本发明专利技术公开了一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括20‑40wt％的聚醚酯类树脂、5‑20wt％的无机填料、0.5‑5wt％的有机羧酸、10‑35wt％的硅烷偶联剂，其余为水；各组分的质量百分比组成之和为100％。本发明专利技术还公开了一种涂覆工艺，包括固化废弃物养护，表面预处理，表面涂覆，涂覆固化物的养护。本发明专利技术的表面涂覆剂及涂覆工艺成本低、方法简便、处理时间短、对环境影响小，可缓解水侵、酸碱腐蚀造成的抗压强度损失，浸泡强度损失率由59％最低降至14％；增强固化废弃物耐酸碱能力，同时可抑制内部有机污染物和重金属离子浸出造成二次污染，改善钻井固化废弃物的环境适应性与环保性，有助于实现钻井废弃物在各种环境下的再利用与资源化。
A Surface Coating Agent and Technology for Treatment of Drilling Solidification Waste
【技术实现步骤摘要】
一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺
本专利技术涉及钻井废弃物深度处理
，具体涉及一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺。
技术介绍
钻井废弃物主要指油田钻完井后废弃钻井液、钻屑及钻井设备维护产生的废弃物等混合后的产物，通常具有高色度、高浊度、高化学需氧量(COD)、高无机盐含量与重金属离子含量的环境影响特征，若不进行无害化处理，将形成环境污染隐患。目前，固化法是钻井废弃物常用的处理方法，并往往作为处理的最后一步。固化技术基于废弃钻井泥浆中的固相，加入一系列化学固化剂(主要有水泥、石灰、氯氧镁、粉煤灰等胶结材料)，与钻井废弃泥浆发生复杂物理、化学变化，形成一定强度的抗水固体，将废弃物中有害成分封闭、包裹，防止污染物向环境扩散和迁移。钻井废弃物固化技术研究虽已经取得了一定的进展，并应用于现场实践和资源化利用，但仍存在如下问题：①潜在二次浸出污染：在钻井废弃物固化处理过程中，石油类、可溶性盐等污染物不与固化剂发生物理化学作用，只是简单的物理封裹，在与水作用过程中浸出浓度较高，固化物长期放置存在污染物迁移和浸出问题；②环境适应性问题：对于固化后的钻井废弃物，主要用于填埋覆土耕种，井场、道路铺建，固化制砖、制条石等建筑材料，仅解决了污染物的空间占用问题或污染转移，当其暴露于严苛的环境下(如水侵、化学腐蚀等)，发生松散、变形，原有污染物浸出、迁移，将造成环境污染。表面涂覆是建筑领域广泛使用的一种表面处理技术，用以防止混凝土在严苛的环境下恶化与损坏，延长服役时间。混凝土表面涂覆一般使用氟碳类、环氧树脂类、丙烯酸类、有机硅类、聚氨酯等涂覆剂作为成膜物质，达到防水、防化学腐蚀的效果，并往往保证透气性。要求不让水蒸汽进来，还要让进来的水蒸汽出去，如此才能达到防腐的效果。由胶结材料固化后的钻井废弃物是一种多孔的类水泥石亲水结构体，具备表面涂覆的基础。但固化废弃物本质上与混凝土不同，其性质与废弃钻井液、固化胶结材料、岩屑类型有关，固化废弃物不仅包含石英、粘土矿物、胶结固化剂及其水化产物等形成结构物质，还含有机物(钻井液处理剂)、重金属离子(来自于地层或劣质重晶石)、无机盐、油类等环境影响物质。因此与混凝土表面涂覆不同，固化废弃物的表面处理除了需要保证涂覆层的耐水、耐化学腐蚀外，还需要适应不同胶结材料固化的废弃物，并有效隔绝内部污染物的浸出，从而才能增强固化废弃物的环境适应性与环保性。常规混凝土涂覆剂主要依靠分散介质的挥发，乳胶粒子相互接触扩散，形成连续的薄膜，受到环保要求的限制，分散介质逐渐由挥发性溶剂转为水。然而，形成的薄膜侵入深度一般较浅，涂覆中形成的针孔以及分子链之间的微间隙，会导致固化物内部水气扩散的同时存在无机盐、小分子有机物等污染物的溢出，长期放置存在环境污染的隐患。同时，固化废弃物的高污染与高含油(产油层钻屑)特点，对表面涂覆提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的不足，提出一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺。该表面涂覆剂及工艺能够适用于使用不同胶结材料固化的钻井废弃物，能够克服固化技术形成的钻井固化废弃物存在二次浸出污染与环境适应性差的缺陷，改善钻井固化废弃物的环境适应性与环保性，有助于实现钻井废弃物在各种环境下的再利用与资源化。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：20-40wt％的聚醚酯类树脂、5-20wt％的无机填料、0.5-5wt％的有机羧酸、10-35wt％的硅烷偶联剂，其余为水；上述各组分的质量百分比组成之和为100％。优选的，所述聚醚酯类树脂为丙烯酸酯聚醚型树脂、丙烯酰胺聚醚型树脂或对苯二甲酸酯聚醚型树脂中的一种，所述丙烯酸酯聚醚型树脂含有式(1)-式(3)所示的结构单元，其中，式(1)、式(2)和式(3)所示的结构单元的质量比为(3-5)：(2-3)：(1-2)，所述丙烯酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为(2-3)：(1-2)：(4-6)，所述丙烯酰胺聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂含有式(5)所示的结构单元，所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-8万。其中，n取值范围为1-3的整数，m取值范围为5-15的整数。优选的，所述无机填料为硅酸钠和硅酸钾中的一种。优选的，所述有机羧酸为甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸中的一种。优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。优选地，所述涂覆剂的粒径为100-150nm，有利于渗透到固化物内部；室温下粘度在20-40mPa·s，能有效铺展于被涂覆材料表面，又可避免由于重力作用流淌影响涂覆效果。本专利技术还公开了所述表面涂覆剂在胶结材料固化的钻井废弃物中的应用。优选的，所述胶结材料选自水泥基、氯氧镁基、粉煤灰基中的一种。本专利技术还公开了一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆工艺，包括以下步骤：(1)固化废弃物养护：将固化废弃物在自然条件下养护14-28天成型；在该养护龄期内固化废弃物具备一定的结构强度，形成了类水泥石多孔结构体，但其内部未全部反应形成水化产物，有利于涂覆剂渗透到内部发生反应形成密闭的疏水层；(2)表面预处理：利用细砂纸打磨固化废弃物粗糙部分及边角以保证表面平整，以利于涂覆剂附着，然后使用有机溶剂去除固化废弃物表面油脂，使用除钙剂去除表面钙盐，以利于涂覆剂渗透到内表面；(3)表面涂覆：涂覆方式可选择刷涂、浸涂、喷涂之一，涂覆层数为1-2层；所述刷涂为使用毛刷在固化废弃物表面均匀刷涂，待表面涂覆剂干化成膜后为刷涂一层；浸涂为将固化废弃物全部浸没在盛有涂覆剂的槽中，经过5s后，待表面涂覆剂干化成膜后为浸涂一层；喷涂为使用低压电动喷漆枪在表面均匀喷涂，待表面涂覆剂干化成膜后为喷涂一层。(4)涂覆固化物的养护：养护温度20-40℃，养护时间1-2天。在所述温度范围和养护时间内，有利于本专利技术的涂覆剂中树脂组分在固化物表面干化成膜，形成疏水外表面；同时保证无机填料、活性物质渗透到固化物内部，与固化物中胶结材料未水化或水化产物反应，形成疏水内表面并增强内部胶结。优选的，所述步骤(2)中用除钙剂去除表面钙盐后，用水润湿固化废弃物表面并待表面明水消失，以避免出现涂覆过程中出现针孔现象而导致污染物渗出。优选的，所述步骤(2)中的砂纸目数为1000-2000目，所述步骤(3)中的有机溶剂为乙醇或丙酮。本专利技术的有益效果是：本专利技术所用的丙烯酸酯聚醚型树脂、丙烯酰胺聚醚型树脂可在固化废弃物表面形成交联结构，从而形成密闭的树脂膜；对苯二甲酸酯聚醚型树脂具有刚性膨胀链段与亲水链段，易于吸附膨胀形成半连续薄膜；硅烷偶联剂在水中形成硅醇，非极性端与树脂结合，从而进一步填充孔隙，保证涂覆膜的强度。聚醚酯类树脂含有醚键，便于分子链的旋转，具有一定的韧性，并能与固化废弃物内部石英、粘土矿物等形成极性吸附，有利于涂覆剂的附着，酯基可提高固化废弃物表面的疏水性。受固化胶结材料与钻井废弃物本身组成影响，形成的固化废弃物通常同时含有水化产物与未水化产物。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分：20‑40wt％的聚醚酯类树脂、5‑20wt％的无机填料、0.5‑5wt％的有机羧酸、10‑35wt％的硅烷偶联剂，其余为水；上述的各组分的质量百分比组成之和为100％。
【技术特征摘要】
1.一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分：20-40wt％的聚醚酯类树脂、5-20wt％的无机填料、0.5-5wt％的有机羧酸、10-35wt％的硅烷偶联剂，其余为水；上述的各组分的质量百分比组成之和为100％。2.如权利要求1所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述聚醚酯类树脂为丙烯酸酯聚醚型树脂、丙烯酰胺聚醚型树脂或对苯二甲酸酯聚醚型树脂中的一种，所述丙烯酸酯聚醚型树脂含有式(1)-式(3)所示的结构单元，其中，式(1)、式(2)和式(3)所示的结构单元的质量比为(3-5)：(2-3)：(1-2)，所述丙烯酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为(2-3)：(1-2)：(4-6)，所述丙烯酰胺聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂含有式(5)所示的结构单元，所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-8万；其中，n取值范围为1-3的整数，m取值范围为5-15的整数。3.如权利要求1所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述无机填料为硅酸钠和硅酸钾中的一种。4.如权利要求1所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄维安，雷明，王晓强，李公让，邱正松，钟汉毅，王婧雯，王永超，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，德州大陆架石油工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。