环保型水基岩屑固化剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及环保型水基岩屑固化剂及其应用，属于油田固体废物环保治理技术领域，该固化剂由液体组分A和固体组分B组合而成，液体组分A为生物表面活性剂、生物酶和有机酸按质量比1:1:0.05～0.1复配，固体组分B为水泥与甲酸钙按质量比99:0.5～1混合；固化剂的应用方法主要分三步，依次为加入液体组分A、固液分离、加入固体组分B。本发明专利技术采用环境友好型材料，无二次污染，固化剂加入质量最大仅水基岩屑体积的3.1％，较现有固化剂加量减少明显，固化物浸出液达标，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
环保型水基岩屑固化剂及其应用
本专利技术属于油田固废处理
，特别是一种环保型水基岩屑固化剂及其在水基岩屑固化上的应用。
技术介绍
石油是重要的国民经济基础，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。大量实验结果及文献资料显示，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。文献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，分4～5次投入，搅拌均匀静止3～6天后pH≤7.5、总铬≤1.5mg/L、COD≤200mg/L、石油类≤10mg/L；文献CN102381778B公布了一种钻井废泥浆无害化处理的方法，需要在钻井废泥浆中加入占废泥浆总重量10％～40％的固化剂，该固化剂由50％～70％的凝固剂、10％～25％的吸附剂和15％～35％氧化钙经粉磨搅拌混合制成的，其中，所述凝固剂为硫铝酸盐水泥熟料细粉；所述吸附剂为石膏粉；文献CN106699036B公布了一种聚磺钻井液岩屑随钻治理固化剂及其制备方法和使用方法，其固化剂按重量份数计包括氧化破胶剂(双氧水、次氯酸钠、次氯酸钙、聚丙烯酰胺中一种)0.1份至1.0份、絮凝剂(三价铁盐)1.0份至2.2份、水泥(硅酸盐水泥)10份至30份、碱度调节剂(硫酸铝、氧化钙中一种)0.1份至3.5份、促凝剂(硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠中一种)0.5份至1.5、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐、二亚乙基三胺、乙二胺中一种)0.1份至0.6份和石膏(硫酸钙)0.1份至2.0份。文献CN109020462A公布了一种淤泥环保固化剂，按质量份数计，包括如下组分：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)，还包括：20～35份复合基料、15～30份复合固结成分。经分析对比发现，文献CN1150953C、CN106699036B中含有大量无机盐，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，长期采用高含盐水灌溉农田，会导致土壤板结，肥力下降，并使植物难以从土壤中吸收水分，最终导致土壤无法耕作，因此，固化剂中不建议再添加过多的无机盐；文献CN102381778B固化剂加量10％～40％，增量大，与当前要求废弃物减量化的要求不符，且添加时工作量繁杂，运输成本高；文献CN109020462A需要于23℃～28℃，养殖蚯蚓15～20天，收集蚯蚓粪作为原材料之一，组分复杂、固化剂制备程序复杂，不宜获得最佳配方，且采用发酵等作用原理，固化速度慢，不适用于水基岩屑固化工艺流程快速固化的需求。现有文献也报道了不少水基岩屑固化方法和药剂配方，经分析，主要为“脱水+固化”工艺，脱水环节主要采用氧化剂(双氧水、氯化铁、次氯酸钠、硫代硫酸钠等)、破稳剂(硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝铁等)、絮凝剂(聚丙烯酰胺、氧化钙)、pH调节剂(无机酸、无机碱等)等药剂，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，现有固化方法和固化剂主要存在以下问题：(1)药剂总量＞5％，降低水基岩屑中含水率的同时，也增加了总质量；(2)存在二次污染，为了加速、加强水基岩屑中的束缚水、结合水转化为自由水，添加了大量的无机盐，增加了新的环境污染风险。同时，钻井液中添加的聚丙烯酰胺及钻井液中残留的聚合物吸附大量水，固化剂加入前，固相仍含有＞70％的含水率，导致固化剂效果差或加量增大，成本增高。
技术实现思路
为解决上述至少一种问题，本专利技术提出了一种环保型水基岩屑固化剂，其能够有效解决固化剂加入前含水率高、固化剂加量大、固化剂二次污染等问题。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：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。所述生物表面活性剂为鼠李糖脂和棕榈基脂中的一种。所述生物酶为β-淀粉酶、酸性纤维素酶、糖苷酶、木糖醇酶和β-甘露聚糖酶中的至少一种，其优选方式为：以质量比计，所述生物酶为1:1:1的β-淀粉酶、酸性纤维素酶、β-甘露聚糖酶的混合物。所述有机酸为甲酸和乳酸中的一种。本专利技术还公开了一种环保型水基岩屑固化剂的应用，包括以下步骤：S1、按质量-体积百分比，具体的，是液体组分A的质量与水基岩屑的体积为比例，在水基岩屑中加入0.05％～0.1％液体组分A，混合均匀，静止8h～24h；S2、将S1中的产物进行固液分离；S3、按质量-体积百分比，具体的，是固体组分B的质量与水基岩屑的体积为比例，将第二步得到的固体产物中加入2％～3％的固体组分B，混合均匀，静止72h后得到水基岩屑固化物。所述步骤S1中，液体组分A在加入水基岩屑前，可采用1～10倍的水稀释，再按照S1所述的比例添加至水基岩屑中，采用这样的方式，主要是因为水基岩屑为固态或半固态，对于固态的水基岩屑，采用加水稀释后的液体组分A，更加容易与水基岩屑混匀。综上，本专利技术的有益效果是：(1)将固化剂分为液态A和固体组分B两种，分别添加，液体A通过将水基岩屑中聚合物、淀粉、纤维素等有机物分解、影响水基岩屑中粘土颗粒表面电荷等作用释放结合水、吸附水，起到破稳、脱水作用；固体B主要为水硬性无机胶凝材料，起固化作用，添加适量有机酸，有利于液体A中酶的反应酸性环境；液态A与水基岩屑为液—固混合，相对与常规固化剂或氧化、破稳、絮凝等药剂呈现的固—固混合，更容易混合均匀，加快药剂反应速度，提高固液分离效率，固体组分B仅针对固液分离后的固体，加量需求减少，且分开加入的反应条件更容易现场实施。(2)生物表面活性剂、生物酶等材料环境友好，降低了大量无机盐、常规表面活性剂、聚丙烯酰胺等导致二次污染的风险。(3)固化剂液态A中的生物酶是一种蛋白质，可以部分降解水基岩屑中聚合物包被剂(聚丙烯酸钾等)、降滤失剂(纤维素)等，增加水基岩屑脱水速率、效率，同时水基岩屑中含有大量的粘土，生物酶使粘土中大量存在的有机大分子联合生成一种中间反应酶，该物质被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型水基岩屑固化剂，其特征在于，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。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保型水基岩屑固化剂，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的岩屑固化剂，其特征在于，所述生物表面活性剂为鼠李糖脂和棕榈基脂中的一种。


3.根据权利要求1所述的岩屑固化剂，其特征在于，所述生物酶为β-淀粉酶、酸性纤维素酶、糖苷酶和β-甘露聚糖酶中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的岩屑固化剂，其特征在于，所述有机酸为甲酸和乳酸中的一种。


5.根据权利要求3所述的岩屑固化剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任家川，黄世东，王茂仁，刘宇程，
申请(专利权)人：四川颐千石油工程有限公司，西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51