CN110184106A - 油基钻屑灰渣资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油基钻屑灰渣资源化利用方法。将油基钻屑灰渣、复合粘结剂、助燃剂和燃尽助剂机械混合均匀，加水混匀并于成型机中获得成型日常生活燃料。本发明针对油基钻屑灰渣无粘结性的特点，采用添加部分粘结剂的方法，可以有效地将油基钻屑灰渣压缩成型；由于油基钻屑灰渣中一般碱金属、碱土金属、有色轻金属、二氧化硅等含量都较高，在高温受热作用下会发生复杂的物理化学反应，导致油基钻屑灰渣以完全燃烧,而添加以镁盐或氧化镁燃尽助剂后，通过与油基钻屑灰渣中无机物质的相互作用，可有效提高油基钻屑灰渣的燃烧效率。

Description

油基钻屑灰渣资源化利用方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种油基钻屑灰渣资源化利用方法。
背景技术
重庆涪陵江汉油田公司在油气田勘探和开采的钻井过程中，需注入钻井液以润滑、冷却钻头，造壁防漏，并携带岩石碎屑返回地面。根据分散介质的不同，钻井液可分为水基、合成基和油基三类，以应对不同的钻井深度和地质条件。油基钻井液可以减少岩屑脱落、产生更少钻屑，因此在钻孔时有更广泛的应用，目前国内的绝大多数页岩气井采用油基钻井液，但是它带来的环境影响相对较大，由此产生了油基钻井液与岩石碎屑粘连而成的固体废弃物，即油基钻屑。
油基钻屑主要由基础油、岩石颗粒和几十种有机或无机添加剂组成，具有毒性(T，Toxicity)，在其产生、堆放、运输和处理过程中均有可能对当地生态环境和人类健康造成危害，是《国家危险废物名录》(2016版)新增的危险废物(HW08，072-00l-08)。
油基钻屑经过重庆涪陵江汉油田公司加热去油处理后得到的灰渣如果无法妥善处置，依旧会带来很大的污染与困难。本发明采用的油基钻屑灰渣中可燃组分含量接近40％，热值可达10MJ/kg。
燃料成型是将各种原本松散、无定形的原料,通过机械加压的方法,压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料。压缩成型燃料具有体积小、密度大、储运方便、热值高、燃烧稳定等优点。针对各种生物质原料的压缩成型，已有广泛的研究，但针对油基钻屑的灰渣，则未见相关的压缩成型报导。
发明内容
本发明目的在于提供一种油基钻屑灰渣资源化利用方法，将油基钻屑灰渣压缩制备可用于日常生活燃料的成型燃料的方法。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
油基钻屑灰渣资源化利用方法，包括以下步骤：
将油基钻屑灰渣、复合粘结剂、助燃剂和燃尽助剂机械混合均匀，加水混匀并于成型机中获得成型日常生活燃料；
其中，上述原料按重量分数计如下：
油基钻屑灰渣40-65份；复合粘结剂20-30份；燃尽助剂1-10份；水10-20份。
按上述方案，所述油基钻屑灰渣是油气田勘探和开采过程中由钻头采出并收集的油基钻屑经加热去油处理后得到的灰渣；包括以下步骤：
将油基钻屑置于管式炉中，通入氮气将空气排空，以10℃/min升温速率升至400℃，保持1h，待其自然冷却后取出。
按上述方案，所述油基钻屑灰渣含油率低于0.2wt％。各元素组分含量详见表1，2。
按上述方案，所述复合粘结按以下方式制备而来：
将70-80份淀粉、5-10份添加剂、1-2份高锰酸钾，5-10份NaOH，5-10份四硼酸钠混合获得复合粘结剂；所述添加剂为羟丙基甲基纤维素或羧甲基纤维素或其混合。
按上述方案，所述助燃剂为镁盐或镁的氧化物。
按上述方案，所述燃尽助剂为乙酸镁、碳酸镁或者氧化镁。
按上述方案，所述成型机为活塞冲压式或螺旋挤压式成型机。
本发明的有益效果为：
本发明针对油基钻屑灰渣无粘结性的特点，采用添加部分粘结剂的方法，可以有效地将油基钻屑灰渣压缩成型；由于油基钻屑灰渣中一般碱金属、碱土金属、有色轻金属、二氧化硅等含量都较高，在高温受热作用下会发生复杂的物理化学反应，导致油基钻屑灰渣以完全燃烧,而添加以镁盐或氧化镁燃尽助剂后，通过与油基钻屑灰渣中无机物质的相互作用，可有效提高油基钻屑灰渣的燃烧效率。此外，借助于油基钻屑灰渣中的无机矿物元素，通过该方法制备获得的成型油基钻屑灰渣成型燃料，机械性能良好，回炉再燃燃尽效率高，且燃烧灰渣可保持原始的颗粒形状。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。下述实施例中的百分含量如无特殊说明均为质量百分含量。
实施例1
以重庆涪陵江汉油田公司某钻井平台在油气田勘探和开采的钻井过程中产生的油基钻屑灰渣为原料，该油基钻屑灰渣含有以下元素C 24.02％、H 3.21％、N 0.03％、S4.09％、，热值10.5MJ/kg。
将70份淀粉、10份羧甲基纤维素，1份高锰酸钾，10份NaOH，9份四硼酸钠进行机械混合获得复合粘结剂；将60份油基钻屑灰渣、22.5份复合粘结剂、2.5份乙酸镁、15份水进行机械混合，而后送入活塞冲压式成型机在常温下以压力压制成直径20mm、长度50mm的圆柱中空状成型燃料。
将成型燃料干燥后，采用电子万能试验机测试其剪切力为45.2N，将该飞灰与马夫炉中600℃灰化后，残渣能保持原始形状，测定其剪切力为2.1N。
实施例2
以重庆涪陵江汉油田公司某钻井平台在油气田勘探和开采的钻井过程中产生的油基钻屑灰渣为原料，该油基钻屑灰渣含有以下元素C 23.35％、H 2.85％、N 0.05％、S3.84％，热值10.2MJ/kg。
将75份淀粉、10份羧甲基纤维素，2份高锰酸钾，9份NaOH，4份四硼酸钠进行机械混合获得复合粘结剂；将65份油基钻屑灰渣、20份复合粘结剂、5份乙酸镁、10份水进行机械混合，而后送入活塞冲压式成型机在常温下以压力压制成直径20mm、长度50mm的圆柱中空状成型燃料。
将成型燃料干燥后,采用电子万能试验机测试其剪切力为41.3N,将该飞灰与马弗炉中600℃灰化后,残渣能保持原始形状,测定其剪切力为1.8N。
实施例3
以重庆涪陵江汉油田公司某钻井平台在油气田勘探和开采的钻井过程中产生的油基钻屑灰渣为原料，该油基钻屑灰渣含有以下元素C 22.78％、H 2.98％、N 0.07％、S4.43％，热值9.9MJ/kg。
将80份淀粉、5份羟丙基甲基纤维素，1份高锰酸钾,9份NaOH，5份四硼酸钠进行机械混合获得复合粘结剂；将45份油基钻屑灰渣、30份复合粘结剂、5份乙酸镁、20份水进行机械混合，而后送入活塞冲压式成型机在常温下以压力压制成直径20mm、长度50mm的圆柱中空状成型燃料。
将成型燃料干燥后,采用电子万能试验机测试其剪切力为46.3N，将该飞灰与马弗炉中600℃灰化后,残渣能保持原始形状,测定其剪切力为2.2N。
上述实施例所用的油基钻屑灰渣CHNS检测数据见表1所示，样品编号1、2、3分别对应实施例1、2、3所采用的原料。
表1
油基钻屑灰渣ICP电感耦合等离子发射光谱检测数据见表2所示，主要测定了原料中各金属元素含量。
表2

Claims (7)

1.油基钻屑灰渣资源化利用方法，其特征在于包括以下步骤：
将油基钻屑灰渣、复合粘结剂、助燃剂和燃尽助剂机械混合均匀，加水混匀并于成型机中获得成型日常生活燃料；
其中，上述原料按重量分数计如下：
油基钻屑灰渣40-65份；复合粘结剂20-30份；燃尽助剂1-10份；水10-20份。
2.如权利要求1所述油基钻屑灰渣资源化利用方法，其特征在于所述油基钻屑灰渣是油气田勘探和开采过程中由钻头采出并收集的油基钻屑经加热去油处理后得到的灰渣；包括以下步骤：
将油基钻屑置于管式炉中，通入氮气将空气排空，以10℃/min升温速率升至400℃，保持1h，待其自然冷却后取出。
3.如权利要求1所述油基钻屑灰渣资源化利用方法，其特征在于所述油基钻屑灰渣含油率低于0.2wt％。
4.如权利要求1所述油基钻屑灰渣资源化利用方法，其特征在于所述复合粘结按以下方式制备而来：
将70-80份淀粉、5-10份添加剂、1-2份高锰酸钾，5-10份NaOH，5-10份四硼酸钠混合获得复合粘结剂；所述添加剂为羟丙基甲基纤维素或羧甲基纤维素或其混合。
5.如权利要求1所述油基钻屑灰渣资源化利用方法，其特征在于所述助燃剂为镁盐或镁的氧化物。
6.如权利要求1所述油基钻屑灰渣资源化利用方法，其特征在于所述燃尽助剂为乙酸镁、碳酸镁或者氧化镁。
7.如权利要求1所述油基钻屑灰渣资源化利用方法，其特征在于所述成型机为活塞冲压式或螺旋挤压式成型机。
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