CN110407586A - 利用油田勘探开发所产生的钻井岩屑生产陶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，包括如下步骤：首先将钻井岩屑与粉煤灰、细煤粉混合后的原料制作成预设大小的陶粒球型加热至第一预设温度并焙烧第一预设时间，得到烧胀陶粒，并将加热过程中产生的气体加热至第二预设温度并保温第二预设时间，然后排出，得到烧胀陶粒。本发明的方法，既解决了油田勘探开发所产生的难以处理的“危险废物”又处置了发电厂锅炉所产生的固体废物粉煤灰既变害为利又变废为宝。采用本发明方法制备的烧胀陶粒具有优异的性能，坚固、轻质、耐腐蚀、抗震、保温、隔音隔潮，具有很好的商业前景符合国家持续发展整体策略节能，环保，降耗。

Description

利用油田勘探开发所产生的钻井岩屑生产陶粒的方法
技术领域
本发明涉及一种利用油田勘探开发所产生的钻井岩屑生产陶粒的方法。
背景技术
钻井岩屑是石油勘探开发中产生的固体废物，油基钻井岩屑主要指的是采用油基钻井液，钻井时携带出来的岩屑，因为表面张力和吸附作用，其外表往往包有一层油膜，含水率为10％至30％，含油率在5％至15％范围，因含有油基泥浆混合物，其化学成分非常复杂，一般包括许多的蒽、芘、苯系物和酚类等，有恶臭且有毒物质，是一个由水包油(O/W)。油包水(W/O)和大量的悬浮固体构成的多相体系。其粘度大，污染性强，被列为《国家危险废物名录》，目前对这种危废处理很多的方法报道，不外乎生物处理，化学处理，物理分离处理等，但都不能彻底的完全无害化处理。而焚烧处理可以彻底无害化，但要是温度达到900℃以上处理成本很高，且焚烧后的灰渣按环保要求必须规范掩埋，还不能算是最终处理。钻井岩屑作为烧胀陶粒除了满足一些基本要求外还存在几项不足：一、岩屑泥浆黏度太大；二、含油率含水率过高；三、二氧化硅含量过低；四、含有机质高烧失量高。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种经济实惠，工艺简单的利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法。
本发明的一种利用油田勘探开发所产生的固体废物生产烧胀陶粒的方法，包括如下步骤：首先将钻井岩屑与粉煤灰、细煤粉混合后的原料制作成预设大小的陶粒球型加热至第一预设温度并焙烧第一预设时间，得到烧胀陶粒，并将加热过程中产生的气体加热至第二预设温度并保温第二预设时间，然后排出，得到烧胀陶粒。
本发明的利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，其原料简单易得，且利用油田勘探开发所产生的固体废物粘度大、含油量高的特点，取材广泛，经济实惠，添加粉煤灰和细煤粉后，既降低了岩屑的粘度又补充了SiO2及碳的含量，其配伍合理，制备方法简单，采用本发明方法制备的烧胀陶粒具有优异的性能，坚固、轻质、耐腐蚀、抗震、保温、隔音隔潮，具有很好的商业前景。
另外，本发明上述的利用油田勘探开发的固体废物生产烧胀陶粒的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，在所述原料中，所述油田勘探开发的固体废物的质量分数为50％～70％，所述粉煤灰的质量分数为30％～50％，所述细煤粉的质量分数为0％～8％。
进一步地，所述第一预设温度为1150℃～1250℃，所述第一预设时间为23min～30min。
进一步地，所述第二预设温度为1280℃～1320℃，所述第二预设时间为10min～20min。
进一步地，所述预设大小的陶粒球型的直径为4mm～10mm。
进一步地，在加热所述预设大小的陶粒球型时，采用回转窑；在加热所述产生的气体时，将所述气体通入所述回转窑的二燃室内加热。
进一步地，所述原料中包括如下重量份数的组合物：二氧化硅49份～69份，氧化铝12份～26份，增强塑性发气组分5份～10份和降低燃烧温度的溶剂组分5份～10份。
进一步地，所述增强塑性发气组分至少包括碳酸钙、碳酸镁、硫化亚铁和碳中的一种。
进一步地，所述降低燃烧温度的溶剂组分至少包括氧化钙、氧化镁、氧化钠和氧化亚铁中的一种。
本发明的另一个目的在于提出利用上述的方法制备的烧胀陶粒。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
实施例1提出了一种利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，包括如下步骤：首先将油田勘探开发的固体废物与粉煤灰、细煤粉混合的原料制作成直径为4mm的陶粒球型后，通入回转窑内加热至1250℃并焙烧23min，得到烧胀陶粒，固体废物中有毒有害的有机质被烧尽，少部分残留在烟尘中，并将加热过程中产生的气体加热至1320℃并保温10min，剩余的有毒有害的有机质完全被烧尽，达到彻底无害化的效果，然后排出，得到烧胀陶粒。其中，在所述原料中，所述钻井岩屑的质量分数为65％，所述粉煤灰的质量分数为30％，所述细煤粉的质量分数为5％。所述原料中包括如下重量份数的组合物：二氧化硅53份，氧化铝26份，碳酸钙5份和氧化亚铁15份。
实施例2
实施例2提出了一种利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，包括如下步骤：首先将油田勘探开发的固体废物与粉煤灰、细煤粉混合的原料制作成直径为10mm的陶粒球型后，通入回转窑内加热至1150℃并焙烧30min，得到烧胀陶粒，并将加热过程中产生的气体加热至1280℃并保温20min，然后排出，得到烧胀陶粒。其中，在所述原料中，所述油田勘探开发的固体废物的质量分数为55％，所述粉煤灰的质量分数为35％，所述细煤粉的质量分数为6％。所述原料中包括如下重量份数的组合物：二氧化硅60份，氧化铝18份，碳10份和氧化钙10份。
实施例3
实施例3提出了一种利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，包括如下步骤：首先将油田勘探开发的固体废物与粉煤灰、细煤粉混合的原料制作成直径为7mm的陶粒球型后，通入回转窑内加热至1200℃并焙烧28min，得到烧胀陶粒，并将加热过程中产生的气体加热至1300℃并保温15min，然后排出，得到烧胀陶粒。其中，在所述原料中，所述油田勘探开发的固体废物的质量分数为58％，所述粉煤灰的质量分数为28％，所述细煤粉的质量分数为7％。所述原料中包括如下重量份数的组合物：二氧化硅60份，氧化铝19份，碳酸镁8份和氧化镁12份。
钻井岩屑是油田勘探开发中产生的固体废弃物，油基钻井岩屑主要是采用油基钻井液钻井时携带出来的岩屑，因为表面张力和吸附作用，其外表往往包有一层油膜，含水率为10％～30％，含油率在5％～15％，因含有油基泥浆混合物，其化学成分非常复杂，一般包括许多蒽、苯系物和酚类等，有恶臭且有毒物质，是一个由水包油(O/W)、油包水(W/O)和大量的悬浮物固体构成的多相体系。其粘度大，污染性强，被列为《国家危险废弃物名录》。目前对这种危废的处理办法多种报道，不外乎生物处理、化学处理和物理分离处理等。但都不能彻底的完全无害化处理。而焚烧处理可以彻底无害化，但要达到900℃以上温度处理，成本高，且焚烧后产生的灰渣，按照环保要求还属于是固体废弃物还必须规范掩埋或者其他处置，所以还不是最终处理。
粉煤灰是发电厂锅炉所产生的灰渣，为固体废弃物，其量非常大，虽然建筑修路等领域在使用，但储藏量还是越来越大，给储存占地环境污染造成了很大的压力。
钻井岩屑与粉煤灰生产陶粒将改变其危害彻底无害化资源化利用变废为宝。陶粒具有优异特性，坚固轻质，抗震、保湿、隔音、防潮、耐腐蚀，可用于建材、园艺、化工石油等方面，是节能环保降耗首选原料产品。但传统陶粒的生产是以黏土和页岩烧结而成，需要大量开采优质的黏土和页岩矿山，开采黏土要破坏耕地，开采页岩要破坏自然环境，大大加重了环境负担。
固体废弃物烧制陶粒是新一代生态环保产品，用固体废弃物取代黏土和页岩生产陶粒，可以大大降低环境负担，消除环境污染，对可持续发展具有决定性意义。
一、钻井岩屑与粉煤灰的共同特点：
1、钻井岩屑和粉煤灰化学成分都含有SiO2、Al2O3，这两者则是生产陶粒的主体成分，是陶粒形成强度和结构主要物质基础。
2、两者都含有增强塑性发气组分：CaCO3、Fe2O3、C、AlgO2。这四大类发气材料在加热焚烧条件下经化学成反应释放出气体，才能使熔化过程中膨胀。
3、两者都含有降低烧制温度的溶剂组分。熔剂氧化物K2O、NaO、CaO、MgO、Fe2O等，在熔烧时起助熔作用，可以降低液相生成的温度其含量的高低与烧成温度的范围宽窄，正常运行成品率，降低成本，均有重大关系。
4、都是颗粒细小物状粉煤灰的筛余量50％，钻井岩屑是钻井过程中钻头与岩石研磨出来的粉类，在生成陶粒过程中，可省去高细粉磨这一程序。
5、粉煤灰中有部分余碳，钻井岩屑中含油有机质都是燃料，可提供部分热量，降低成本。
二、互补优势
钻井岩屑粘度大，含水率高，含油率高，化学成分氧化物含量高，粉煤灰散塑性差，吸水率高，Al2O3含量高。散黏结合可以塑形好成型率高。吸水率与含水率高的结合形成湿度适中。化学成分含量不同造成了高温熔化点适宜陶粒合适温度。从化学成分到物理特性，可以做到取长补短优势互补的科学配伍，可以生产出优质的烧胀陶粒。
三、环保保障
1、钻井岩屑、粉煤灰生产陶粒全部实现固体废物零排放。每批岩屑化验科学配伍做到全部实现产品。
2、烧制陶粒回内转窑焙烧火焰温度1300℃-1350℃，物料温度1050℃-1200℃，有毒有害的有机质完全被烧尽，烟气中微量的有害气体通过二燃室1300℃的温度完全被烧尽，烟气通过旋风除尘、布袋除尘、脱酸脱硫等系列措施，达到国家二级排放标准。
3、生产操作中环保措施：钻井岩屑箱装箱卸，粉煤灰是灌装罐卸。厂内生产车间作为封闭式，装有旋风除尘、湿式除尘等措施，保障厂内外环境不受污染。具体以环评措施完善。
综上，本发明的利用油田勘探开发的固体废物生产烧胀陶粒的方法，其原料简单易得，且利用油田勘探开发的固体废物粘度大、含油量高的特点，取材广泛，经济实惠，添加粉煤灰和细煤粉后，既降低了岩屑的粘度又补充了SiO2及碳的含量，其配伍合理，制备方法简单，采用本发明方法制备的烧胀陶粒具有优异的性能，坚固、轻质、耐腐蚀、抗震、保温、隔音隔潮，具有很好的商业前景。
本发明的利用油田勘探开发的固体废物生产烧胀陶粒的方法，将油田勘探开发所产生的危害大，难以处置的危险废弃物钻井岩屑泥浆变害为利，将发电厂发电所产生的大量的固体废弃物粉煤灰变废为宝，为工业生产产生的固体废物开辟了一条无害化、资源化处置的新途径，烧烬有毒有害的有机质，锁住难以消除的重金属。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
首先将钻井岩屑与粉煤灰、细煤粉混合后的原料制作成预设大小的陶粒球型加热至第一预设温度并焙烧第一预设时间，得到烧胀陶粒，并将加热过程中产生的气体加热至第二预设温度并保温第二预设时间，然后排出，得到烧胀陶粒。
2.根据权利要求1所述的利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，在所述原料中，所述油田勘探开发所产生的固体废物的钻井岩屑质量分数为50％～70％，所述粉煤灰的质量分数为30％～50％，所述细煤粉的质量分数为0％～8％。
3.根据权利要求1或2所述的利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，所述第一预设温度为1150℃～1250℃，所述第一预设时间为23min～30min。
4.根据权利要求1或2所述的利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，所述第二预设温度为1280℃～1320℃，所述第二预设时间为10min～20min。
5.根据权利要求1或2所述的利用油田勘探开发所产生的固体废物钻井岩屑生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，所述预设大小的陶粒球型的直径为4mm～10mm。
6.根据权利要求1或2所述的利用油田勘探开发的固体废物生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，在加热所述预设大小的陶粒球型时，采用回转窑；在加热所述产生的气体时，将所述气体通入所述回转窑的二燃室内加热。
7.根据权利要求1所述的利用油田勘探开发的固体废物生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，所述原料中包括如下重量份数的组合物：二氧化硅53份～79份，氧化铝12份～26份，增强塑性发气组分5份～10份和降低燃烧温度的溶剂组分10份～15份。
8.根据权利要求7所述的利用油田勘探开发的固体废物生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，所述增强塑性发气组分至少包括碳酸钙、碳酸镁、硫化亚铁和碳中的一种。
9.根据权利要求7所述的利用油田勘探开发的固体废物生产烧胀陶粒的方法，其特征在于，所述降低燃烧温度的溶剂组分至少包括氧化钙、氧化镁、氧化钠和氧化亚铁中的一种。
10.权利要求1-9任一项所述的方法制备的烧胀陶粒。
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