一种油气田钻井泥屑固化药剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种油气田钻井泥屑固化药剂及其应用。油气田钻井泥屑固化药剂包括由HAS、钢渣粉和生石灰组成的固化剂；采用该药剂对钻井泥屑进行固化稳定化处理，可以将泥屑中的有毒有害成分包胶在固化体中，降低有毒有害物质的迁移性，使之符合危险废物填埋污染控制标准(GB 18598‑2001)，安全填埋。

【技术实现步骤摘要】
一种油气田钻井泥屑固化药剂及其应用
本专利技术涉及一种油气田钻井泥屑固化药剂及其应用，具有涉及一种由HAS、钢渣粉和生石灰等组成的固化药剂用于高效固化处理油气田钻井泥屑的方法，属于石油开采污染物处理

技术介绍
页岩气作为一种较为清洁、低碳、高效的燃料被大量的开采使用，但页岩气在开采过程中会引发一系列的环境问题，如水力压裂带来的水体污染以及钻井过程中产生的钻井废液，其主要特征是COD难降解、重金属浓度高、浊度高、色度大，严重污染了地表水及地下蓄水层；同时产生的大量岩屑污泥，含有高浓度的重金属及各种表明活性剂，对周边生态环境造成巨大压力。随着油气田开采的深入，钻井废液及泥屑的产量逐年走高。据不完全统计，钻一口深3000～4000m的油气井产生的钻井废液约300m3，我国具有这样钻井深度的油气田非常多，并且随着钻井技术的成熟，钻井深度逐渐加深。这将会带来大量的钻井废液。每年产生的钻井废液及泥屑正在以一个庞大的基数在递增，原因是每年我国有很多油气田被开采，如2015年长庆油气田预计总数达3000口钻井，胜利油气田已投入开发68个油气田。这些钻井废液及泥屑如果任其排放，必将对生态环境造成巨大影响，同时也会制约企业发展。钻井废液及泥屑的处理技术方法较多，在参考了国内外文献资料的基础上，总结了常用的几种钻井废液处置方法：分散处理法、循环使用法、回收再利用法、化学强化固液分离法，前三种成本较低，操作简单，但存在相同的问题：都不是污染物最终处置方法且对设备要求较高。另有回注法、生物处理法、坑内密封法虽然对环境的影响较小，但费用极高；还有焚烧法、坑内密封法和盐穴法式是常用于处理泥屑的方法，但处理费用昂贵。因此，急需寻找一种对油气田钻井废液处理效果好且性价比高的处理方法。
技术实现思路
针对现有技术中油气田钻井泥屑处理方法存在的技术问题，本专利技术的第一个目的是在于提供一种简单高效、灵活的能够实现对油气田钻井泥屑的低成本、无害化治理的固化药剂。本专利技术的第二个目的是在于提供一种油气田钻井泥屑固化药剂在高效、低成本处理油气田钻井泥屑中的应用。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种油气田钻井泥屑固化药剂，其包括由HAS、钢渣粉和生石灰组成的固化剂。优选的方案，所述固化剂由以下质量份组分组成：HAS65～80份；钢渣粉15～21份；生石灰5～7份。优选的方案，所述油气田钻井泥屑固化药剂还包括铁盐和标准砂。优选的方案，所述标准砂质量为固化剂质量的12.5～50％。较优选的方案，所述标准砂的二氧化硅含量>96wt％，含泥量小于0.2wt％，烧失量小于0.04wt％，粒度范围为0.08～2mm。较优选的方案，所述铁盐的质量为固化剂质量的10～30％。较优选的方案，所述铁盐为氯化铁。本专利技术还提供了一种油气田钻井泥屑固化药剂的应用，其用于油气田钻井泥屑固化处理。优选的方案，将钻井泥屑与固化药剂及水搅拌均匀后，静置，养护。较优选的方案，钻井泥屑与固化药剂的质量比为55～80:20～45。较优选的方案，水的加入量以混合体系固液比为0.25～0.45mg:1mL计量。本专利技术的固化剂对钻井泥屑有固化效果：1)随着固化剂掺量的增加，泥浆搅拌均匀且不易发生沉淀。主要原因在于固化剂中的HAS能够对钻井泥屑进行改性。2)随着固化剂掺量的增加，固化体的泌水量大幅减小。原因主要是钢渣粉在激发剂(HAS中得的熟料和生石灰均可激发钢渣粉的活性)的激发下遇水迅速发生水化反应，HAS、钢渣粉及生石灰水化反应会消耗大量的水。故随着固化剂掺量的增加固化体的渗水量逐渐减少。3)随着固化剂掺量的增加固化体的干缩现象得到改善。主要原因是HAS固化剂改善了浆体的保水性，将水分保存在固化体结构内，减少了水分蒸发量。4)随着固化剂掺量的增加固化体强度增大。主要原因在于在固化剂可以固化泥屑，当还有富足时可以增长强度。虽然采用单一的固化剂对钻井泥屑有一定的固化效果，但效果并不太佳，如出现块体数天无法成行形，无法脱模，轻微按压表面没有硬度，并且出现泌水和干缩现象。主要原因是钻井泥屑中成分复杂，有机质含量高(83.2％)，有机质会严重影响固化效果。有机质含有胡敏酸及富啡酸，当这两种有机酸达到一定的浓度时会影响水化反应，其中富啡酸可瓦解水化产物。另外钻井泥屑成泥状，颗粒微小，粒径范围约0.1～1mm，固化材料的颗粒大部分粒径范围在3～10mm，导致固化体内部结构松散不成形，使得固化体强度低于0.25MPa。本专利技术进一步在固化药剂采用固化剂的基础上配入了铁盐及标准砂，组合使用后对钻井泥屑的固化效果具有明显的协同增效作用。本专利技术将铁盐的加入对浆体的成型有明显的帮助，同时使得泌水量明显减少。主要原因是铁盐除了具有混凝效果外还具有破乳作用。钻井泥屑并未进行破乳处理，而铁盐的加入，对泥屑起到一定的破乳作用，另外铁盐在碱性环境下生成氢氧化铁胶体，与氢氧化钙、水化硅铝酸钙、C-S-H、水化铁酸钙等水化产物相互交融，协同固化钻井泥屑。而标准砂的加入，固化效果明显提升，主要原因可能是，标准砂的加入降低了整个固化体系中有机质的含量。不同的有机质含量对固化体的抗压强度的影响不同，存在一个浓度限制(4.3％)。即当有机质含量低于4.3％时，有机质含量增加对强度有积极影响；当有机质含量高于4.3％时，有机质含量增加对强度有消极影响。标准砂的加入提高了体系的砂率，改善了浆体的保水性。且标准砂在固化体系中充当细骨料，填补泥屑与固化剂之间空隙，让整个固化体结构更密实。良好的颗粒级配可以改善浆体的保水性，利于强度的增长。因此，三者按适当的比例组合使用，对钻井泥屑的固化效果明显提升，可以减少泌水量，固化体强度增大。优选的方案，所述固化药剂按适当的比例添加在钻井泥屑中，对其进行固化处理。固化后的钻井泥屑COD浸出浓度低于GB8978-1996一级标准限值；总镉的浸出毒性低于GB18598-2001限值。COD及总镉28d龄期时的浸出率均随着固化材料掺量的增加逐渐降低。以55～80份钻井泥屑为参照，当HAS(4000型)固化剂掺量为40份，铁盐掺量为5份，标准砂掺量为5份时固化效果最优。本专利技术的HAS为现有技术中已经公开报道的HAS固化剂(中国专利公开号为CN1067663C，申请号CN98113594.3申请日：1998-06-12，土壤固化剂)，其制备方法为：HAS主要是工业废渣、石膏、水泥熟料及母料通过机械活化而成的灰渣胶凝材料。按照一定的配比称取高炉渣、矿渣、磷渣、粉煤灰的液态渣(占总质量的80％以上)，添加石膏、水泥熟料及母料在容器中搅拌均匀后进行机械活化。本专利技术利用固化药剂固化钻井泥屑的具体方法：称取原料导入拌合锅，加料的顺序依次是钻井泥屑，固化药剂，水等，先慢速搅动2min，停档，刮去器壁上的砂浆，再快速搅拌3min，使得浆体均匀细滑为宜。用勺分三次将浆体灌入模具中(7.07cm*7.07cm*7.07cm)，每次加到槽内的1/3即可，用直径1～2cm的圆棍沿着内壁捣10下，静置30min后重复上述步骤。在灌浆的过程中，由于灌浆前后停滞的时间较长，浆体发生分层沉淀后需要手动搅拌均匀后再灌浆，灌浆完成后编号并将模具搬到阴凉避光的地方放置。24h后手指轻轻按压块体表面，没有明显变形且具有一定硬度则可脱模。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油气田钻井泥屑固化药剂，其特征在于：包括由HAS、钢渣粉和生石灰组成的固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种油气田钻井泥屑固化药剂，其特征在于：包括由HAS、钢渣粉和生石灰组成的固化剂。2.根据权利要求1所述的一种油气田钻井泥屑固化药剂，其特征在于：所述固化剂由以下质量份组分组成：HAS65～80份；钢渣粉15～21份；生石灰5～7份。3.根据权利要求1或2所述的一种油气田钻井泥屑固化药剂，其特征在于：所述油气田钻井泥屑固化药剂还包括铁盐和标准砂。4.根据权利要求3所述的一种油气田钻井泥屑固化药剂，其特征在于：所述标准砂质量为固化剂质量的12.5～50％。5.根据权利要求4述的一种油气田钻井泥屑固化药剂，其特征在于：所述标准砂的二氧化硅含量>96wt％，含泥量小于0.2wt％，烧失量小于0.04wt％，粒度...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯浩波，雷杰妮，何雯婧，李政家，刘石香，崔骏，
申请(专利权)人：肇庆市珈旺环境技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44