鉀鈣基聚磺鉆井液巖屑固化劑及其制備方法和鉀鈣基聚磺鉆井液巖屑不落地固化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鉀鈣基聚磺鉆井液巖屑處理技術(shù)領(lǐng)域，是一種鉀鈣基聚磺鉆井液巖屑固化劑及其制備方法和鉀鈣基聚磺鉆井液巖屑不落地固化處理方法，該鉀鈣基聚磺鉆井液巖屑固化劑包括氧化劑、有機硅、木質(zhì)素磺酸鹽、早強劑和膠凝材料。本發(fā)明實現(xiàn)了設(shè)備緊湊、處理劑加入量少、鉆井液和處理劑最大限度回收、固化體強度高的特點，有效減少鉆井液處理劑的浪費和降低回收的液相對鉆井液性能的影響，降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)場施工占地面積更小，工業(yè)實用性更好，具有廣闊應(yīng)用前景。
【專利說明】
鉀鈣基聚磺鉆井液巖屑固化劑及其制備方法和鉀鈣基聚磺鉆 井液巖屑不落地固化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩處理技術(shù)領(lǐng)域，是一種鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩 固化劑及其制備方法和鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水基鉆井液巖肩對環(huán)境的影響主要來源于鉆井液體系中添加的各種化學(xué)處理劑 及其復(fù)雜反應(yīng)后的產(chǎn)物對環(huán)境的影響，就鉆井液巖肩而言，影響其環(huán)境污染的因素主要是 鉆井液體系中加入的各種化學(xué)處理劑和巖肩表面粘附鉆井液的量，現(xiàn)有的文獻資料研究表 明，鉆井液體系中加入的磺化物、瀝青、油基類潤滑劑、油等處理劑容易造成C0D、重金屬、芳 烴類等偏高，其加量越大，環(huán)境污染越嚴重。鉀鈣基聚磺鉆井液是水基鉆井液中的一種，常 見配方為4%坂土、0.2%至0.4% 的Na2C03、0.3%至0.5% 的K0H(Na0H)、3%至9% 的KC1、 0 · 3 % 至0 · 8% 的聚合物降濾失劑（SP-8、JT888、MAN101)、0 · 3 % 至0 · 8% 的包被劑(PMHA-2、 MAN104、FA367)、0.3%至0.8%的復(fù)配銨鹽、1 %至5 %的磺化酚醛樹脂、1 %至3%的磺化褐 煤樹脂、1 %至5 %的陽離子乳化瀝青(磺化瀝青粉）、0.2 %至0.5 %的CaO、0.5 %至2 %的潤 滑劑、2%的細目碳酸鈣(QCX-1)、1%的碳酸鈣(WC-1)和重晶石。鉀鈣基聚磺鉆井液因為其 良好的潤滑性能、抑制性能、防塌性能等被廣泛應(yīng)用，主要用于目的層和較復(fù)雜地層，鉀鈣 基聚磺鉆井液巖肩、廢棄鉆井液也多與其他水基鉆井液巖肩混合排放至廢液池內(nèi)，完井后 與其他鉆井液巖肩、廢棄鉆井液一并處理，但由于鉀鈣基聚磺鉆井液含有較高含量的磺化 物、瀝青、油類，存在嚴重的環(huán)境污染風(fēng)險，無害化處理達標(biāo)困難，且一并處理過程中費用較 尚。
[0003] 2015年新《環(huán)保法》頒布后，國內(nèi)各油田要求在環(huán)境敏感區(qū)域鉆井必須進行水基鉆 井液巖肩不落地治理，不允許灑落地面或挖泥漿池，對鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩的固化處理 方法及其固化劑有了更高的要求。
[0004] 公開號為CN102295401A的中國專利文獻公開了一種深井聚磺鉆井液廢棄泥漿的 無害化處理方法，包含以下步驟:一、復(fù)合固結(jié):量取一定體積的深井聚磺鉆井液廢棄泥漿， 加入復(fù)合固化劑，攪拌均勻進行固化處理;二、氧化:在固結(jié)處理后的固廢物中，加入氧化劑 進行攪拌;三、調(diào)整:在氧化處理的固廢物中，加入調(diào)整劑將固廢物的pH調(diào)整為中性。公開號 為CN105130145A的中國專利文獻公開了一種廢棄鉆井泥漿的減量化、無害化、資源化處理 系統(tǒng)及工藝，包括依次設(shè)置的分離單元、泥漿回收單元、泥漿處理單元及泥餅儲存單元，其 中：所述分離單元包括交錯設(shè)置的多級篩網(wǎng)，分離出的粒徑多3mm的鉆肩進入泥餅儲存單 元，分離產(chǎn)生的粒徑<3mm的泥漿進入泥漿回收單元;所述泥漿回收單元包括順次設(shè)置的一 級過濾設(shè)備和二級過濾設(shè)備，泥漿回收單元處理產(chǎn)生的液相泥漿回收利用，產(chǎn)生的固相進 入泥漿處理單元;所述泥漿處理單元包括順次設(shè)置的脫穩(wěn)設(shè)備和固液分離設(shè)備，所述脫穩(wěn) 設(shè)備中投加有脫穩(wěn)藥劑，固液分離設(shè)備分離產(chǎn)生的固相泥餅輸送至泥餅儲存單元，并經(jīng)浸 出液檢測合格后回用。公開號為CN105298415A的中國專利文獻公開了一種鉆井廢棄物的處 理工藝，采用鉆井廢棄物處理裝置進行廢棄物的處理，該處理裝置包括鉆井設(shè)備、巖肩收集 箱、干燥篩以及由攪拌機、輸送機I和制磚機組成的制磚生產(chǎn)線，步驟為S1、將井口的一端與 固控振動篩的入口端連接，同時將井口的另一端與循環(huán)罐連接;S2、鉆井作業(yè)中所產(chǎn)生的廢 棄鉆肩的處理;S3、鉆井作業(yè)中產(chǎn)生的廢棄泥漿的處理;S4、鉆完井后產(chǎn)生的廢棄泥漿的處 理;S5、向攪拌機內(nèi)加入固化劑，攪拌機將巖肩B、巖肩C、巖肩D與固化劑攪拌混合，攪拌后經(jīng) 輸送機I運輸?shù)街拼u機內(nèi)制造成型磚。公開號為CN204511343U的中國專利文獻公開了一種 鉆井廢棄泥漿一體化處理系統(tǒng)，本實用新型包括自動分類收集模塊、多級固液分離組合模 塊和固相輸送系統(tǒng)，自動分類收集模塊包括多個串聯(lián)的巖肩脫漿機和儲漿罐組合，多級固 液分離組合模塊包括沙肩除去機、多功能調(diào)節(jié)罐和水處理再生機，多功能調(diào)節(jié)罐包括加藥 處理區(qū)和清水暫存區(qū)，固相輸送系統(tǒng)連接有固化劑添加機。公開號為CN104291543A的中國 專利文獻公開了一種鉆井廢棄泥漿不落地?zé)o害化處理系統(tǒng)及其處理方法，該處理系統(tǒng)包括 可拆卸泥漿收集池、車載式泥漿處理裝置、處理場防滲地面層，無害化固相臨時堆放場和可 拆卸已處理泥漿回用池，其中的收集池和泥漿回用池均采用可拆卸結(jié)構(gòu)，能夠隨時拆卸運 輸，就地安裝，移運方便，制備的潛水自走式泥漿栗，能在泥漿收集池中自動行走，達到快速 有效地將池中泥漿取出的實用效果。
[0005] 以上各公開的中國專利文獻的技術(shù)經(jīng)對比分析，主要區(qū)別見表1。
[0006] 從處理藥劑的選擇和鉀鈣基聚磺鉆井液特點來看，公開號為CN105130145A、 〇價05298415六、0附04291543六、0吧045113431]的中國專利文獻使用的處理劑及處理過程難 以滿足固化體達標(biāo)要求，公開號為CN102295401A的中國專利文獻的工藝方法為完井后廢液 池固液廢棄物的一種處理方法，不適合巖肩不落地處理需求，現(xiàn)有技術(shù)均為清洗巖肩表面 粘附物，處理藥劑量大或固化體難以達標(biāo);巖肩固化處理過程中回收的液相未經(jīng)優(yōu)化性能 加入鉆井液中容易導(dǎo)致鉆井液增稠、泥餅增厚等反應(yīng)破壞鉆井液性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑及其制備方法和鉀鈣基聚磺鉆 井液巖肩不落地固化處理方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有的鉆井廢 液處理方法均為清洗巖肩表面粘附物，存在處理藥劑量大或固化體難以達標(biāo)、巖肩固化處 理過程中回收的液相易破壞鉆井液性能的問題。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固 化劑，原料按重量百分數(shù)計包括5 %至15 %的氧化劑、0.5 %至10 %的有機硅、2 %至10 %的 木質(zhì)素磺酸鹽、〇. 5%至5%的早強劑和余量的膠凝材料。
[0009]下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進一步優(yōu)化或/和改進：
[0010]上述氧化劑為三氯化鐵、高錳酸鉀、過硫酸鈉、次氯酸鈉中的一種;或/和，有機硅 為甲基硅醇鈉和氟硅醇鈉中的一種;或/和，早強劑為甲酸鈣、氯化鈣、氯化鈉中的一種;或/ 和，膠凝材料為水泥、粉煤灰和石膏的混合物，水泥、粉煤灰和石膏的混合比例為2至3:0.5 至1.5:0.05至0.15。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種根據(jù)技術(shù)方案之一所述的 鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑按下述制備方法得到：向膠凝材料中依次加入早強劑、木質(zhì) 素磺酸鹽和有機硅，常溫下混拌2小時至4小時后，再向其中加入氧化劑，常溫下繼續(xù)混拌2 小時至4小時后即得到本發(fā)明的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案之三是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種使用技術(shù)方案之一和根據(jù) 技術(shù)方案之二得到的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑進行的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地 固化處理方法，包括敞口罐、電動栗、干燥篩、收集轉(zhuǎn)移裝置、變頻高速離心機、調(diào)節(jié)罐、螺桿 灌漿栗、固化裝置、擠壓機和組裝敞口罐;敞口罐的出料口與電動栗的進料口相連通，電動 栗的出料口和收集轉(zhuǎn)移裝置的出料口均與干燥篩的進料斗進口相連通，干燥篩的液相出口 與變頻高速離心機的進料口相連通，變頻高速離心機的液相出料口與調(diào)節(jié)罐的進料口相連 通，干燥篩的固相出料口、變頻高速離心機的固相出料口和螺桿灌漿栗的出料口均與固化 裝置的進料口相連通，固化裝置的外部分別設(shè)置有擠壓機和組裝敞口罐;其中，具體的處理 方法按下述步驟進行:第一步，井隊循環(huán)罐產(chǎn)生的廢鉆井液和污水進入敞口罐中在電動栗 的作用下送至干燥篩，井隊振動篩產(chǎn)生的巖肩和廢鉆井液進入收集轉(zhuǎn)移裝置中并繼續(xù)送至 干燥篩，向干燥篩的物料中加入清洗劑后，干燥篩將送至的物料進行固液分離分別得到液 相和固相;第二步，由干燥篩分離出的液相進入變頻高速離心機中，接著向變頻高速離心機 的物料中加入氧化鈣后，變頻高速離心機將送至的物料進行固液分離，由變頻高速離心機 分離出的液相進入調(diào)節(jié)罐中，接著向調(diào)節(jié)罐中的液相加入調(diào)節(jié)劑后繼續(xù)栗至井隊循環(huán)罐重 復(fù)利用;第三步，由干燥篩分離出的固相送至固化裝置中、由變頻高速離心機分離出的固相 送至固化裝置中、井隊的清潔器和離心機產(chǎn)生的廢固相物質(zhì)由螺桿灌漿栗送至固化裝置 中，接著向固化裝置的物料加入鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，混合均勻后形成的固化體 轉(zhuǎn)移至擠壓機進行壓實作業(yè)，將固化體進行壓實作業(yè)后產(chǎn)生的析出水收集后用于清洗設(shè) 備，將固化體進行壓實作業(yè)后得到的高強度固化體轉(zhuǎn)移至組裝敞口罐侯凝7天至14天后可 以進行資源化利用。
[0013] 下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之三的進一步優(yōu)化或/和改進：
[0014] 上述向調(diào)節(jié)罐中的液相加入調(diào)節(jié)劑混合均勻后，當(dāng)調(diào)節(jié)罐中的液相有氣泡時，再 向調(diào)節(jié)罐中的液相中加入乳化劑。
[0015] 上述清洗劑加量為干燥篩中的物料的5%至10%，氧化鈣加量為變頻高速離心機 中的物料的0.1 %至0.5%，調(diào)節(jié)劑加量為調(diào)節(jié)罐中的液相的0.1 %至0.4%，鉀鈣基聚磺鉆 井液巖肩固化劑的加量為進入固化裝置中固相體積的10%至20%，乳化劑的加入量為調(diào)節(jié) 罐中的液相的〇. 01 %至〇. 05%。
[0016] 上述清洗劑包括0.05 %至0.1 %的表面活性劑ABS、0.3 %至1 %的三氯化鐵和余量 的水;或/和，調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉與氫氧化鈉按重量份1:1至1:2的混合物，或者，調(diào)節(jié)劑為碳酸 鈉與氫氧化鉀按重量份1:1至1:2的混合物;或/和，乳化劑為0Ρ-ΠΚ0Ρ-4中的一種。
[0017] 上述變頻高速離心機的轉(zhuǎn)速為1800r/min至3200r/min，推薦轉(zhuǎn)速為2600r/min至 2800r/min;或/和，敞口罐為圓罐、方罐、梯形罐中的一種，敞口罐內(nèi)設(shè)置有攪拌器;或/和， 電動栗為螺桿栗、真空抽吸栗、液下渣漿栗中的一種;或/和，收集轉(zhuǎn)移裝置為螺旋輸送機、 鉆井固液廢棄物收集轉(zhuǎn)移螺旋推進器、鉆井配套隨鉆廢棄物收集提升轉(zhuǎn)移裝置中的一種； 或/和，固化裝置為敞口罐與挖掘機的組合或強制式攪拌機或雙軸攪拌機;或/和，干燥篩為 振動強度大于7.5的直線型振動篩，干燥篩的篩網(wǎng)不大于60目，干燥篩進料斗內(nèi)設(shè)有與干燥 篩寬度一致的液體噴灑管。
[0018]上述資源化利用為制磚、鋪路、鋪設(shè)井場中的一種，擠壓機作用于固化體壓實壓力 大于lOMpa;或/和，當(dāng)鉀鈣基聚磺鉆井液中含油率大于2%時，在清洗劑中加入0.01 %至 0.2 %生物酶清洗劑。
[0019] 本發(fā)明實現(xiàn)了設(shè)備緊湊、處理劑加入量少、鉆井液和處理劑最大限度回收、固化體 強度高的特點，有效減少鉆井液處理劑的浪費和降低回收的液相對鉆井液性能的影響，降 低生產(chǎn)成本，現(xiàn)場施工占地面積更小，工業(yè)實用性更好，具有廣闊應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020] 附圖1為本發(fā)明的工藝框圖。
[0021 ]附圖中的編碼分別為：1為敞口罐，2為電動栗，3為干燥篩，4為收集轉(zhuǎn)移裝置，5為 變頻高速離心機，6為調(diào)節(jié)罐，7為螺桿灌漿栗，8為固化裝置，9為擠壓機，10為組裝敞口罐， 11為井隊循環(huán)罐，12為井隊振動篩，13為井隊的清潔器，14為井隊的離心機。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體 的實施方式。本發(fā)明中所提到各種化學(xué)試劑和化學(xué)用品如無特殊說明，均為現(xiàn)技術(shù)中公知 公用的化學(xué)試劑和化學(xué)用品;本發(fā)明中的百分數(shù)如沒有特殊說明，均為質(zhì)量百分數(shù);本發(fā)明 中的溶液若沒有特殊說明，均為溶劑為水的水溶液，例如，鹽酸溶液即為鹽酸水溶液。
[0023]在本發(fā)明中，為了便于描述，各部件的相對位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖1 的布圖方式來進行描述的，如:上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖的布圖方向來 確定的。
[0024]實施例1，該鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，原料按重量百分數(shù)計包括5%至15% 的氧化劑、〇. 5 %至10 %的有機硅、2 %至10 %的木質(zhì)素磺酸鹽、0.5 %至5 %的早強劑和余量 的膠凝材料。早強劑和木質(zhì)素磺酸鈉可以縮短固化體侯凝時間，減小固化體臨時堆放場占 地面積，有機硅可以防止固化體固化后受雨水浸泡而降低固化體的強度，本發(fā)明的鉀鈣基 聚磺鉆井液巖肩固化劑可以減少加量，控制成本。
[0025]實施例2,作為實施例1的優(yōu)化，氧化劑為三氯化鐵、高錳酸鉀、過硫酸鈉、次氯酸鈉 中的一種;或/和，有機硅為甲基硅醇鈉和氟硅醇鈉中的一種;或/和，早強劑為甲酸鈣、氯化 鈣、氯化鈉中的一種;或/和，膠凝材料為水泥、粉煤灰和石膏的混合物，水泥、粉煤灰和石膏 的混合比例為2至3:0.5至1.5:0.05至0.15。
[0026] 實施例3,作為上述實施例的優(yōu)化，該鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑按下述制備方 法得到：向膠凝材料中依次加入早強劑、木質(zhì)素磺酸鹽和有機硅，常溫下混拌2小時至4小時 后，再向其中加入氧化劑，常溫下繼續(xù)混拌2小時至4小時后即得到本發(fā)明的鉀鈣基聚磺鉆 井液巖肩固化劑。
[0027] 實施例4,該使用根據(jù)實施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?得到的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩 固化劑進行的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法，包括敞口罐1、電動栗2、干燥篩 3、收集轉(zhuǎn)移裝置4、變頻高速離心機5、調(diào)節(jié)罐6、螺桿灌漿栗7、固化裝置8、擠壓機9和組裝敞 口罐10;敞口罐1的出料口與電動栗2的進料口相連通，電動栗2的出料口和收集轉(zhuǎn)移裝置4 的出料口均與干燥篩3的進料斗進口相連通，干燥篩3的液相出口與變頻高速離心機5的進 料口相連通，變頻高速離心機5的液相出料口與調(diào)節(jié)罐6的進料口相連通，干燥篩3的固相出 料口、變頻高速離心機5的固相出料口和螺桿灌漿栗7的出料口均與固化裝置8的進料口相 連通，固化裝置8的外部分別設(shè)置有擠壓機9和組裝敞口罐10;其中，具體的處理方法按下述 步驟進行:第一步，井隊循環(huán)罐11產(chǎn)生的廢鉆井液和污水進入敞口罐1中在電動栗2的作用 下送至干燥篩3,井隊振動篩12產(chǎn)生的巖肩和廢鉆井液進入收集轉(zhuǎn)移裝置4中并繼續(xù)送至干 燥篩3,向干燥篩3的物料中加入清洗劑后，干燥篩3將送至的物料進行固液分離分別得到液 相和固相;第二步，由干燥篩3分離出的液相進入變頻高速離心機5中，接著向變頻高速離心 機5的物料中加入氧化鈣后，變頻高速離心機5將送至的物料進行固液分離，由變頻高速離 心機5分離出的液相進入調(diào)節(jié)罐6中，接著向調(diào)節(jié)罐6中的液相加入調(diào)節(jié)劑后繼續(xù)栗至井隊 循環(huán)罐11重復(fù)利用;第三步，由干燥篩3分離出的固相送至固化裝置8中、由變頻高速離心機 5分離出的固相送至固化裝置8中、井隊的清潔器13和井隊的離心機14產(chǎn)生的廢固相物質(zhì)由 螺桿灌漿栗7送至固化裝置8中，接著向固化裝置8的物料加入鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化 劑，混合均勻后形成的固化體轉(zhuǎn)移至擠壓機9進行壓實作業(yè)，將固化體進行壓實作業(yè)后產(chǎn)生 的析出水收集后用于清洗設(shè)備，將固化體進行壓實作業(yè)后得到的高強度固化體轉(zhuǎn)移至組裝 敞口罐10侯凝7天至14天后可以進行資源化利用。氧化鈣的作用為絮凝，在變頻高速離心機 5的物料中加入絮凝劑，可以減少絮凝反應(yīng)時間，使絮體顆粒密度與液相密度差增大，提高 了變頻高速離心機5的固液分離效率，而且采用氧化鈣為絮凝劑，與鉀鈣基聚磺鉆井液中化 學(xué)劑氧化鈣一致，調(diào)節(jié)劑中含有碳酸鈣，可以減少未反應(yīng)完全的絮凝劑對循環(huán)罐鉆井液性 能的影響；巖肩固化后，巖肩的粘土層間結(jié)晶水、吸附水會析出形成析出水，常溫自然析出 速度較慢，不易收集利用，本發(fā)明采用機械擠壓方法，能有效解決這一問題，而且，擠壓后的 高強度固化體顆粒間孔隙更小，強度更大，且顆粒物表面粘附的有害物質(zhì)含量更少。
[0028] 實施例5,作為實施例4的優(yōu)化，向調(diào)節(jié)罐6中的液相加入調(diào)節(jié)劑混合均勻后，當(dāng)調(diào) 節(jié)罐6中的液相有氣泡時，再向調(diào)節(jié)罐6中的液相中加入乳化劑。
[0029] 實施例6，作為實施例5的優(yōu)化，清洗劑加量為干燥篩3中的物料的5%至10%，氧化 鈣加量為變頻高速離心機5中的物料的0.1 %至0.5 %，調(diào)節(jié)劑加量為調(diào)節(jié)罐6中的液相的 0.1 %至0.4%，鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑的加量為進入固化裝置8中固相體積的10% 至20%，乳化劑的加入量為調(diào)節(jié)罐6中的液相的0.01 %至0.05%。
[0030] 實施例7，作為實施例5和實施例6的優(yōu)化，清洗劑包括0.05 %至0.1 %的表面活性 劑ABS、0.3%至1 %的三氯化鐵和余量的水;或/和，調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉與氫氧化鈉按重量份1: 1至1:2的混合物，或者，調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉與氫氧化鉀按重量份1:1至1:2的混合物;或/和，乳 化劑為〇Ρ-1〇、〇Ρ-4中的一種。
[0031]實施例8,作為實施例4、實施例5、實施例6和實施例7的優(yōu)化，變頻高速離心機5的 轉(zhuǎn)速為1800r/min至3200r/min，推薦轉(zhuǎn)速為2600r/min至2800r/min;或/和，敞口罐1為圓 罐、方罐、梯形罐中的一種，敞口罐1內(nèi)設(shè)置有攪拌器;或/和，電動栗2為螺桿栗、真空抽吸 栗、液下渣漿栗中的一種;或/和，收集轉(zhuǎn)移裝置4為螺旋輸送機、鉆井固液廢棄物收集轉(zhuǎn)移 螺旋推進器、鉆井配套隨鉆廢棄物收集提升轉(zhuǎn)移裝置中的一種;或/和，固化裝置8為敞口罐 與挖掘機的組合或強制式攪拌機或雙軸攪拌機;或/和，干燥篩3為振動強度大于7.5的直線 型振動篩，干燥篩3的篩網(wǎng)不大于60目，干燥篩3進料斗內(nèi)設(shè)有與干燥篩3寬度一致的液體噴 灑管，噴灑管用于噴灑清洗劑;通過在干燥篩3進料斗處設(shè)置噴灑管，當(dāng)巖肩進入干燥篩3進 料斗時，噴灑管噴灑清洗劑，配合干燥篩3的振動，清洗了巖肩表面粘附的大部分鉆井液，減 少了巖肩危害因素，這些鉆井液及其處理劑通過液相最大量回收了，也減少了鉆井液處理 劑的浪費。
[0032]實施例9,作為實施例4、實施例5、實施例6、實施例7和實施例8的優(yōu)化，資源化利用 為制磚、鋪路、鋪設(shè)井場中的一種，根據(jù)資源化利用的用途選擇擠壓機9和壓實后高強度固 化體各種形狀、大小，擠壓機9作用于固化體壓實壓力大于lOMPa;或/和，當(dāng)鉀鈣基聚磺鉆井 液中含油率大于2 %時，在清洗劑中加入0.01 %至0.2 %生物酶清洗劑。
[0033] 具體實施案例：新疆油田某井，井深結(jié)構(gòu)Φ 444.5mm(鉆頭）X 500m+ Φ 311.2mm(鉆 頭）X 3470m+Φ 215.9mm(鉆頭）X 4760m，一開采用坂土-CMC鉆井液，二開采用聚磺鉆井液， 三開采用鉀鈣基聚磺鉆井液，三開鉆井液配方為:4 %的坂土、0.2 %的Na2C03、0.5 %的Κ0Η、 7 %的KC1、0.8 %的聚合物降濾失劑JT888、0.8 %的包被劑PMHA-2、0.5 %的復(fù)配銨鹽、2 %磺 化酚醛樹脂、2%的磺化褐煤樹脂、1 %的低熒光潤滑劑、3%的磺化瀝青粉（陽離子乳化瀝 青）、0.2%至0.5%的CaO、2%至3%的隨鉆堵漏劑、2%的細目碳酸鈣、1 %的碳酸鈣和重晶 石（密度 1.35g/cm3)〇
[0034] 現(xiàn)場采用了根據(jù)本發(fā)明所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法，其 中：
[0035] 第一組：該鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，原料按重量百分數(shù)計包括5%的氧化 劑、10 %的有機硅、2 %的木質(zhì)素磺酸鹽、5 %的早強劑和余量的膠凝材料;氧化劑為次氯酸 鈉，有機硅為氟硅醇鈉，早強劑為氯化鈣，膠凝材料為水泥、粉煤灰、石膏的混合物，混合比 例為2:1.5:0.05;清洗劑包括0.05 %的表面活性劑ABS、0.3 %的三氯化鐵和余量的水，調(diào)節(jié) 劑為碳酸鈉與氫氧化鈉按重量份1: 2的混合物，清洗劑加量為干燥篩3中的物料的5%，氧化 鈣加量為變頻高速離心機5中的物料的0.5%，調(diào)節(jié)劑加量為調(diào)節(jié)罐5中的液相的0.4%，鉀 鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑的加量為進入固化裝置8中固相體積的10%。
[0036] 第二組:該鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，原料按重量百分數(shù)計包括15 %的氧化 劑、0.5%的有機硅、10%的木質(zhì)素磺酸鹽、0.5%的早強劑和余量的膠凝材料;氧化劑為過 硫酸鈉，有機硅為甲基硅醇鈉，早強劑為氯化鈉，膠凝材料為水泥、粉煤灰、石膏的混合物， 混合比例為3:0.5:0.15;清洗劑包括0.1 %的表面活性劑ABS、1 %的三氯化鐵和余量的水， 調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉與氫氧化鉀按重量份1:2的混合物，清洗劑加量為干燥篩3中的物料的 10%，氧化鈣加量為變頻高速離心機5中的物料的0.1 %，調(diào)節(jié)劑加量為調(diào)節(jié)罐5中的液相的 0.1%，鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑的加量為進入固化裝置8中固相體積的20%。
[0037] 第三組：該鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，原料按重量百分數(shù)計包括10 %的氧化 劑、1 %的有機硅、5%的木質(zhì)素磺酸鹽、2%的早強劑和余量的膠凝材料;氧化劑為三氯化 鐵，有機硅為甲基硅醇鈉，早強劑為甲酸鈣;膠凝材料為水泥、粉煤灰、石膏的混合物，混合 比例為2:1:0.1;清洗劑包括0.1 %的表面活性劑ABS、0.3 %的三氯化鐵和余量的水，調(diào)節(jié)劑 為碳酸鈉與氫氧化鉀按重量份1:1混合，清洗劑加量為干燥篩3中的物料的10%，氧化鈣加 量為變頻高速離心機5中的物料的0.2%，調(diào)節(jié)劑加量為調(diào)節(jié)罐5中的液相的0.2%，鉀鈣基 聚磺鉆井液巖肩固化劑的加量為進入固化裝置8中固相體積的15%。
[0038]本發(fā)明中具體的測量方法：
[0039] (1)浸出液:按HJ577-2010《固體廢棄物浸出毒性浸出方法》，將樣品進行粉碎，使 樣品顆粒通過3mm孔徑的篩。稱取一定重量粉碎的樣品置于錐形瓶中，按液固體積比10:1計 算出純水的體積，加入純水，蓋緊瓶口后垂直固定在水平振蕩器上，調(diào)節(jié)振蕩頻率為110次/ min，在室溫下振蕩8h，后靜置16h，得到浸出液。
[0040] (2)化學(xué)需氧量(C0D):按GBT11914-89《化學(xué)需氧量的測定，重鉻酸鉀法）取10mL (1)中混合均勻的浸出液，置于加熱管中，準(zhǔn)確加入5mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，為了規(guī)避氯離子 的影響，加入一定量的硫酸汞，加入數(shù)粒小玻璃珠，緩慢加入15mL硫酸硫酸銀你溶液，輕輕 搖勻使溶液混合，加熱165攝氏度回流2h。冷卻后，加入40mL純水，使溶液總體積不少于 70mL。溶液再度冷卻后，加3滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液滴定，溶液的顏色由黃 色經(jīng)藍綠色至紅褐色即為終點，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液的用量。滴定水樣的同時，取10mL純 水，按同樣的操作步驟作空白試驗，記錄滴定空白時硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。
[0041] (3)pH值:配制pH=6.86的緩沖液，用來校準(zhǔn)pH測試儀。室溫常壓下測定（1)中浸出 液pH值，并記錄。
[0042] (4)色度:按GBT11903-89《水質(zhì)色度的測定，稀釋倍數(shù)法》分別取浸出液和光學(xué)純 水于具塞比色管中，充至標(biāo)線，將具塞比色管放在白色表面上，具塞比色管與該表面應(yīng)呈合 適的角度，使光線被反射自具塞比色管底部向上通過液柱。垂直向下觀察液柱，比較浸出液 和光學(xué)純水，描述浸出液呈現(xiàn)的色度和色凋，如果可能包括透明度。將浸出液用光學(xué)純水逐 級稀釋成不同倍數(shù)，分別置于具塞比色管井充至標(biāo)線。將具塞比色管放在白色表面上，用上 述相同的方法與光學(xué)純水進行比較。將浸出液稀釋至剛好與光學(xué)純水無法區(qū)別為止，記下 此時的稀釋倍數(shù)值。
[0043] (5)含油率:按GB/T16783.1-2006《石油天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場測試第1部分:水基 鉆井液》鉆井液固相含量測定方法。
[0044] (6)抗壓強度，根據(jù)JTJ051-93無側(cè)限抗壓強度測量方法，將樣品制作成直徑 150mm、高度150mm的圓柱形試模，25 ± 5°C下侯凝14天，使用無側(cè)限抗壓強度儀測量，記錄最 大壓力，
[0045] 對本發(fā)明的清洗劑進行鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩清洗效果的評價：
[0046] 采用第一組中的清洗劑進行鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩清洗前后相關(guān)參數(shù)變化表見 表2所示，采用第二組中的清洗劑進行鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩清洗前后相關(guān)參數(shù)變化表見 表3所示，采用第三組中的清洗劑進行鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩清洗前后相關(guān)參數(shù)變化表見 表4所示;其中，該評價試驗中的樣品為鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩。
[0047] 由表2、表3和表4可以看出，經(jīng)本發(fā)明的清洗劑清洗后，巖鉀鈣基聚磺鉆井液肩的 含油率、浸出液色度、浸出液C0D都有明顯的降低，pH值也下降了，表明本發(fā)明的清洗劑可以 優(yōu)選剝離粘附在鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩表面的油類、瀝青、磺化物等鉆井液處理劑，減少鉀 鈣基聚磺鉆井液巖肩的環(huán)境污染物質(zhì)含量。
[0048] 對變頻高速離心機5的物料中加入氧化鈣進行絮凝效果的評價：
[0049] 在變頻高速離心機5的物料中分別加入0%、0.1 %、0.2%、0.3%的氧化鈣，變頻高 速離心機5轉(zhuǎn)速設(shè)定2800r/min，依據(jù)GB/T16783.1-2006石油天然氣工業(yè)鉆井液現(xiàn)場測試第 1部分:水基鉆井液分別測量變頻高速離心機5處理前和分離后的液相的密度，數(shù)據(jù)見表5:
[0050] 由表5可以看出，加入絮凝劑后，固液分離后的液相密度明顯降低，比單純的機械 離心分離效果顯著提高，本發(fā)明實施生產(chǎn)中絮凝劑的加量為0.2 %時，密度由1.32g/cm3，降 低至1.09g/cm3,說明在只需加入少量(0.2%)的絮凝劑，便能達到較好的絮凝效果，并能保 證固液分離效果最好。
[0051] 對采用本發(fā)明鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法進行現(xiàn)場實施產(chǎn)生的 固化體處理效果的評價：
[0052] 采用第一組進行中的清洗劑進行本發(fā)明鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理 方法進行現(xiàn)場實施產(chǎn)生的固化體處理效果見表6所示，采用第二組進行中的清洗劑進行本 發(fā)明鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法進行現(xiàn)場實施產(chǎn)生的固化體處理效果見 表7所示，采用第三組進行中的清洗劑進行本發(fā)明鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理 方法進行現(xiàn)場實施產(chǎn)生的固化體處理效果見表8所示，其中，該評價試驗中的樣品為本發(fā)明 中將固化體進行壓實后得到的高強度固化體。
[0053] 從表6、表7和表8中可以看出，根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978 -1996)現(xiàn)場實施 固化后浸入液C0D擠壓前可以達到二級排放標(biāo)準(zhǔn)，擠壓后可以達到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，浸出液擠 壓后pH值較擠壓前略有降低，擠壓裝置lOMPa壓力擠壓后，無側(cè)限抗壓強度明顯提高，有利 于鋪路、鋪設(shè)井場等資源化利用。
[0054]本發(fā)明主要為了適應(yīng)鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地施工的要求，實現(xiàn)了設(shè)備緊 湊、鉆井液有效處理劑最大限度回收、化學(xué)絮凝劑輔助提高固液分離、高效的鉀鈣基聚磺鉆 井液巖肩固化劑能夠?qū)袒w進行快速固化、高強度固化體強度高等特點，本發(fā)明的鉀鈣 基聚磺鉆井液巖肩固化劑和鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法具體優(yōu)點如下：
[0055] (1)實現(xiàn)了鉆井液和處理劑最大限度回收與巖肩無害因素減小的結(jié)合，通過在干 燥篩3進料斗處設(shè)置噴灑管，當(dāng)巖肩進入干燥篩3進料斗時，噴灑管噴灑清洗劑，配合干燥篩 3的振動，清洗了巖肩表面粘附的大部分鉆井液，減少了巖肩危害因素，并能有效減少處理 的用量，這些鉆井液及其處理劑通過液相最大量回收了，也減少了鉆井液處理劑的浪費。
[0056] (2)在變頻高速離心機5進料口加入絮凝劑氧化鈣，可以減少絮凝反應(yīng)時間，使絮 體顆粒密度與液相密度差增大，提高了變頻高速離心機5的固液分離效率，而且采用氧化鈣 為絮凝劑，與鉀鈣基聚磺鉆井液中化學(xué)劑氧化鈣一致，調(diào)節(jié)劑中含有碳酸鈣，可以減少未反 應(yīng)完全的絮凝劑對鉆井液性能的影響。
[0057] (3)鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑中早強劑和木質(zhì)素磺酸鈉可以縮短固化體侯凝 時間，減小固化體臨時堆放場占地面積，有機硅可以防止固化后雨水浸泡降低固化體強度， 優(yōu)化后的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑可以減少加量，控制成本。
[0058] (4)巖肩固化后巖肩的粘土層間結(jié)晶水、吸附水會析出形成析出水，常溫自然析出 速度較慢，不易收集利用，本發(fā)明采用機械擠壓方法，能有效解決這一問題，而且，擠壓后的 固化體顆粒間孔隙更小，強度更大，有害物質(zhì)穩(wěn)定效果更好。
[0059] (5)采用本發(fā)明的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法進行巖肩不落地施 工，現(xiàn)場施工占地面積更小，工業(yè)實用性更好。
[0060] (6)可以進行水基鉆井液巖肩分級處理，治理目標(biāo)更有效，治理費用使用更合理。 常見鉀鈣基聚磺鉆井液使用在目的層或深井，產(chǎn)生的巖肩不足全井巖肩的四分之一，一般 同一口井若均采用水基鉆井液，其余鉆井液化學(xué)劑中磺化物、瀝青、油類物質(zhì)加量均低于該 體系，處理相對簡單一些，所需要的處理費用也低一些，如果混合治理，不僅費用投入高，而 且由于混合不均勻存在不達標(biāo)風(fēng)險。
[0061] 因此本發(fā)明不僅具有較好的固化效果，而且有利于鉀鈣基聚磺鉆井液清潔生產(chǎn)， 具有廣闊應(yīng)用前景。
[0062]以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的實施例，其具有較強的適應(yīng)性和實施效果，可根據(jù) 實際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。

【主權(quán)項】
1. 一種鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，其特征在于原料按重量百分數(shù)計包括5%至15% 的氧化劑、〇. 5%至10%的有機硅、2%至10%的木質(zhì)素磺酸鹽、0.5%至5%的早強劑和余量的膠凝 材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，其特征在于氧化劑為三氯化 鐵、高錳酸鉀、過硫酸鈉、次氯酸鈉中的一種;或/和，有機硅為甲基硅醇鈉和氟硅醇鈉中的 一種;或/和，早強劑為甲酸鈣、氯化鈣、氯化鈉中的一種;或/和，膠凝材料為水泥、粉煤灰和 石膏的混合物，水泥、粉煤灰和石膏的混合比例為2至3:0.5至1.5:0.05至0.15。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑，其特征在于按下述方法得 到:向膠凝材料中依次加入早強劑、木質(zhì)素磺酸鹽和有機硅，常溫下混拌2小時至4小時后， 再向其中加入氧化劑，常溫下繼續(xù)混拌2小時至4小時后即得到本發(fā)明的鉀鈣基聚磺鉆井液 巖肩固化劑。4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑的制備方法，其特征在 于按下述方法進行：向膠凝材料中依次加入早強劑、木質(zhì)素磺酸鹽和有機硅，常溫下混拌2 小時至4小時后，再向其中加入氧化劑，常溫下繼續(xù)混拌2小時至4小時后即得到本發(fā)明的鉀 鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑。5. -種使用根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑進行的鉀鈣基 聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法，其特征在于包括敞口罐、電動栗、干燥篩、收集轉(zhuǎn)移 裝置、變頻高速離心機、調(diào)節(jié)罐、螺桿灌漿栗、固化裝置、擠壓機和組裝敞口罐;敞口罐的出 料口與電動栗的進料口相連通，電動栗的出料口和收集轉(zhuǎn)移裝置的出料口均與干燥篩的進 料斗進口相連通，干燥篩的液相出口與變頻高速離心機的進料口相連通，變頻高速離心機 的液相出料口與調(diào)節(jié)罐的進料口相連通，干燥篩的固相出料口、變頻高速離心機的固相出 料口和螺桿灌漿栗的出料口均與固化裝置的進料口相連通，固化裝置的外部分別設(shè)置有擠 壓機和組裝敞口罐;其中，具體的處理方法按下述步驟進行:第一步，井隊循環(huán)罐產(chǎn)生的廢 鉆井液和污水進入敞口罐中在電動栗的作用下送至干燥篩，井隊振動篩產(chǎn)生的巖肩和廢鉆 井液進入收集轉(zhuǎn)移裝置中并繼續(xù)送至干燥篩，向干燥篩的物料中加入清洗劑后，干燥篩將 送至的物料進行固液分離分別得到液相和固相;第二步，由干燥篩分離出的液相進入變頻 高速離心機中，接著向變頻高速離心機的物料中加入氧化鈣后，變頻高速離心機將送至的 物料進行固液分離，由變頻高速離心機分離出的液相進入調(diào)節(jié)罐中，接著向調(diào)節(jié)罐中的液 相加入調(diào)節(jié)劑后繼續(xù)栗至井隊循環(huán)罐重復(fù)利用；第三步，由干燥篩分離出的固相送至固化 裝置中、由變頻高速離心機分離出的固相送至固化裝置中、井隊的清潔器和離心機產(chǎn)生的 廢固相物質(zhì)由螺桿灌漿栗送至固化裝置中，接著向固化裝置的物料加入鉀鈣基聚磺鉆井液 巖肩固化劑，混合均勻后形成的固化體轉(zhuǎn)移至擠壓機進行壓實作業(yè)，將固化體進行壓實作 業(yè)后產(chǎn)生的析出水收集后用于清洗設(shè)備，將固化體進行壓實作業(yè)后得到的高強度固化體轉(zhuǎn) 移至組裝敞口罐侯凝7天至14天后可以進行資源化利用。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法，其特征在于向 調(diào)節(jié)罐中的液相加入調(diào)節(jié)劑混合均勻后，當(dāng)調(diào)節(jié)罐中的液相有氣泡時，再向調(diào)節(jié)罐中的液 相中加入乳化劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法，其特征在于清 洗劑加量為干燥篩中的物料的5%至10%，氧化鈣加量為變頻高速離心機中的物料的0.1%至 0.5%，調(diào)節(jié)劑加量為調(diào)節(jié)罐中的液相的0.1%至0.4%，鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩固化劑的加量 為進入固化裝置中固相體積的1 〇%至20%，乳化劑的加入量為調(diào)節(jié)罐中的液相的Ο . 01 %至 0.05%〇8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法，其特征在于 清洗劑包括〇. 05%至0.1%的表面活性劑ABS、0.3%至1%的三氯化鐵和余量的水;或/和，調(diào)節(jié) 劑為碳酸鈉與氫氧化鈉按重量份1:1至1:2的混合物，或者，調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉與氫氧化鉀按 重量份1:1至1:2的混合物;或/和，乳化劑為0Ρ-ΠΚ0Ρ-4中的一種。9. 根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法，其特 征在于變頻高速離心機的轉(zhuǎn)速為1800r/min至3200r/min，推薦轉(zhuǎn)速為2600r/min至2800r/ min;或/和，敞口罐為圓罐、方罐、梯形罐中的一種，敞口罐內(nèi)設(shè)置有攪拌器;或/和，電動栗 為螺桿栗、真空抽吸栗、液下渣漿栗中的一種;或/和，收集轉(zhuǎn)移裝置為螺旋輸送機、鉆井固 液廢棄物收集轉(zhuǎn)移螺旋推進器、鉆井配套隨鉆廢棄物收集提升轉(zhuǎn)移裝置中的一種;或/和， 固化裝置為敞口罐與挖掘機的組合或強制式攪拌機或雙軸攪拌機;或/和，干燥篩為振動強 度大于7.5的直線型振動篩，干燥篩的篩網(wǎng)不大于60目，干燥篩進料斗內(nèi)設(shè)有與干燥篩寬度 一致的液體噴灑管。10. 根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8或9所述的鉀鈣基聚磺鉆井液巖肩不落地固化處理方法， 其特征在于資源化利用為制磚、鋪路、鋪設(shè)井場中的一種，擠壓機作用于固化體壓實壓力大 于lOMpa;或/和，當(dāng)鉀鈣基聚磺鉆井液中含油率大于2%時，在清洗劑中加入0.01%至0.2%生 物酶清洗劑。
【文檔編號】C02F11/00GK106045244SQ201610393338
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】王茂仁, 馮建建, 蔡林, 姚永清, 魏宏, 周禮
【申請人】克拉瑪依金鑫油田環(huán)保工程有限公司