CN112794590A - 一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其原料按重量份比包括：油基泥浆20％‑65％、砂子10％‑50％、固化剂0.2％‑5％、水10％‑20％、凝絮剂0.1％‑5％。该页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，通过其原料按重量份比包括：油基泥浆20％‑65％、砂子10％‑50％、固化剂0.2％‑5％、水10％‑20％、凝絮剂0.1％‑5％，固化材料类型采用该方法的标准根据需要进行随时调整，使得油基泥浆固化材料在加工时各项材料的凝结速度加快，总体加工速度大幅度减少，混合速度提高，混合设备混合每份材料的时间缩短，混合设备不易损坏，工作人员加工油基泥浆固化材料的工作速度提高。
Description
技术领域
本发明涉及固化材料制备技术领域，具体为一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料。
背景技术
固化技术是指在废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过 程。固化的产物是结构完整的整块密实固体，这种固体可以方便的尺寸大小进行运输，而 无需任何辅助容器，用于多种泥浆(例如油田泥浆岩屑、河道湖泊池塘淤泥、生活市政污泥、打桩泥浆、隧道施工泥浆等)的脱水干化和固化处理，可以达到污泥减量化、高强度 固化和防水的效果。在治理中可将淤泥、污泥进行环保处理。
较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,大部分产页岩 气分布范围广、厚度大,且普遍含气,这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
油基泥浆，又称油基钻井液，其基本组成是油、水、有机粘土和油溶性化学处理剂。油基泥浆抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小，广泛运用 在各类钻井平台。但是，油基泥浆中的基础油——柴油，会产生带有毒素的芳香烃，所含 芳香烃的量越多，毒性越大。
现有的页岩气井钻井废油基泥浆固化材料的制备中(如现有技术CN201610128539.4)， 并不具有凝絮这一步骤，这样一来各项材料之间的融合只能依靠混合设备的不断搅拌，但 是这样一来长时间的高强度工作会使混合设备的损坏速度加快，然后会导致工作无法继续 进行，而且加工时间极长，从而导致极其不利与人们使用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，解决了 上述背景技术中所提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种页岩气井钻井废油基泥浆 固化材料，原料按重量份比包括：油基泥浆20％-65％、砂子10％-50％、固化剂0.2％-5％、水 10％-20％、凝絮剂0.1％-5％。
一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其原料按重量份比包括：油基泥浆45％、砂 子35％、固化剂0.3％、水18.1％、凝絮剂1.6％，其中固化剂采用：碱性和酸性类固化剂、加成型和催化型固化剂；所述碱性和酸性类固化剂中碱性类固化剂包括脂肪族二胺和多胺、芳香族多胺、其它含氮化合物及改性脂肪胺，酸性类固化剂包括有机酸、酸酐、和三 氟化硼及其络合物；所述加成型和催化型固化剂中，加成型固化剂包括一级胺、多元硫醇、 多元酚、低分子聚酰胺、有机酸及酸酐和低缩合物固化剂；催化型固化剂包括叔胺、咪唑、 双氰双胺、三氟化硼络合物、氯化亚锡、异辛酸亚锡及辛酸亚锡；所述凝絮剂采用无机絮 凝剂、改性的单阳离子无机絮凝剂、改性的多阳离子无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、复 合絮凝剂以及微生物絮凝剂，其中无机絮凝剂为铁制剂系列、铝制剂系列以及其丛生的高 聚物系列，无机絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁，简单的无机聚合物絮凝剂， 所述无机聚合物絮凝剂是铝盐和铁盐的聚合物，包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化 铁以及聚合硫酸铁；所述改性的单阳离子无机絮凝剂包括聚活性硅胶及其改性品，包括聚 硅铝或铁、聚磷铝或铁；改性的多阳离子无机絮凝剂包括聚合硫酸氯化铁铝、聚合聚铁硅 絮凝剂、铝铁共聚复合絮凝剂；所述有机高分子絮凝剂为含羧基较多的多聚糖和含磷酸基 较多的淀粉，均含有大量活性基团的高分子有机物，包括以天然的高分子有机物为基础， 经过化学处理增加它的活性基团含量而制成，用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系 列产品以及用天然原料和聚丙烯酰胺接枝或共聚制成，所述有机高分子絮凝剂包括天然高 分子和合成高分子两大类，从化学结构上包括3种类型：聚胺型-低分子量阳离子型电解 质、季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性、以及丙烯酰胺的共聚物，所述 有机高分子絮凝剂大分子中带-COO-、-NH-、-SO3、-OH亲水基团，具有链状、环状等多种 结构；所述复合絮凝剂为有机无机复合絮凝剂；所述微生物絮凝剂为利用微生物细胞壁提 取物的絮凝剂、利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克 隆技术所获得的絮凝剂，所述微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维 素、DNA高分子化合物，相对分子质量在105以上。
一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其原料按重量份比包括：油基泥浆60％、砂 子30％、固化剂5％、水13.8％、凝絮剂1.2％。
一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其原料按重量份比包括：油基泥浆50％、砂 子23.8％、固化剂4％、水18％、凝絮剂4.2％。
一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其制备方法具体包括以下步骤；
S1、首先将各项材料均准备好放置在一旁，接着对需要进行测试用的材料进行筛网过 滤，测试所用材料为：油基泥浆、砂子、固化剂、水、凝絮剂，然后通过筛选法过滤其中的杂质和较大块状物，使该项材料更具纯净和干净，然后根据不同的配方进行称重，秤出相应的份比，然后依次码放好；
S2、依照配比顺序向搅拌混合设备中依次放入各项材料，同时启动搅拌设备，把这些 材料进行搅拌混合，材料全部放入后进行等待，直至搅拌设备完全将各项材料混合均匀且 内部没有结块或者混合不均匀的情况出现后再将混合材料取出，检测结块的方法为，取出 混合材料时，通过一次细密筛网的过滤，这样没有融合好或结块的材料将会流落至筛网上；
S3、混合过程中对混合设备处于的天气情况进行判定，检测天气温度是否过热或者过 冷，如果有一项不符那么便启动相应的设备，通过加热设备或者降温设备改变搅拌设备本 体的温度，让设备处于最佳工作状态下，使其内部的温度处于恒温状态，让最终混合出的 材料强度提高，改变温度的设备为加热板和制冷板，以及适配的制热器和制冷器，其均附 着在搅拌设备的表面，同时设有温度传感器，检测到工作场所温度发生变化超出额定温度 那么便会进行调整，通过控制器启动制热器或者制冷器来对搅拌设备进行升温和降温，改 变工作环境的温度；
S4、待混合设备中混合完毕后，立即将其内部混合的材料取出，然后将混合设备内部 清洗干净，避免影响后续使用，然后对制作出来固化材料进行测试，检测其强度和粘稠度 以及固化程度，通过相对应的试验进行测试，测试方法为将混合好的材料送至测试场地， 模拟材料在加工后的应用场所，然后使用需要检验的固化材料进行工作，再通过对该项固 化材料的使用情况进行判断，来确定测试结果，并将测试结果进行记录，不符合指标的固 化材料将被遗弃，符合标准的固化材料则投入使用。
优选的，所述S1中各项材料的总量需超过总测试用量，准备大量备用材料放置其中， 防止出现因为操作不当导致材料无法使用。
优选的，所述S2中向搅拌设备中添加材料时，需要在上一份材料全部混合完毕之后 才能放入，直至最后一项材料的添加，搅拌设备在混合物料时，需要逐次进行，每一份材料是配比好的油基泥浆、砂子、固化剂、水、凝絮剂材料，依次混合这些材料，直至该份 材料全部混合且取出，才能在混合设备清洗后继续进行工作。
优选的，所述S3中调整后的温度控制在24℃-27℃。
优选的，所述S4中测试指标根据适用场所进行调整，需要什么类型的固化材料就采 用该项方法的标准，可进行随时调整，包括处于较为寒冷的地带可以通过控温设备调整设 备温度，使设备工作时不会因为气候问题造成影响。
(三)有益效果
本发明提供了一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料。与现有技术相比具备以下有益 效果：该页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，可以根据需要的固化材料的特性，然后采用 该项方法的标准，进行随时相应调整，来增加或者减少各项材料之间的配比，根据不用的 应用场所，添加不同的配料，使最终所制备而成的材料更具符合实际使用条件，同时添加 凝絮剂可以让油基泥浆固化材料在加工时各项材料的凝结速度加快，让总体加工速度大幅 度减少，混合速度更加的快，这样一来混合设备混合每份材料的时间会相应的缩短，从而 实现保护混合设备的目的，使其不会轻易的损坏，工作人员加工油基泥浆固化材料的工作 速度会更快，从而大幅度提高工作效率，这方便了人们使用，利于人们使用。虽然凝絮剂 为相对较为常规的产品，然而将特定配比的凝絮剂应用于油基泥浆中却并属于开创性的应 用，并且正如后续具体实施方式中累出的，凝絮剂的种类和选择也是本领域技术人员根据 创造性劳动获得的。
附图说明
图1为根据本发明实施例的油基泥浆固化材料的制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材 料，具体包括以下实施例。
实施例1
一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其原料按重量份比包括：油基泥浆45％、砂 子35％、固化剂0.3％、水18.1％、凝絮剂1.6％。
一、固化剂可以采用：
(1)碱性和酸性类固化剂：
①碱性类固化剂：包括脂肪族二胺和多胺、芳香族多胺、其它含氮化合物及改性脂肪 胺；
②酸性类固化剂：包括有机酸、酸酐、和三氟化硼及其络合物；
(2)加成型和催化型固化剂：
①加成型固化剂：这类固化剂与环氧基发生加成反应构成固化产物一部分链段，并通 过逐步聚合反应使线型分子交联成体型结构分子，这类固化剂又称瓜型固化剂。如一级胺、 多元硫醇、多元酚、低分子聚酰胺、有机酸及酸酐和低缩合物固化剂等。
②催化型固化剂：这类固化剂仅对环氧树脂发生引发作用，打开环氧基后，催化环氧 树脂本身聚合成网状结构，生成以醚键为主要结构的均聚物，而固化剂本身不产生交联反 应，包括叔胺、咪唑、双氰双胺、三氟化硼络合物、氯化亚锡、异辛酸亚锡及辛酸亚锡。
二、凝絮剂可以采用：
(一)无机絮凝剂
主要分为两大类别：铁制剂系列和铝制剂系列，当然也包括其丛生的高聚物系列。
无机絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，其中硫酸铝最早是由美国开发 的，并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。常用的铝盐有硫酸铝AL2(SO4)3.18H2O和明 矾AL2(SO4)3.K2SO4.24H2O，另一类是铁盐有三氯化铁水合物FeCL3.6H2O.硫酸亚铁水合物 FeSO4.7H2O和硫酸铁。
简单的无机聚合物絮凝剂，这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物。如聚 合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。无机聚合 物絮凝剂之所以比其它无机絮凝剂效果好，其根本原因在于它能提供大量的络合离子，且 能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚。同时还发生物理 化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了δ电位，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，破坏了胶团稳定性，使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，沉淀的 表面积可达(200～1000)m2/g，极具吸附能力。
硫酸铁性状：
灰白色粉末或正交棱形结晶流动浅黄色粉末。对光敏感。易吸湿。在水中溶解缓慢， 但在水中有微量硫酸亚铁时溶解较快，微溶于乙醇，几乎不溶于丙酮和乙酸乙酯。在水溶 液中缓慢地水解，相对密度(d18)3.097，热至480℃分解。商品通常约含20％水呈浅黄色， 也有含9分子结晶水的，相对密度2.1，175℃失去7分子结晶水。
硫酸铝性质
极易溶于水，硫酸铝在纯硫酸中不能溶解(只是共存)，在硫酸溶液中与硫酸共同溶 解于水，所以硫酸铝在硫酸中溶解度就是硫酸铝在水中的溶解度。常温析出含有18分子结晶水，为18水硫酸铝，工业上生产多为18水硫酸铝。含无水硫酸铝51.3％，即使100℃ 也不会自溶(溶于自身结晶水)。不易风化而失去结晶水，比较稳定，加热会失水，高温 会分解为氧化铝和硫的氧化物。加热至770℃开始分解为氧化铝、三氧化硫、二氧化硫和 水蒸气。溶于水、酸和碱，不溶于乙醇。水溶液呈酸性。水解后生成氢氧化铝。水溶液长 时间沸腾可生成碱式硫酸铝。工业品为灰白色片状、粒状或块状，因含低铁盐而带淡绿色， 又因低价铁盐被氧化而使表面发黄。粗品为灰白色细晶结构多孔状物。无毒，粉尘能刺激 眼睛。
改性的单阳离子无机絮凝剂
除常用的聚铝、聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改 性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基、磷酸根等以增加配位 络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的原因是：某些阴离子或阳离子可以改变聚合物的 形态结构及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用。
1、聚硅酸絮凝剂(PSAA)由于制备方法简便，原料来源广泛，成本低，是一种新型的无机高分子絮凝剂。
2、聚硅酸硫酸铁(PFSS)絮凝剂，发现高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的 混凝效果。将金属离子引到聚硅酸中，得到的混凝剂其平均分子质量高达2×10，有可能在水处理中部分取代有机合成高分子絮凝剂。
3、聚磷氯化铁(PPFC)中高价阴离子与Fe3+有较强的亲和力，对Fe3+的水解溶液有较 大的影响，能够参与Fe3+的络合反应并能在铁原子之间架桥，形成多核络合物；对水中带负电的硅藻土胶体的电中和吸附架桥作用增强，同时矾花的体积、密度增加，絮凝效果提高。
4、聚磷氯化铝(PPAC)也是基于磷酸根对聚合铝(PAC)的强增聚作用，在聚合铝中引 入适量的磷酸盐，通过磷酸根的增聚作用，使得PPAC产生了新一类高电荷的带磷酸根的多核中间络合物。
5、聚硅酸铁(PSF)它不仅能很好地处理低温低浊水，而且比硫酸铁的絮凝效果有明显 的优越性，如用量少，投料范围宽，矾花形成时间短且形态粗大易于沉降，可缩短水样在 处理系统中的停留时间等，因而提高了系统的处理能力，对处理水的pH值基本无影响。
改性的多阳离子无机絮凝剂
1、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)在饮用水及污水处理中，有着比明矾更好的效果；在含油废水及印染废水中PAFCS比PAC的效果均优，且脱色能力也优；絮凝物比重大，絮 凝速度快，易过滤，出水率高；其原料均来源于工业废渣，成本较低，适合工业水处理。 铝铁共聚复合絮凝剂也属这类产品，它的生产原料氯化铝和氯化铁均是廉价的传统无机絮 凝剂，来源广，生产工艺简单，有利于开发应用。铝盐和铁盐的共聚物不同于两种盐的混 合物，它是一种更有效地综合了PAC和FeCl3的优点，增强了去浊效果的絮凝剂。其有效 铁铝含量(AL2O3+Fe2O3)大于22％，产品吸湿性强。研究表明：在聚合氯化铝的(PAC)的 有效铝含量大于PAFCS有效铝铁含量的情况下，PAFCS在污水处理中有着比明矾更好的 结果；在含油废水中及印染废水中PAFCS比PAC的效果均优，且脱色能力也强。絮凝物 比重大、絮凝速度快、易过滤、出水率高，其原料均于工业废渣，成本较低，适合废水处 理。
2、聚合聚铁硅絮凝剂也是其中之一，采用其处理生活污水，其处理效果及COD去除率均优于聚合铁，除浊率达99％以上，脱色率65％～70％，COD去除率达70％，同时可 除去生活污水中的大部分氨氮和全部磷。
3、铝铁共聚复合絮凝剂也属于这类产品，它的生产原料氯化铝和氯化铁均是廉价的 传统的无机絮凝剂，来源广、生产工艺简单，有利于开发利用。铝盐和铁盐的共聚物不同于两种盐的混合物，它是一种更有效地综合了PAC和FeCL3的优点，增强了去浊效果的 絮凝剂。其中铝铁共聚复合絮凝剂中铁的含量及形态分布对絮凝性能的影响有待于进一步 研究，共聚物的pH值由PAC和FeCL3溶液的水解能力决定，对应溶液的pH值在其两 种母液之间，视其中铝盐或铁盐含量的多少而定。
(二)有机高分子絮凝剂
无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单；但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、 腐蚀性强的缺点。有机高分子絮凝剂是20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处 理剂。与传统絮凝剂相比，它能成倍的提高效能，且价格较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。加上产品质量稳定，有机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量30％～60％。
某些天然的高分子有机物例如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝 性能。用化学方法在大分子中引入活性基团可提高这种性能，如将一种天然多糖进行醚化 反应引入羧基、酰胺基等活性基团后，絮凝性能较好，可加速蔗汁沉降。
将天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺进行接枝共聚，聚合物有 良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。国内研制的一些产品，主要应用于污水处理和 污泥脱水。
由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒，且合成用丙烯酰胺单体 有毒，能麻醉人的中枢神经，应用领域受到一定限制，迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效 的方向发展。
品种分类
有机絮凝剂有不少品种。它们都是含有大量活性基团的高分子有机物，主要有三大类：
1、以天然的高分子有机物为基础，经过化学处理增加它的活性基团含量而制成。
2、用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系列产品。
3、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。
有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类。从化学结构上可以分为以下3 种类型：
(1)聚胺型-低分子量阳离子型电解质；
(2)季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性；
(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量较高，可以几十万到几百万、几千万，均以乳状或粉状 的剂型出售，使用上较不方便，但絮凝性能好。根据含有不同的官能团离解后粒子的带电 情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-COO-、-NH-、-SO3、-OH等亲水基团，具有链状、环状等多种结构。
因其活性基团多，分子量高，具有用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体容易分离， 除油及除悬浮物效果好等特点，在处理炼油废水上有不错的效果。
聚丙烯酰胺
在国内水处理中使用最广泛的絮凝剂，是合成的聚丙烯酰胺系列产品，主要分为阴离 子型，阳离子型，非离子型和两性离子型。聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常简写为PAM(过 去亦有简写为PHP)水处理使用的各种PAM，实质上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸 钠经过共聚反应生成的高分子产物，有一系列的产品。
聚丙烯酰胺按分子量的大小可分为超高相对分子量聚丙烯酰胺、高相对分子量聚丙烯 酰胺、中相对分子量聚丙烯酰胺和低相对分子量聚丙烯酰胺。超高相对分子量聚丙烯酰胺 主要用于油田的三次采油，高相对分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝剂，中相对分子量聚丙 烯酰胺主要用做纸张的干强剂，低相对分子量聚丙烯酰胺主要用做分散剂。
聚丙烯酰胺属于高分子聚合物。专业针对各种难以处理的废水的处理以及污泥脱水的 处理。(污泥脱水一般采用阳离子聚丙烯酰胺)在市政污水以及造纸印染行业的污泥处理中， 应用广泛。
丙烯酰胺的分子式为：CH2＝CH－CONH2
丙烯酸钠的分子式为：CH2＝CH－COONa
非离子型有机高分子絮凝剂
非离子型有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。
阴离子型有机高分子絮凝剂
聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙以及聚丙烯酰胺的加碱水解物等聚合物。
苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。
阳离子型有机高分子絮凝剂
季铵化的聚丙烯酰胺阳离子均是将-NH2经过羟甲基化和季铵化而得，可以分为聚丙 烯酰胺阳离子化和阳离子化丙烯酰胺聚合。
聚丙烯酰胺(PAM)先与甲醛水溶液反应，酰胺基部分羟甲基化，其次与仲胺反应进行 烷胺基化，然后与盐酸或胺基化试剂反应使叔胺季铵化。
在碱性条件下，先由丙烯酰胺与甲醛水溶液反应，然后与二甲胺反应，冷却后加盐酸 季铵化。产物经蒸发浓缩、过滤，得季铵化丙烯酰胺单体。
聚丙烯酰胺的阳离子衍生物
这类产品多是由丙烯酰胺与阳离子单体共聚合得到的。
两性聚丙烯酰胺聚合物
以部分水解聚丙烯酰胺加入适量甲醛和二甲胺，通过曼尼兹反应合成出具有羧基和胺 甲基的两性型聚丙烯酰胺絮凝剂。
丙烯酰胺接枝共聚物
因为淀粉价廉来源丰富，其本身也是高分子化合物，它具有亲水的刚性链，以这种刚 性链为骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支链，这种刚柔相济的网状大分子除了保持原聚丙烯 酰胺的功能之外，还具有某些更为优异的性能。
(三)复合絮凝剂
有机无机复合絮凝剂以品种多样和性能多元化占主导地位。作用机理主要与协同作用 相关。无机高分子成分吸附杂质和悬浮微粒，使形成颗粒并逐渐增大；而有机高分子成分通 过自身的桥联作用，利用吸附在有机高分子上的活性基团产生网捕作用，网捕其它杂质颗 粒一同下沉。同时，无机盐的存在使污染物表面电荷中和，促进有机高分子的絮凝作用， 大大提高絮凝效果。
(四)微生物絮凝剂
微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，利用微生物细胞壁代谢产 物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂。微生物产生的絮 凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。
微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、 高效，且能自然降解的新型水处理剂。由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机 高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂的研究正成为当 今世界絮凝剂方面研究的重要课题。
微生物絮凝剂的研究者早就发现，一些微生物如酵母、细菌等有细胞絮凝现象，但一 直未对其产生重视，仅是作为细胞富集的一种方法。近十几年来，细胞絮凝技术才作为一 种简单、经济的生物产品分离技术在连续发酵及产品分离中得到广泛的应用。
微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝功能的高分子有机物。主要有糖蛋白、 粘多糖、纤维素和核酸等。从其来源看，也属于天然有机高分子絮凝剂，因此它具有天然 有机高分子絮凝剂的一切优点。同时，微生物絮凝剂的研究工作已由提纯、改性进入到利 用生物技术培育、筛选优良的菌种，以较低的成本获得高效的絮凝剂的研究，因此其研究 范围已超越了传统的天然有机高分子絮凝剂的研究范畴。具有分泌絮凝剂能力的微生物称 为絮凝剂产生菌。
絮凝剂的分子质量、分子结构与形状及其所带基团对絮凝剂的活性都有影响。一般来 讲，分子量越大，絮凝活性越高；线性分子絮凝活性高，分子带支链或交联越多，絮凝性 越差；絮凝剂产生菌处于培养后期，细胞表面蔬水性增强，产生的絮凝剂活性也越高。处理水体中胶体离子的表面结构与电荷对絮凝效果也有影响。一些报道指出，水体中的阳离子，特别是Ca2+、Mg2+的存在能有效降低胶体表面负电荷，促进“架桥”形成。另外，高 浓度Ca2+的存在还能保护絮凝剂不受降解酶的作用。微生物絮凝剂高效、安全、不污染 环境的优点，在医药、食品加工、生物产品分离等领域也有巨大的潜在应用价值。[3]
工作原理
絮凝沉淀法是选用无机絮凝剂(如硫酸铝)和有机阴离子型絮凝剂聚丙烯酰铵(PAM) 配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒 物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱 离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。为提高分离效果， 可适时、适量加入助凝剂。处理后的污水在色度、含铬、悬浮物含量等方面基本上可达到 排放标准，可以外排或用作人工注水采油的回注水。
絮凝剂是目前污水治理中应用最为广泛的一种药剂，絮凝过程是污水处理工艺中不可 缺少的关键环节。按其化学成分可分为：无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮 凝剂。用户可以依据废水性质不同进行合理选择。絮凝剂与废水处理设备相结合，使废水 处理效果更加，有效解决了废水处理难题。
絮凝剂在废水处理中的应用有效的提升了污水处理速率，使废水处理效果显著。目前， 该药剂在各行业废水处理中应用较为广泛，确保经大型污水处理设备处理后的水质能够符 合国家规定排放标准，有效防止了水污染现状的恶化，确保生态环境可持续发展。
有机高分子絮凝剂在处理炼油废水加入絮凝剂就是使水与杂质快速、比较彻底的分离 开来。
S1、首先将各项材料均准备好放置在一旁，接着对需要进行测试用的材料进行筛网过 滤，测试所用材料为：油基泥浆45％、砂子35％、固化剂0.3％、水18.1％、凝絮剂1.6％， 然后通过筛选法过滤其中的杂质和较大块状物，使该项材料更具纯净和干净，然后根据不 同的配方进行称重，秤出相应的份比，然后依次码放好；
S2、依照配比顺序向搅拌混合设备中依次放入各项材料，同时启动搅拌设备，把这些 材料进行搅拌混合，材料全部放入后进行等待，直至搅拌设备完全将各项材料混合均匀且 内部没有结块或者混合不均匀的情况出现后在将混合材料取出，检测结块的方法为，取出 混合材料时，通过一次细密筛网的过滤，这样没有融合好结块的材料将会流落至筛网上；
S3、混合过程中对混合设备处于的天气情况进行判定，检测天气温度是否过热或者过 冷，如果有一项不符那么便启动相应的设备，通过加热设备或者降温设备改变搅拌设备本 体的温度，让设备处于最佳工作状态下，使其内部的温度处于恒温状态，让最终混合出的 材料强度提高，改变温度的设备为加热板和制冷板，以及适配的制热器和制冷器，其均附 着在搅拌设备的表面，同时设有温度传感器，检测到工作场所温度发生变化超出额定温度 那么便会进行调整，通过控制器启动制热器或者制冷器来对搅拌设备进行升温和降温，改 变工作环境的温度；
S4、待混合设备中混合完毕后，立即将其内部混合的材料取出，然后将混合设备内部 清洗干净，避免影响后续使用，然后对制作出来固化材料进行测试，检测其强度和粘稠度 以及固化程度，通过相对应的试验进行测试，测试方法为将混合好的材料送至测试尝试， 模拟材料在加工后的应用场所，然后使用需要检验的固化材料进行工作，在通过对该项固 化材料的使用情况进行判断，来确定测试结果，并将测试结果进行记录，不符合指标的固 化材料将被遗弃，符合标准的固化材料则投入使用。
实施例2
一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其原料按重量份比包括：油基泥浆60％、砂 子30％、固化剂5％、水13.8％、凝絮剂1.2％。
S1、首先将各项材料均准备好放置在一旁，接着对需要进行测试用的材料进行筛网过 滤，测试所用材料为：油基泥浆60％、砂子30％、固化剂5％、水13.8％、凝絮剂1.2％，然 后通过筛选法过滤其中的杂质和较大块状物，使该项材料更具纯净和干净，然后根据不同 的配方进行称重，秤出相应的份比，然后依次码放好。
S2、依照配比顺序向搅拌混合设备中依次放入各项材料，同时启动搅拌设备，把这些 材料进行搅拌混合，材料全部放入后进行等待，直至搅拌设备完全将各项材料混合均匀且 内部没有结块或者混合不均匀的情况出现后在将混合材料取出，检测结块的方法为，取出 混合材料时，通过一次细密筛网的过滤，这样没有融合好结块的材料将会流落至筛网上；
S3、混合过程中对混合设备处于的天气情况进行判定，检测天气温度是否过热或者过 冷，如果有一项不符那么便启动相应的设备，通过加热设备或者降温设备改变搅拌设备本 体的温度，让设备处于最佳工作状态下，使其内部的温度处于恒温状态，让最终混合出的 材料强度提高，改变温度的设备为加热板和制冷板，以及适配的制热器和制冷器，其均附 着在搅拌设备的表面，同时设有温度传感器，检测到工作场所温度发生变化超出额定温度 那么便会进行调整，通过控制器启动制热器或者制冷器来对搅拌设备进行升温和降温，改 变工作环境的温度；
S4、待混合设备中混合完毕后，立即将其内部混合的材料取出，然后将混合设备内部 清洗干净，避免影响后续使用，然后对制作出来固化材料进行测试，检测其强度和粘稠度 以及固化程度，通过相对应的试验进行测试，测试方法为将混合好的材料送至测试尝试， 模拟材料在加工后的应用场所，然后使用需要检验的固化材料进行工作，在通过对该项固 化材料的使用情况进行判断，来确定测试结果，并将测试结果进行记录，不符合指标的固 化材料将被遗弃，符合标准的固化材料则投入使用。
实施例3
一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其原料按重量份比包括：油基泥浆50％、砂 子23.8％、固化剂4％、水18％、凝絮剂4.2％。
S1、首先将各项材料均准备好放置在一旁，接着对需要进行测试用的材料进行筛网过 滤，测试所用材料为：油基泥浆50％、砂子23.8％、固化剂4％、水18％、凝絮剂4.2％，然 后通过筛选法过滤其中的杂质和较大块状物，使该项材料更具纯净和干净，然后根据不同 的配方进行称重，秤出相应的份比，然后依次码放好；
S2、依照配比顺序向搅拌混合设备中依次放入各项材料，同时启动搅拌设备，把这些 材料进行搅拌混合，材料全部放入后进行等待，直至搅拌设备完全将各项材料混合均匀且 内部没有结块或者混合不均匀的情况出现后在将混合材料取出，检测结块的方法为，取出 混合材料时，通过一次细密筛网的过滤，这样没有融合好结块的材料将会流落至筛网上；
S3、混合过程中对混合设备处于的天气情况进行判定，检测天气温度是否过热或者过 冷，如果有一项不符那么便启动相应的设备，通过加热设备或者降温设备改变搅拌设备本 体的温度，让设备处于最佳工作状态下，使其内部的温度处于恒温状态，让最终混合出的 材料强度提高，改变温度的设备为加热板和制冷板，以及适配的制热器和制冷器，其均附 着在搅拌设备的表面，同时设有温度传感器，检测到工作场所温度发生变化超出额定温度 那么便会进行调整，通过控制器启动制热器或者制冷器来对搅拌设备进行升温和降温，改 变工作环境的温度；
S4、待混合设备中混合完毕后，立即将其内部混合的材料取出，然后将混合设备内部 清洗干净，避免影响后续使用，然后对制作出来固化材料进行测试，检测其强度和粘稠度 以及固化程度，通过相对应的试验进行测试，测试方法为将混合好的材料送至测试尝试， 模拟材料在加工后的应用场所，然后使用需要检验的固化材料进行工作，在通过对该项固 化材料的使用情况进行判断，来确定测试结果，并将测试结果进行记录，不符合指标的固 化材料将被遗弃，符合标准的固化材料则投入使用。
实验结果
由图表可知，实施例一种所制成的材料为最优材料，此时可得知，实施例一所公开的 材料为使用效果最佳的材料种类。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或 者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任 何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵 盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些 要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解 在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变 型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于原料按重量份比包括：油基泥浆20％-65％、砂子10％-50％、固化剂0.2％-5％、水10％-20％、凝絮剂0.1％-5％，其中固化剂采用：碱性和酸性类固化剂、加成型和催化型固化剂；所述碱性和酸性类固化剂中碱性类固化剂包括脂肪族二胺和多胺、芳香族多胺、其它含氮化合物及改性脂肪胺，酸性类固化剂包括有机酸、酸酐、和三氟化硼及其络合物；所述加成型和催化型固化剂中，加成型固化剂包括一级胺、多元硫醇、多元酚、低分子聚酰胺、有机酸及酸酐和低缩合物固化剂；催化型固化剂包括叔胺、咪唑、双氰双胺、三氟化硼络合物、氯化亚锡、异辛酸亚锡及辛酸亚锡；所述凝絮剂采用无机絮凝剂、改性的单阳离子无机絮凝剂、改性的多阳离子无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、复合絮凝剂以及微生物絮凝剂，其中无机絮凝剂为铁制剂系列、铝制剂系列以及其丛生的高聚物系列，无机絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁，简单的无机聚合物絮凝剂，所述无机聚合物絮凝剂是铝盐和铁盐的聚合物，包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁以及聚合硫酸铁；所述改性的单阳离子无机絮凝剂包括聚活性硅胶及其改性品，包括聚硅铝或铁、聚磷铝或铁；改性的多阳离子无机絮凝剂包括聚合硫酸氯化铁铝、聚合聚铁硅絮凝剂、铝铁共聚复合絮凝剂；所述有机高分子絮凝剂为含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉，均含有大量活性基团的高分子有机物，包括以天然的高分子有机物为基础，经过化学处理增加它的活性基团含量而制成，用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系列产品以及用天然原料和聚丙烯酰胺接枝或共聚制成，所述有机高分子絮凝剂包括天然高分子和合成高分子两大类，从化学结构上包括3种类型：聚胺型-低分子量阳离子型电解质、季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性、以及丙烯酰胺的共聚物，所述有机高分子絮凝剂大分子中带-COO-、-NH-、-SO3、-OH亲水基团，具有链状、环状等多种结构；所述复合絮凝剂为有机无机复合絮凝剂；所述微生物絮凝剂为利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂、利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂，所述微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA高分子化合物，相对分子质量在105以上。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于其原料按重量份比包括：油基泥浆45％、砂子35％、固化剂0.3％、水18.1％、凝絮剂1.6％。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于其原料按重量份比包括：油基泥浆60％、砂子30％、固化剂5％、水13.8％、凝絮剂1.2％。
4.根据权利要求1所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于其原料按重量份比包括：油基泥浆50％、砂子23.8％、固化剂4％、水18％、凝絮剂4.2％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于，其制备方法具体包括以下步骤；
S1、首先将各项材料均准备好放置在一旁，接着对需要进行测试用的材料进行筛网过滤，测试所用材料为：油基泥浆、砂子、固化剂、水、凝絮剂，然后通过筛选法过滤其中的杂质和较大块状物，使该项材料更具纯净和干净，然后根据不同的配方进行称重，秤出相应的份比，然后依次码放好；
S2、依照配比顺序向搅拌混合设备中依次放入各项材料，同时启动搅拌设备，把这些材料进行搅拌混合，材料全部放入后进行等待，直至搅拌设备完全将各项材料混合均匀且内部没有结块或者混合不均匀的情况出现后再将混合材料取出，检测结块的方法为，取出混合材料时，通过一次细密筛网的过滤，这样没有融合好或结块的材料将会流落至筛网上；
S3、混合过程中对混合设备处于的天气情况进行判定，检测天气温度是否过热或者过冷，如果有一项不符那么便启动相应的设备，通过加热设备或者降温设备改变搅拌设备本体的温度，让设备处于最佳工作状态下，使其内部的温度处于恒温状态，让最终混合出的材料强度提高，改变温度的设备为加热板和制冷板，以及适配的制热器和制冷器，其均附着在搅拌设备的表面，同时设有温度传感器，检测到工作场所温度发生变化超出额定温度那么便会进行调整，通过控制器启动制热器或者制冷器来对搅拌设备进行升温和降温，改变工作环境的温度；
S4、待混合设备中混合完毕后，立即将其内部混合的材料取出，然后将混合设备内部清洗干净，避免影响后续使用，然后对制作出来固化材料进行测试，检测其强度和粘稠度以及固化程度，通过相对应的试验进行测试，测试方法为将混合好的材料送至测试场地，模拟材料在加工后的应用场所，然后使用需要检验的固化材料进行工作，再通过对该项固化材料的使用情况进行判断，来确定测试结果，并将测试结果进行记录，不符合指标的固化材料将被遗弃，符合标准的固化材料则投入使用。
6.根据权利要求5所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于：所述S1中各项材料的总量需超过总测试用量，准备大量备用材料放置其中，防止出现因为操作不当导致材料无法使用。
7.根据权利要求5所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于：所述S2中向搅拌设备中添加材料时，需要在上一份材料全部混合完毕之后才能放入，直至最后一项材料的添加，搅拌设备在混合物料时，需要逐次进行，每一份材料是配比好的油基泥浆、砂子、固化剂、水、凝絮剂材料，依次混合这些材料，直至该份材料全部混合且取出，才能在混合设备清洗后继续进行工作。
8.根据权利要求5所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于：所述S3中调整后的温度控制在24℃-27℃。
9.根据权利要求5所述的一种页岩气井钻井废油基泥浆固化材料，其特征在于：所述S4中测试指标根据适用场所进行调整，需要什么类型的固化材料就采用该项方法的标准，可进行随时调整，包括处于较为寒冷的地带可以通过控温设备调整设备温度，使设备工作时不会因为气候问题造成影响。
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