆固化工艺流程示意图。图中1为泥浆循环罐，2为泥浆泵，3为加料斗，4为固化池(可利用污水池固化)，5为泥浆搅拌器，6、7、8、9为控制阀。由于每个井场的泥浆在钻井过程中均盛于泥浆循环罐1中，井打完后泥浆已成废物。固化处理时先启动循环罐1中的搅拌器5，再启动泥浆泵2，同时关闭阀门6、8，开启阀门7、9使泥浆经加料斗3再往返循环于泥浆罐1，在循环过程中逐渐将催化剂硫酸铝从料斗3加入，当其完全溶解后将助凝剂水玻璃亦从漏斗3均匀加入，然后开启阀门6，关闭阀门7，让加入助凝剂和催化剂的泥浆由泥浆循环罐1经泥浆泵2，阀门6反复循环，将其搅拌均匀。此后再开启阀门7、8，同时关上阀门6、9，并以一定速度在进料斗3处匀速加入水泥，由于进料斗3底部喷管口负压作用将水泥均匀地混合于泥浆中，最后经阀门8喷入固化池4中。经过上述处理的废泥浆，既可在空气中固化，亦可在水下固化。经2～7天后其强度便可达到12×105帕斯卡以上。本专利技术利用现场设备对废泥浆进行固化处理，施工方便，处理费用低，处理剂易得。用本专利技术处理100吨废泥浆，成本费仅需1800元左右;其费用仅为苏联《石油业》杂志中所述方法的12～36%。固化后的废泥浆，其有害物质亦被固结起来。将固结物样品经雨淋后，其水样经环境监测站化验分析，有害物质含量均没超过国家排放标准。因此，将固化后的废泥浆无论是露天堆放或是埋于地下均可达到环境保护的目的。其次，我国大部分井场在钻井过程中均需修一污水池，该池的修建平均需征地1.5亩，其征地费用以川西南矿区为例平均为15700元。若废泥浆不经处理而盛于污水池中，则该池长年不能使用，若利用本专利技术将废泥浆处理后排放于污水池中固化，则可以很快退耕还田(盖上土就可耕种，也可作为鱼塘养鱼)。因此，污水池用地就可由征用改为租用，节约土地费用一万余元(租用费每亩仅3500元)，这样又保护了土地资源。一口井一般有废泥浆约150m3左右，若按本专利技术固化，仅需3500元左右处理费，这笔费用只占节约下来的土地征用费的一少部分。若加上将每口井废泥浆转运处处所耗费用，其节约的经费就更可观了。因此将废泥浆作无害固化处理不但能保护环境和土地资源，造福人类，而且对每个井场来说还具有较显著的经济效益。实施例以安9井钻井废泥浆固化处理为例。泥浆比重为1.43，泥浆循环罐中废泥浆体积25m3，泥浆重量为35.75吨，泥浆温度5℃左右，泥浆循环罐、泥浆搅拌器、泥浆泵、加料斗及输送管道均为井场现有设备，固化池为废石条砌成(固化后石条可取作它用)。固化工艺流程为首先关闭阀门6、8，然后启动搅拌器5和泥浆泵2，使废泥浆由泥浆罐1经泥浆泵2、阀门7、9又流回泥浆罐，此时通过加料斗3均匀加入178公斤工业硫酸铝，待溶解后再通过料斗均匀加入0.8吨水玻璃，此后关闭阀门7，开启阀门6，使加有上述两种处理剂的废泥浆经阀门6再流回泥浆罐，不断循环和搅拌直到混合均匀为止。最后关闭阀门6、9，开启阀门7、8，调节泥浆泵的排量为1029.6公斤/分钟，同时以每分钟约123公斤的速度均匀地向加料斗3中加入425号硅酸盐水泥4.29吨。由于进料斗3底部喷管口的负压作用将水泥均匀地混合于泥浆中，最后经阀门8喷入固化池4固化。附图一为本专利技术工艺流程简图。权利要求1.一种钻井废泥浆固化处理技术，它包括固化剂配方和固化工艺两部分，固化剂成分中以水泥为主凝剂，其特征在于它还含有占泥浆重量2～3%的助凝剂水玻璃及占泥浆重量0.1～0.5%的催化剂硫酸盐或氯化物，如硫酸铝等，主凝剂水泥的含量占泥浆重量的7～12%。2.按权利要求1中所述之固化处理技术，所谓固化工艺其特征在于它是以井场上现有的泥浆循环罐，泥浆搅拌器、泥浆泵、加料斗，输送管道等作为固化处理设备，在处理过程中首先加入催化剂如硫酸铝，当其全部溶解后再加入助凝剂水玻璃，循环搅拌均匀后再由进料斗按一定速度加入主凝剂水泥，最后将上述处理后的废泥浆喷入固化池固化。3.按权利要求1所述之固化剂配方，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井废泥浆固化处理技术，它包括固化剂配方和固化工艺两部分，固化剂成分中以水泥为主凝剂，其特征在于它还含有占泥浆重量２～３％的助凝剂水玻璃及占泥浆重量０．１～０．５％的催化剂硫酸盐或氯化物，如硫酸铝等，主凝剂水泥的含量占泥浆重量的７～１２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志发，詹进先，张月君，
申请(专利权)人：四川石油管理局川西南矿区，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]