一种水基钻屑用地聚物固化剂及其处理方法技术

本发明专利技术提供一种水基钻屑用地聚物固化剂及其处理方法，所述固化剂以质量分数记，包括以下组分：40

【技术实现步骤摘要】
一种水基钻屑用地聚物固化剂及其处理方法


[0001]本专利技术涉及一种处理固化剂及处理方法，具体的涉及一种水基泥浆钻屑的地聚物处理固化剂及方法，属于油气田钻井环境保护


技术介绍

[0002]为了满足在复杂地层条件中的抑制性、封堵性、润滑性和储层保护功能，钻井液成分比较复杂，常含有胺基类或铝基类抑制剂及降滤失剂、包被剂、润滑剂等成分。钻屑的处理比较困难，常规固化药剂难以达到良好的处理效果，固化产品强度不符合要求，没有实现资源化价值。
[0003]目前现有技术包括以下固化剂或固化方法：
[0004](1)一种用于钻井岩屑处理的固化剂及其应用(CN201610841841.4)：固化剂组成有水泥和冶金渣，其中水泥的占比为30
‑
70wt％。固化工艺流程为先去除钻井岩屑中的杂物，然后进行风干处理，再将固化剂加入钻井岩屑中搅拌均匀，再加水搅拌均匀，得到混合物浆料。装入模具成型固结后脱模养护得到高强度的固化体。缺点：应用水泥，且占比较高。
[0005](2)一种用于磺化钻井岩屑处理的固化剂及其应用(CN201810502291.2)：该固化剂以微晶白云母、钙基蒙脱石和粉煤灰为主要原料，辅以32.5#硅酸盐水泥、硫酸铝和界面调控剂混合而成；固化剂用于磺化钻井岩屑的固化处理。缺点：应用硅酸盐水泥。
[0006](3)钻井岩屑废弃物固化稳定化技术研究(应用化工.2017,(08)1545
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1548+1552)：通过“以废治废”的研究思路，在水泥作为固化剂的前提下，添加高炉渣，采用混料均匀设计的实验方法，研究水泥添加量、高炉渣添加量、岩屑添加量、水添加量等实验因素对固化体强度和浸出毒性的影响。缺点：未使用有效的化学添加剂降低岩屑毒性对环境的影响。
[0007](4)固化剂在油田废弃钻井液、岩屑中的研究(化工管理.2016,(20)176)：确立了以10％水泥，30％粉煤灰，2％氧化钙，2％XC
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I,3％XC
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II固化剂配方组成，对达13井岩屑固化处理效果好。岩屑经该固化剂处理后，其COD，pH、石油类指标达到固体废物排放要求，不产生二次污染。缺点：未对处理后的废物进行二次利用。
[0008]现有相关固化岩屑材料体系中一般能够包含工业废料，达到了一定程度的资源化利用，但没能完全使用工业废料作为主要固化剂材料，没有达到废物的充分再利用。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术技术问题，本专利技术的提供一种添加量低、固化效果好且适用性强的水基泥浆钻屑的处理固化剂，并提供一种固化处理方法。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种水基钻屑用地聚物固化剂，其特征在于以质量分数记，包括以下组分：
[0012]40
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50份粉碎后的钻屑、30
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40份矿渣、5
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10份硅灰、5
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10份水玻璃、5
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10份化学处理剂DH
‑
2。
[0013]优选的，所述化学处理剂DH
‑
2为多巴胺、环氧树脂，质量比为2：1。
[0014]优选的，所述矿渣和硅灰与钻屑的质量比为1：1，水的用量为40份
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50份。
[0015]进一步优选的，所述水为自来水。
[0016]优选的，所述多巴胺为聚多巴胺。
[0017]优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
[0018]优选的，所述水玻璃的模数为2.0，有效含量为75％。
[0019]优选的，所述矿渣的粒径为200
‑
300目，SiO2占40％
‑
45％，Al2O3占15％
‑
20％，CaO占40％
‑
45％。
[0020]优选的，所述硅灰粒径为200
‑
300目，SiO2含量占90％
‑
95％。
[0021]前述的一种水基钻屑用地聚物固化剂的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
[0022]预处理：通过搅拌装置将钻井液中的钻屑分离出来后，用岩石粉碎机粉碎，获得不大于10目的钻屑备处理；
[0023]将水玻璃和水在搅拌车内充分溶化，并冷却至常温后，将处理的钻屑和地聚合物材料矿渣与硅灰传至水泥搅拌车内，搅拌5分钟，再向其中加入化学处理剂DH
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2继续搅拌5分钟，形成浆体；
[0024]所述浆体用允许颗粒直径为2mm以上的单螺杆泵下入废弃井中，并在上层注入10～15m油井水泥塞进行封固。
[0025]本专利技术技术效果如下：
[0026]本专利技术涉及一种水基泥浆钻屑用地聚物处理固化剂及方法，根据地聚物材料的优势，即早期强度高、良好的耐久性和热稳定性，研发出一种以地聚合物材料矿渣、硅灰为主的固化原材料，并添加一种化学处理剂DH
‑
2，对钻屑中的重金属离子等进行更好的封固；并提出一种处理方法通过单螺杆泵把形成的浆体注入废弃井中，实现了废物在固井上的再利用。加强了安全性，减少了岩屑的污染。
[0027]本专利技术的处理固化剂中，矿渣、化学处理剂DH
‑
2为主要处理剂，利用工业废渣的特性，在水玻璃碱性条件的环境下，能够生成胶凝物质使粘土颗粒胶结，使粘土颗粒表面和颗粒接触点形成不可逆胶化，形成胶凝物质。多巴胺对高性能水基泥浆钻屑中的有机物、石油类、重金属等进行络合、沉淀及封固，使得胶凝物质更加的致密化。环氧树脂作为胶粘剂利用其良好粘接性能可使上述反应更快凝固。硅灰加快和激发多巴胺与硅灰中SiO2组分发生固化反应。
[0028]针对常含胺基类或铝基类抑制剂等外加剂的水基钻井液处理起来较困难的问题，本专利技术提出的处理固化剂和处理方法简单适用，固化之后得到的块体强度达到要求，且析出液检测含量达到排放一级要求。
[0029]本专利技术完全以工业废料为主要固化剂，将钻屑与地聚物材料混合搅拌并注于废弃井下胶结封固，减少了钻屑对环境的污染，并对废井回注，效果良好，达到废物的再利用。
[0030]相比现有技术，固化剂的主要成分不含硅酸盐水泥，达到了完全的“以废治废”，资源利用化程度更高，且环保性能达到达标；运用了比粉煤灰活性更高的矿渣，处理方法简单，且析出液pH达标。常温环境下8h的抗压强度就可以达到3.8MPa左右，近油井G级水泥要求的两倍。游离液含量少，COD、石油类、重金属、色度等，均达到了GB8978
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1996《国家污水综合排放标准》一级要求。
[0031]本专利技术主要用于油气田钻井环境保护，可以达到在保证固化产品无害化处理的同时，通过以废治废使钻屑资源化处理的目的，明显具有较好的应用和推广前景。
具体实施方式
[0032]为了更好的理解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步的解释。
[0033]实施例1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水基钻屑用地聚物固化剂，其特征在于以质量分数记，包括以下组分：40
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50份粉碎后的钻屑、30
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40份矿渣、5
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10份硅灰、5
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10份水玻璃、5
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10份化学处理剂DH
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2。2.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述化学处理剂DH
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2为多巴胺、环氧树脂，质量比为2：1。3.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述矿渣和硅灰与所述钻屑的质量比为1：1，还包括水，所述水的用量为40份
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50份。4.根据权利要求3所述的固化剂，其特征在于水为自来水。5.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述多巴胺为聚多巴胺。6.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。7.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述水玻璃的模数为2.0，有效含量为75％。8.根据权利要求1所述的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：李银婷，李双贵，方俊伟，于洋，易浩，贾晓斌，张俊，刘晓民，范胜，高伟，齐彪，耿云鹏，方静，沈青云，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，
类型：发明
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