CN106242404B - 一种以聚磺钻屑为原料的免烧砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以聚磺钻屑为原料的免烧砌块及其制备方法，以重量份计，制备该免烧砌块的组分包括：聚磺钻屑100重量份，固化剂(AHY‑1)5‑10重量份，增强剂(AHY‑2)8‑12重量份，水泥15‑20重量份，碎石6‑10重量份以及水2‑4重量份。本发明提供的以聚磺钻屑为原料的免烧砌块，具有以下优点：一方面解决了气田深井聚磺钻屑对生态环境影响大、填埋处理占地大等问题，并消除了环境隐患；另一方面实现了聚磺钻屑的资源化利用，制备的砌块可用于新井钻前工程修建污水沟、挡墙、临时设施基础及作为步行路路基等用途。

Description

一种以聚磺钻屑为原料的免烧砌块及其制备方法
技术领域
本发明属于油田开发技术领域，具体涉及一种以聚磺钻屑为原料的免烧砌块及其制备方法。
背景技术
随着我国浅层易开采油气量不断减少，向深层(井深5000m以上)难开采储层迈进。通常情况下，深层地层会伴随着高温高压，这就要求钻井液在高温条件下具有良好的流变性能。聚磺钻井液体系是将聚合物钻井液体系和磺化钻井液体系有效的结合而形成的一种单独的体系。聚磺钻井液体系，是在一般的水基钻井液体系中添加抗高温的磺化处理剂以满足钻井的基本要求，这些添加剂主要包括磺化酚醛树脂(SMP)、磺化褐煤(SMC)和磺化烤胶(SMK)等。由于聚磺钻井液兼具了聚合物钻井液和磺化钻井液的优点，因此在高温环境下，它仍然具有很好的流变性能，能够有效的携岩和稳定井壁。而且，相对于其它用于深井的钻井液体系，聚磺钻井液的成本也相对较低。
另一方面，聚磺钻井液作为现在国内钻深井超深井的一种主流钻井液体系，它对井场环境也会产生影响。聚磺钻井废弃物中含有磺化褐煤、磺化沥青以及磺化酚醛等处理剂，这些处理剂含有丰富的生色基团和助色基团，色度高(棕褐色-黑褐色，500-20000倍)，生物降解性差。同时，与浅井(井深2000m以下)钻井使用水基泥浆相比，聚磺泥浆悬浮物含量高、COD含量高(2000-160000mg/L)、pH值高，有急性生物毒性显示(微毒，EC50值19000mg/L)，对环境影响大，难处理。目前，对于深井聚磺废泥浆的处理，主要是采用部分回收法；对于未回收的废泥浆，是将其与聚磺钻屑一起固化处理后填埋。可见，常规的处理方法中，基本不对聚磺钻屑进行无害化处理，也没有进行回收利用。
具体地，聚磺钻屑的处理现状具有以下几方面的特点：(1)若要对深井聚磺钻屑无害化处理，药剂加量大，为浅井水基钻屑的3-5倍，环保达标处理成本高；(2)现有聚磺钻屑固化处理后填埋的处理方式，占用大量土地(每口井聚磺钻井废弃物填埋池需要1500-2000m2)，并需支出开挖填埋池及防渗等费用，还存在环保隐患；(3)聚磺钻屑被作为一种废弃物处理，没有进行资源化利用。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种以聚磺钻屑为原料的免烧砌块。
本发明的另一目的是提供上述免烧砌块的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种以聚磺钻屑为原料的免烧砌块，以重量份计，制备该免烧砌块的组分包括：
其中，所述固化剂AHY-1包括以下组分：硫酸钙15-30wt％，氯化镁10-20wt％，粉煤灰50-75wt％，各组分含量之和为100wt％；
所述增强剂AHY-2包括以下组分：水泥60-80wt％，石灰石粉10-20wt％，煅烧石膏10-20wt％，各组分含量之和为100wt％。
本发明提供的以聚磺钻屑为原料的免烧砌块，具有以下优点：一方面解决了气田深井聚磺钻屑对生态环境影响大、填埋处理占地大等问题，并消除了环境隐患；另一方面实现了聚磺钻屑的资源化利用，制备的砌块可用于新井钻前工程修建污水沟、挡墙、临时设施基础及作为步行路路基等用途。
在上述以聚磺钻屑为原料的免烧砌块中，在制备固化剂AHY-1和增强剂AHY-2时，无特殊要求，将相应组分混合均匀即可。
在上述以聚磺钻屑为原料的免烧砌块中，优选地，所述固化剂AHY-1的用量为7-9重量份；进一步优选为8重量份。
在上述以聚磺钻屑为原料的免烧砌块中，优选地，所述增强剂AHY-2的用量为9-10重量份，进一步优选为9重量份。
在上述以聚磺钻屑为原料的免烧砌块中，优选地，免烧砌块的组分中，所述水泥的用量为17-19重量份；进一步优选为18重量份。
在上述以聚磺钻屑为原料的免烧砌块中，优选地，所述碎石的用量为8-9重量份，碎石的粒度为40-60目。
在上述以聚磺钻屑为原料的免烧砌块中，优选地，所述水的用量为3重量份。
在上述以聚磺钻屑为原料的免烧砌块中，优选地，所述免烧砌块的浸出液的pH、COD、色度以及石油类的含量指标达到GB8978-1996一级要求，抗压强度达到10MPa以上。
在本发明的一种优选实施方式中，以重量份计，制备上述免烧砌块的组分包括：
其中，所述固化剂AHY-1包括以下组分：硫酸钙15-30wt％，氯化镁10-20wt％，粉煤灰50-75wt％，各组分含量之和为100wt％；
所述增强剂AHY-2包括以下组分：水泥60-80wt％，石灰石粉10-20wt％，煅烧石膏10-20wt％，各组分含量之和为100wt％。
为达到上述目的，本发明还提供了上述免烧砌块的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将聚磺钻屑和固化剂AHY-1混合均匀，继续搅拌一段时间后静置，得到混合物A；
(2)向所述混合物A中加入增强剂AHY-2并混合均匀，得到混合物B；
(3)先向所述混合物B中加入水泥并混合均匀，然后加入碎石并混合均匀，得到混合物C；或，
先向所述混合物B中加入碎石并混合均匀，然后加入水泥并混合均匀，得到混合物C；或，
向所述混合物B中加入水泥和碎石并混合均匀，得到混合物C；
(4)向所述混合物C中加入水并混合均匀，得到混合物D；
(5)继续搅拌一段时间后，将所述混合物D倒入免烧砌块的金属模具，经压实、静置、养护后，制得所述免烧砌块。
在上述免烧砌块的制备方法中，在将各种物料进行混合时，最好边加料边搅拌，以促进物料的混合。
在上述免烧砌块的制备方法中，所述混合均匀是指达到本领域一般技术人员认知的常规的均匀程度即可。
在上述免烧砌块的制备方法中，在步骤(2)-(5)中，物料在混合均匀后，最好能继续搅拌10-20min。
在上述免烧砌块的制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述搅拌的时间为10-60min；所述静置的时间为2-4小时。
在上述免烧砌块的制备方法中，优选地，在步骤(6)中，所述搅拌的时间为0.5-3h；优选为1h。
在上述免烧砌块的制备方法中，优选地，在步骤(6)中，所述养护的时间为10-20天；优选为15天。
在本发明的一种优选实施方式中，以聚磺钻屑为原料的免烧砌块的制备方法包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器的容器中，加入聚磺钻屑后开启搅拌器，边搅拌边加入固化剂，加完固化剂AHY-1后继续搅拌10-60min，然后静置2-4h，得到混合物A；
(2)搅拌下，向容器中加入增强剂，加完增强剂AHY-2后继续搅拌10-20min，得到混合物B；
(3)搅拌下，向容器中加入水泥，加完水泥后继续搅拌10-20min；然后向容器中加入粒径为40-60目的碎石，加完碎石后继续搅拌10-20min，得到混合物C；
(4)搅拌下，向容器中加入水，加完水后继续搅拌10-20min，得到混合物D；
(5)继续搅拌0.5-3h后，将所述混合物D(容器中的所有物料)倒入免烧砌块的金属模具，压实、静置，室温下养护10-20天后，得免烧砌块。
本发明提供的以聚磺钻屑为原料的免烧砌块及其制备方法具有以下几方面的优点：
优点1：无害化。以聚磺钻屑为原料制备的免烧砌块浸出液的pH、COD、色度、石油类等指标可达到GB8978-1996一级要求，环保达标，可实现无害化处理。
优点2：资源化利用。以聚磺钻屑为原料制备的免烧砌块抗压强度可达到10MPa以上，满足钻前工程施工使用建材标准要求，可用于新井钻前工程修建污水沟、挡墙、临时设施基础及作为步行路路基等用途。
优点3：节约了土地和处理费用。聚磺钻屑制备成免烧砌块后，钻井井场不需要再开挖填埋池进行传统的填埋处理，节约了土地，节省了聚磺钻屑无害化处理、填埋池开挖和防渗等费用。
优点4：节省了新井钻前工程费用。以聚磺钻屑为原料制备的免烧砌块用于新井钻前工程后，减少了需采购的条石和砖的量，节省了钻前工程费用。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
对实施例制得的免烧砌块的进行性能测试时采用以下标准：
1、免烧砌块浸出液的制备方法
按HJ557-2010《固体废弃物浸出毒性浸出方法水平振荡法》制备完全固化后的钻屑资源化产品(固化15日后)的浸出液。称取各取样点试块(粒径10mm-30mm)100g浸泡于1000mL水中，24h后分析浸出液污染物浓度。在浸出液实验中若取样块体积太大，须破碎至粒径10mm-30mm大小。
2、免烧砌块浸出液的检测方法
钻屑资源化产品浸出液相关指标的监测按《水和废水监测分析方法》标准等执行。分析项目为：pH、化学耗氧量(COD)、色度、石油类。pH值按照GB6920-1986《水质pH值的测定玻璃电极法》检测，COD按照GB11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》检测，石油类按照HJ637-2012《水质石油类和动植物油类的测定红外测油法》检测，色度按照GB11903-89《水质色度的测定稀释倍数法》检测。
3、免烧砌块的抗压强度检测方法
按照GBT2542-2012《砌墙砖试验方法》进行检测
4、免烧砌块的放射性检测
按照GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》进行检测。
备注：GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》规定如下：
1、建筑主体材料放射性比活度同时满足IRa≤1.0和Ir≤1.0时，其产销与使用范围不受限制；
2、对空心率≥25％的建筑主体材料，其放射性比活度同时满足IRa≤1.0和Ir≤1.3时，其产销与使用范围不受限制。
实施例1
本实施例提供了一种以聚磺钻屑为原料制备的免烧砌块，以重量份计，制备该免烧砌块的组分包括：
该免烧砌块的具体制备过程为：
(1)在1000mL搅拌器的样品杯中，加入500g聚磺钻屑后，开启搅拌器，边搅拌边加入固化剂AHY-1，继续搅拌，搅拌30min后，静置2h；
(2)在样品杯中的边搅拌边加入增强剂AHY-2，搅拌15min；
(3)在样品杯中的边搅拌边加入水泥，搅拌15min；
(4)在样品杯中的边搅拌边加入60目的碎石，搅拌15min；
(5)在样品杯中的边搅拌边加入水，搅拌15min；
(6)继续搅拌1h后，将样品杯中的物料倒入免烧砌块的金属模具，压实、静置，室温下养护15天后，得到免烧砌块产品。
对上述免烧砌块进行性能测试，测试结果见表1。
测试结果显示，免烧砌块浸出液的pH、色度、COD、石油类等指标均达到了GB8978-1996《综合污水排放标准》一级标准。建材指标达到了10Mpa以上。并且无放射性。
表1实施例1免烧砌块产品的性能测试数据
实施例2
本实施例提供了一种以聚磺钻屑为原料制备的免烧砌块，以重量份计，制备该免烧砌块的组分包括：
该免烧砌块的具体制备过程为：
(1)在1000mL搅拌器的样品杯中，加入500g聚磺钻屑后，开启搅拌器，边搅拌边加入固化剂AHY-1，继续搅拌，搅拌30min后，静置3h；
(2)在样品杯中的边搅拌边加入增强剂AHY-2，搅拌15min；
(3)在样品杯中的边搅拌边加入60目的碎石，搅拌15min；
(4)在样品杯中的边搅拌边加入水泥，搅拌15min；
(5)在样品杯中的边搅拌边加入水，搅拌15min；
(6)继续搅拌1h后，将样品杯中的物料倒入免烧砌块的金属模具，压实、静置，室温下养护15天后，得到免烧砌块产品。
对上述免烧砌块进行性能测试，测试结果见表2：
表2实施例2免烧砌块产品的性能测试数据
测试结果显示，免烧砌块浸出液的pH、色度、COD、石油类等指标均达到了GB8978-1996《综合污水排放标准》一级标准。建材指标达到了10Mpa以上。并且无放射性。
实施例3
本实施例提供了一种以聚磺钻屑为原料制备的免烧砌块，以重量份计，制备该免烧砌块的组分包括：
该免烧砌块的具体制备过程为：
(1)在1000mL搅拌器的样品杯中，加入500g聚磺钻屑后，开启搅拌器，边搅拌边加入固化剂AHY-1，继续搅拌，搅拌50min后，静置5h；
(2)在样品杯中的边搅拌边加入增强剂AHY-2，搅拌20min；
(3)在样品杯中的边搅拌边加入50目的碎石，搅拌20min；
(4)在样品杯中的边搅拌边加入水泥，搅拌20min；
(5)在样品杯中的边搅拌边加入水，搅拌20min；
(6)继续搅拌1h后，将样品杯中的物料倒入免烧砌块的金属模具，压实、静置，室温下养护15天后，得到免烧砌块产品。
对上述免烧砌块进行性能测试，测试结果见表3：
表3实施例3免烧砌块产品的性能测试数据
测试结果显示，免烧砌块浸出液的pH、色度、COD、石油类等指标均达到了GB8978-1996《综合污水排放标准》一级标准。建材指标达到了10Mpa以上。并且无放射性。
实施例4
本实施例提供了一种以聚磺钻屑为原料制备的免烧砌块，以重量份计，制备该免烧砌块的组分包括：
该免烧砌块的具体制备过程为：
(1)在1000mL搅拌器的样品杯中，加入500g聚磺钻屑后，开启搅拌器，边搅拌边加入固化剂AHY-1，继续搅拌，搅拌60min后，静置4h；
(2)在样品杯中的边搅拌边加入增强剂AHY-2，搅拌10min；
(3)在样品杯中的边搅拌边加入水泥，搅拌10min；
(4)在样品杯中的边搅拌边加入40目的碎石，搅拌10min；
(5)在样品杯中的边搅拌边加入水，搅拌10min；
(6)继续搅拌2h后，将样品杯中的物料倒入免烧砌块的金属模具，压实、静置，室温下养护20天后，得到免烧砌块产品。
对上述免烧砌块进行性能测试，测试结果见表4：
表4实施例4免烧砌块产品的性能测试数据
测试结果显示，免烧砌块浸出液的pH、色度、COD、石油类等指标均达到了GB8978-1996《综合污水排放标准》一级标准。建材指标达到了10Mpa以上。并且无放射性。

Claims (12)

1.一种以聚磺钻屑为原料的免烧砌块，以重量份计，制备该免烧砌块的组分包括：
其中，所述固化剂AHY-1包括以下组分：硫酸钙15-30wt％，氯化镁10-20wt％，粉煤灰50-75wt％，各组分含量之和为100wt％；
所述增强剂AHY-2包括以下组分：水泥60-80wt％，石灰石粉10-20wt％，煅烧石膏10-20wt％，各组分含量之和为100wt％。
2.根据权利要求1所述的免烧砌块，其中，所述固化剂AHY-1的用量为7-9重量份。
3.根据权利要求1所述的免烧砌块，其中，所述增强剂AHY-2的用量为9-10重量份。
4.根据权利要求1所述的免烧砌块，其中，免烧砌块的组分中，所述水泥的用量为17-19重量份。
5.根据权利要求1所述的免烧砌块，其中，所述碎石的用量为8-9重量份，碎石的粒度为40-60目。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的免烧砌块，其中，所述免烧砌块的浸出液的pH、COD、色度以及石油类的含量指标达到GB8978-1996一级要求，抗压强度达到10MPa以上。
7.权利要求1-6任意一项所述的以聚磺钻屑为原料的免烧砌块的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将聚磺钻屑和固化剂AHY-1混合均匀，继续搅拌一段时间后静置，得到混合物A；
(2)向所述混合物A中加入增强剂AHY-2并混合均匀，得到混合物B；
(3)先向所述混合物B中加入水泥并混合均匀，然后加入碎石并混合均匀，得到混合物C；或，
先向所述混合物B中加入碎石并混合均匀，然后加入水泥并混合均匀，得到混合物C；或，
向所述混合物B中加入水泥和碎石并混合均匀，得到混合物C；
(4)向所述混合物C中加入水并混合均匀，得到混合物D；
(5)继续搅拌一段时间后，将所述混合物D倒入免烧砌块的金属模具，经压实、静置、养护后，制得所述免烧砌块。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述搅拌的时间为10-60min；所述静置的时间为2-4小时。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在步骤(5)中，所述搅拌的时间为0.5-3h。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，在步骤(5)中，所述搅拌的时间为1h。
11.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述养护的时间为10-20天。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述养护的时间为15天。
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