CN103240261B - 一种利用钻井废液制备无害化岩屑的方法及岩屑的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用钻井废液制备无害化岩屑的方法及岩屑的应用，是通过分离、消油沉降、氧化沉降、氧化吸附四个步骤，钻井废液得到了无害化处理，从钻井废液中能分离出无害化岩屑，其余的就是能达到工业用水标准的水。再通过无害化技术处理后的无害化岩屑作为主料制备干混砂浆。本发明不仅解决了以往石油钻井企业将有害混合废弃物挖坑填埋，破坏土地，污染环境，浪费资源的现象。而且，为石油钻井企业开辟了实施无害化综合治理和废弃混合资源回收再利用，并促进石油钻井企业发展循环经济实现创收的先河，符合国家十二五期间节能减排综合利用战略规划的要求。经济效益可观，市场应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及建筑、装饰工程业等材料应用领域，具体涉及一种钻井岩屑岩浆、油泥，废水残渣等混合废弃物。采用无害化处理技术制备方法，将其制作成一种环保型多用途的干混砂浆。
背景技术
在石油企业钻井生产过程中，因钻井作业中会加入一部分钻井液和化学添加剂等物质，所以油田钻井生产作业时，会产生排放大量的钻井岩屑岩浆、油泥、废水废渣等混合废弃物质。而这些混合废弃物中，含有的化学成分和原油成分，如不及时加以无害化处理直接挖坑填埋。一旦出现渗漏，会造成土地、地下水源和周边河流的污染。更为严重的还会辐射影响到周边居民的生存环境。
多年以来，在陆地石油钻井施工过程中，石油钻井企业排放的废水(含钻井液、添加剂、水)、岩浆(含油泥浆、水)、废渣(岩屑)统称“钻井混合废弃物”。由于其中含有石油、氯离子、重金属，因而对土地、水域等周围环境会造成严重污染。为了解决上述污染问题，一方面石油钻井企业通常在钻井施工前，预先在井场附近挖出一个排污坑，在钻井施工完毕后，将钻井施工过程中产生的“钻井混合废弃物”实施填埋固化处理；另一方面采取集中高温焚烧的方法实施处理；综上做法；其一、填埋方法无法达到环保无害化治理的指标要求。其主要原因；下雨会导致渗漏，造成二次污染。其二、建设高温焚烧厂投资大，二次污染潜在风险大。其主要原因；集中钻井混合废弃物的运输过程中，容易产生二次污染，高温焚烧造成大气污染。上述做法不仅给石油钻井企业造成了大量的人力、物力和财力的支出。而且，无法从根本上实现环保指标的要求。同时，“钻井混合废弃物”中的可利用资源(钻井岩屑、岩浆)无法得到综合回收与再利用，造成资源浪费。
石油钻井企业为解决钻井混合废弃物的污染问题，每年投入大量的资金，由于上述处理方法处理成本高，又很难从根本上解决钻井岩屑岩浆混合物质的无害化问题。所以潜在的二次污染，已经严重的影响到油田钻井企业的发展。每年因环保验收不达标所支付的罚款，严重的阻碍了企业的发展和竞争力。而本次发明，不仅可以从根本上解决和处理钻井岩屑岩浆混合废弃物排放的污染问题，而且可实现无害化处理和回收再利用。在推动油田钻井企业提升无害化处理技术手段的同时，为促进企业可持续发展，实现资源再生利用和循环经济创收起到推动作用。
发明内容
本发明的目的，是提供一种利用钻井有害混合废弃物制作的无害化环保型、多用途的干混砂浆的方法。是利用石油钻井开采过程中，产生的钻井混合废弃物中的有害岩屑岩浆废渣无害化后为原料，解决了在石油钻井企业在规模性开采时，对环境、土壤和水源造成的污染问题。实现了石油钻井过程中无害化治理、变废为宝、回收利用、节约减排和促进石油钻井企业发展循环经济与创收。
一种钻井废液制备无害化岩屑的方法，是通过以下步骤完成的：
一、分离
向钻井废液中加入配伍好的质量百分比为0.17％的分离剂，搅拌均匀，密封放置6～8小时，对油泥混合物，油水混合物进行破乳，驱油，萃取，使原油从油泥混合物中游离出来至表层后将原油回收，经过以上处理后，对剩余物质进行化验，原油含量降至3％，剩余物质主要为岩屑、泥砂、废水以及悬浮有机物构成；
二、消油沉降
将配伍好的质量百分比为0.331％的消油沉降剂加入步骤一的剩余物质搅拌均匀，放置约为4～6小时，消油沉降剂使钻井废液中的原油迅速乳化形成水包油型离子，降低废液中原油浓度，增大油离子表面积，有利于油的蒸发，生物降解和光氧化作用，加速原油自然净化消散过程，能使油浓度再降低1％，消油沉降剂中含有大量链状、环状结构的亲水基团，絮凝效果好，使钻井废液中悬浮的有机物颗粒迅速絮凝沉降，使固相物与水进一步分离沉降；
三、氧化沉降
将配伍好的质量百分比为0.205％的氧化吸附剂加入步骤二制备的物质中搅拌均匀，密封放置3～5小时，氧化吸附剂中氧化剂，能使其中的六价铬、镉离子氧化，形成无害化的金属化合物，又能使溶于水中的阴离子有机污染物变成无害化的稳定的化合物，经测定，其浓度已降至国家环保标准范围，同时也调节了废液的PH值，由11降至7～8，吸附剂可吸附无害化的金属离子化合物及无害化的有机化合物，使其变为固相体沉降，通过这一步骤，明显效果为废液变为清晰可现的固、液两相；
四、氧化吸附
向步骤三完成后的物质中加入配伍好的质量百分比为2.64％的絮凝固化剂搅拌均匀，放置2～4小时，可吸附水中的无害化金属化合物及有机化合物，进一步形成立体架构无害化固态物质沉降；
经过以上四个步骤，钻井废液得到了无害化处理，从钻井废液中能分离出无害化岩屑，其余的就是能达到工业用水标准的水，得到的物质再经过简单的沉淀、抽水、自然风干，所剩的≤1.5mm岩屑沉淀物颗粒为无害化岩屑，水为工业用水。
所述分离剂是质量百分比为0.06％聚磷氯化铝(PPAC)、0.08％聚磷硫化铁(PFPC)和0.03％壳聚糖的混合物。
聚磷氯化铝：能提供带负电荷的络合离子吸附废浆中的带正电荷的有害胶体微粒，中和其电荷、极具吸附能力。
聚磷硫化铁：能提供带正电荷的络合离子吸附废浆中的带负电荷的有害胶体微粒，中和其电荷、极具吸附能力。
壳聚糖：吸附废浆中的微小颗粒、聚集沉降。
所述消油沉降剂是质量百分比为0.1％油酸、0.05％硫酸钾、0.16％丙烯酰胺和0.001％生物诱变菌株YY-2的混合物。
油酸：是油脂的水解剂，能使废浆中的原油进行水解。
硫酸钾与丙烯酰胺互相作用、调整吸水剖面能使废浆中的有机物离子聚合成高粘度聚合物沉降。
微生物菌株YY-2：能使原油在自然条件下快速降解，降低废浆中的原油浓度。
所述氧化吸附剂是质量百分比为0.05％(H2O2+Fe2+)、0.15％次氯酸钠和0.005％活性炭的混合物。
H2O2+Fe2+(芬顿试剂)与废浆中的对苯二酚等有害物质发生氧化反应、去除COD达71.6％。
所述絮凝固化剂是质量百分比为1.5％水泥、1％石灰、0.08％聚丙烯酰胺凝胶体和0.06％环氧乙烷的混合物。
环氧乙烷：与废浆中的有机化合物包含原油中长链成分发生开环加成反应，长链变短链易降解。
聚丙烯酰胺凝胶体与次氯酸钠共同发生作用与废液中有害的铬离子、镉离子发生反应使其变成稳定的无毒化合物。
水泥、石灰、炉渣起固化吸附干燥作用。
通过无害化技术处理后的钻井混合废弃物已符合干混砂浆的制作要求。钻进废液的各项指标符合环保排放标准。以上各试剂经反复试验表明，无二次污染，效果好、成本低、性能高。
经过无害化处理后的钻井岩浆制备出的无害化岩屑作为主料可以制备干混砂浆，干混砂浆的应用领域有很多，根据其应用的不同，干混砂浆的依次分为以下种类：
一种含有无害化岩屑的砌筑干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑68％、水泥：32.5R#10％、中砂20％、纤维素醚0.4％、淀粉醚0.4％、触变润滑剂0.4％。、砂浆消泡剂0.59％、砂浆憎水剂0.04％、沙浆缓凝剂0.08％、砂浆疏水剂0.05％、超塑化剂0.04。
一种含有无害化岩屑的内墙干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑72％、水泥：32.5R#11％、中砂15％、纤维素醚0.4％、淀粉醚0.4％、触变润滑剂0.6％。、砂浆消泡剂0.38％、砂浆憎水剂0.08％、沙浆缓凝剂0.06％、砂浆疏水剂0.05％、超塑化剂0.03％。
一种含有无害化岩屑的外墙干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑67％、水泥：32.5R#13％、中砂18％、纤维素醚0.3％、淀粉醚0.45％、触变润滑剂0.7％。、砂浆消泡剂0.35％、砂浆憎水剂0.06％、沙浆缓凝剂0.06％、砂浆疏水剂0.03％、超塑化剂0.05％。
一种含有无害化岩屑的地面干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑73％、水泥：32.5R#10％、中砂15％、纤维素醚0.45％、淀粉醚0.37％、触变润滑剂0.5％、砂浆消泡剂0.4％、砂浆憎水剂0.08％、沙浆缓凝剂0.07％、砂浆疏水剂0.04％、超塑化剂0.09％。
一种含有无害化岩屑的防水型干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑70％、水泥：32.5R#14％、中砂14％、纤维素醚0.42％、淀粉醚0.35％、触变润滑剂0.38％、砂浆消泡剂0.41％、砂浆憎水剂0.32％、沙浆缓凝剂0.04％、砂浆疏水剂0.03％、超塑化剂0.05％。
所述主料是：无害化岩屑。
所述集料是：中砂。
所述外加剂有：水泥、纤维素醚、淀粉醚、触变润滑剂、砂浆消泡剂、砂浆憎水剂、砂浆缓凝剂、砂浆疏水剂、超塑化剂等。
工艺流程：原材料进入加料机→高速混合机→成品输送机→进入料仓→全自动电脑计量包装机→检验留样→验收入库→销售。
上述制备干混砂浆的工艺为常规的制备砂浆工艺。
本次发明开辟了钻井混合废弃物无害化回收再利用的先例，其采取的无害化技术方法，可直接生产出环保型、多功能用途的干混砂浆。
具体优势如下：
原料成本优势；钻井岩屑岩浆，是一种渣、水、泥浆、油混合形态。其中，岩屑是以薇颗粒状，岩浆是以粉末状混合其中。基于岩屑岩浆的混合物的特点，经过前期无害化处理后，将其制作成环保型多功能用途的干混砂浆。这种方法的优势与传统制作方法的区别在于制作成本低，工艺简单。首先，原材料是废物利用，来源不仅无需支付费用，而且还可获得环保补贴，可大幅度地降低生产成本。
生产工艺优势；传统的干混砂浆在取料过程中，所使用的石料大部分要进行二次加工、破碎、研磨；而相比之下本次发明，取料经过无害化处理后的岩屑岩浆，无需进行二次加工、破碎、研磨。生产工艺简单，生产作业成本低，有利于自动化施工机具的应用，大幅度地提高了自动化技术手段和生产效率。
产品优势：产品品质稳定可靠优势；发明产品强度高、和易性好，使用便捷。可以满足不同功能和性能工程材料需求，有利于提高工程质量。
产品多用途优势：有利广泛应用建筑、装饰工程中的墙体、地面、楼顶屋面的修补工程中。其防水、防渗漏和高强度多用途的优势。不仅可减少劳动强度、提高工作效率，而且可大幅度地提升建筑、装饰施工的工程质量和装饰效果。
产品适应性强的优势：本次发明以良好的和易性，可广泛应用在各种类型墙体材料和新型墙体材料建筑中，具有较强和广泛的适应性，有利于市场推广应用与普及
环保优势：本次发明突出了环保特点，以无害化无污染的优势，有利于堆放、运输和储存。因其，经过了无害化处理后的最终产品，在使用过程中不会对周边和施工环境造成污染。所以，本次发明符合国家十二五规划可持续发展的需求，符合环保政策的支持范畴，有利于进行市场推广普及。
使用便捷优势：以袋装或散装的形式运至工地，随取随用，加水15％左右，搅拌5--6分钟即可使用，搅拌后5h内可使用。
保质期优势：具有四个月的保质期，强度无明显变化。
应用广泛的优势：本次发明的多用途环保型干粉砂浆，在建筑业中以薄层、粘结、衬垫、防护发挥着重要的作用，在装修工程中应用极为广泛。
资源综合利用优势：本次发明不仅解决了以往石油钻井企业将有害混合废弃物挖坑填埋，破坏土地，污染环境，浪费资源的现象。而且，为石油钻井企业开辟了实施无害化综合治理和废弃混合资源回收再利用，并促进石油钻井企业发展循环经济实现创收的先河，符合国家十二五期间节能减排综合利用战略规划的要求。经济效益可观，市场应用前景广阔。
具体实施方式：
首先有害钻井岩屑岩浆混合废弃物进行无害化处理后制备无害化岩屑，该方法是通过以下步骤完成的：
一、分离
向钻井废液中加入配伍好的质量百分比为0.17％的分离剂，搅拌均匀，搅拌均匀，密封放置6～8小时，对油泥混合物，油水混合物进行破乳，驱油，萃取，使原油从油泥混合物中游离出来至表层后将原油回收，经过以上处理后，对剩余物质进行化验，原油含量降至3％，剩余物质主要为岩屑、泥砂、废水以及悬浮有机物构成；
二、消油沉降
将配伍好的质量百分比为0.205％的氧化吸附剂加入步骤二制备的物质中搅拌均匀，放置约为4～6小时，消油沉降剂使钻井废液中的原油迅速乳化形成水包油型离子，降低废液中原油浓度，增大油离子表面积，有利于油的蒸发，生物降解和光氧化作用，加速原油自然净化消散过程，能使油浓度再降低1％，消油沉降剂中含有大量链状、环状结构的亲水基团，絮凝效果好，使钻井废液中悬浮的有机物颗粒迅速絮凝沉降，使固相物与水进一步分离沉降；
三、氧化沉降
将配伍好的质量百分比为0.205％的氧化吸附剂加入步骤二制备的物质中搅拌均匀，密封放置3～5小时，氧化吸附剂中氧化剂，能使其中的六价铬、镉离子氧化，形成无害化的金属化合物，又能使溶于水中的阴离子有机污染物变成无害化的稳定的化合物，经测定，其浓度已降至国家环保标准范围，同时也调节了废液的PH值，由11降至7～8，吸附剂可吸附无害化的金属离子化合物及无害化的有机化合物，使其变为固相体沉降，通过这一步骤，明显效果为废液变为清晰可现的固、液两相；
四、氧化吸附
向步骤三完成后的物质中加入配伍好的质量百分比为2.64％的絮凝固化剂搅拌均匀，放置2～4小时，可吸附水中的无害化金属化合物及有机化合物，进一步形成立体架构无害化固态物质沉降；
经过以上四个步骤，钻井废液得到了无害化处理，得到的物质再经过简单的沉淀、抽水、自然风干，所剩的≤1.5mm岩屑沉淀物颗粒为无害化岩屑，水为工业用水，通过以上方法可以从1350公斤的钻井废液中能分离出100公斤的无害化岩屑，其余的就是能达到工业用水标准的水。
经过无害化处理后的钻井岩浆制备出的无害化岩屑和无害化泥浆作为主料可以制备干混砂浆，干混砂浆的应用领域有很多，根据其应用的不同，干混砂浆的依次分为以下种类：
一种含有无害化岩屑的砌筑干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑68％、水泥：32.5R#10％、中砂20％、纤维素醚0.4％、淀粉醚0.4％、触变润滑剂0.4％。、砂浆消泡剂0.59％、砂浆憎水剂0.04％、沙浆缓凝剂0.08％、砂浆疏水剂0.05％、超塑化剂0.04。
一种含有无害化岩屑的内墙干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑72％、水泥：32.5R#11％、中砂15％、纤维素醚0.4％、淀粉醚0.4％、触变润滑剂0.6％。、砂浆消泡剂0.38％、砂浆憎水剂0.08％、沙浆缓凝剂0.06％、砂浆疏水剂0.05％、超塑化剂0.03％。
一种利用无害化钻井岩屑岩浆制备的外墙干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑67％、水泥：32.5R#13％、中砂18％、纤维素醚0.3％、淀粉醚0.45％、触变润滑剂0.7％。、砂浆消泡剂0.35％、砂浆憎水剂0.06％、沙浆缓凝剂0.06％、砂浆疏水剂0.03％、超塑化剂0.05％。
一种利用无害化钻井岩屑岩浆制备的地面干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑73％、水泥：32.5R#10％、中砂15％、纤维素醚0.45％、淀粉醚0.37％、触变润滑剂0.5％、砂浆消泡剂0.4％、砂浆憎水剂0.08％、沙浆缓凝剂0.07％、砂浆疏水剂0.04％、超塑化剂0.09％。
一种利用无害化钻井岩屑岩浆制备的防水型干混砂浆，其配方根据由以下原料按重量百分比制成：无害化岩屑70％、水泥：32.5R#14％、中砂14％、纤维素醚0.42％、淀粉醚0.35％、触变润滑剂0.38％、砂浆消泡剂0.41％、砂浆憎水剂0.32％、沙浆缓凝剂0.04％、砂浆疏水剂0.03％、超塑化剂0.05％。
Claims (10)
1.一种钻井废液制备无害化岩屑的方法，其特征在于：是通过以下步骤完成的，
一、分离
向钻井废液中加入配伍好的质量百分比为0.17％的分离剂，搅拌均匀，密封放置6～8小时，对油泥混合物，油水混合物进行破乳，驱油，萃取，使原油从油泥混合物中游离出来至表层后将原油回收，经过以上处理后，对剩余物质进行化验，原油含量降至3％，剩余物质主要为岩屑、泥砂、废水以及悬浮有机物构成；
二、消油沉降
将配伍好的质量百分比为0.331％的消油沉降剂加入步骤一的剩余物质搅拌均匀，放置4～6小时，使油浓度再降低1％，使钻井废液中悬浮的有机物颗粒迅速絮凝沉降，使固相物与水进一步分离沉降；
三、氧化沉降
将配伍好的质量百分比为0.205％的氧化吸附剂加入步骤二制备的物质中搅拌均匀，密封放置3～5小时，废液的PH值由11降至7～8，使废液中的固相体沉降，然后测定该物质的浓度已降至国家环保标准范围，通过这一步骤，废液变为清晰可现的固、液两相；
四、氧化吸附
向步骤三完成后的物质中加入配伍好的质量百分比为2.64％的絮凝固化剂搅拌均匀，放置2～4小时，进一步形成立体架构无害化固态物质沉降；
经过以上四个步骤，钻井废液得到了无害化处理，得到的物质再经过简单的沉淀、抽水、自然风干，所剩的≤1.5mm岩屑沉淀物颗粒为无害化岩屑，水为工业用水。
2.根据权利要求1所述的一种钻井废液制备无害化岩屑的方法，其特征在于：所述分离剂是质量百分比为0.06％聚磷氯化铝、0.08％聚磷硫化铁和0.03％壳聚糖的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种钻井废液制备无害化岩屑的方法，其特征在于：所述消油沉降剂是质量百分比为0.1％油酸、0.05％硫酸钾、0.16％丙烯酰胺和0.001％生物诱变菌株YY～2的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种钻井废液制备无害化岩屑的方法，其特征在于：所述氧化吸附剂是质量百分比为0.05％芬顿试剂、0.15％次氯酸钠和0.005％活性炭的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种钻井废液制备无害化岩屑的方法，其特征在于：所述絮凝固化剂是质量百分比为1.5％水泥、1％石灰、0.08％聚丙烯酰胺凝胶体和0.06％环氧乙烷的混合物。
6.一种含有无害化岩屑的砌筑干混砂浆，所述无害化岩屑采用权利要求1所述的方法制备，其特征在于：其配方根据由以下原料按重量百分比制成，无害化岩屑68％、水泥：32.5R#10％、中砂20％、纤维素醚0.4％、淀粉醚0.4％、触变润滑剂0.4％、砂浆消泡剂0.59％、砂浆憎水剂0.04％、沙浆缓凝剂0.08％、砂浆疏水剂0.05％、超塑化剂0.04。
7.一种含有无害化岩屑的内墙干混砂浆，所述无害化岩屑采用权利要求1所述的方法制备，其特征在于：其配方根据由以下原料按重量百分比制成，无害化岩屑72％、水泥：32.5R#11％、中砂15％、纤维素醚0.4％、淀粉醚0.4％、触变润滑剂0.6％、砂浆消泡剂0.38％、砂浆憎水剂0.08％、沙浆缓凝剂0.06％、砂浆疏水剂0.05％、超塑化剂0.03％。
8.一种含有无害化岩屑的外墙干混砂浆，所述无害化岩屑采用权利要求1所述的方法制备，其特征在于：其配方根据由以下原料按重量百分比制成，无害化岩屑67％、水泥：32.5R#13％、中砂18％、纤维素醚0.3％、淀粉醚0.45％、触变润滑剂0.7％、砂浆消泡剂0.35％、砂浆憎水剂0.06％、沙浆缓凝剂0.06％、砂浆疏水剂0.03％、超塑化剂0.05％。
9.一种含有无害化岩屑的地面干混砂浆，所述无害化岩屑采用权利要求1所述的方法制备，其特征在于：其配方根据由以下原料按重量百分比制成，无害化岩屑73％、水泥：32.5R#10％、中砂15％、纤维素醚0.45％、淀粉醚0.37％、触变润滑剂0.5％、砂浆消泡剂0.4％、砂浆憎水剂0.08％、沙浆缓凝剂0.07％、砂浆疏水剂0.04％、超塑化剂0.09％。
10.一种含有无害化岩屑的防水型干混砂浆，所述无害化岩屑采用权利要求1所述的方法制备，其特征在于：其配方根据由以下原料按重量百分比制成，无害化岩屑70％、水泥：32.5R#14％、中砂14％、纤维素醚0.42％、淀粉醚0.35％、触变润滑剂0.38％、砂浆消泡剂0.41％、砂浆憎水剂0.32％、沙浆缓凝剂0.04％、砂浆疏水剂0.03％、超塑化剂0.05％。
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