專利名稱：鉆井廢泥漿固化處理技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油鉆井和地質(zhì)鉆探中廢泥漿固化處理技術(shù)，它包括處理劑配方及固化處理工藝。
鉆井泥漿是石油鉆井工程的血液，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，為了提高鉆井的速度和質(zhì)量，世界各國在泥漿的配方上想了不少辦法，配方越來越復(fù)雜。然而，在這眾多的配方中一般都含有大量的重金屬、油類、堿和化學(xué)物(包括有機物)等對人、畜和環(huán)境極為有害的物質(zhì)。如鐵鉻鹽、磺化褐煤、重鉻酸鹽、磺化瀝青、柴油、機油……等。泥漿用后廢棄時若不經(jīng)過處理，這些物質(zhì)將會嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人們的生命和身體健康，影響動植物的生長發(fā)育。以川西南礦區(qū)“音24井”為例，該井共有廢泥漿400多立方米，其中含磺化瀝青9噸多，含鉻總量近一噸，含油類物質(zhì)25噸，堿12噸，磺化褐煤23噸，磺化酚醛樹脂21噸，鈦鐵礦120.5噸，重晶石粉746噸以及一些其它有害物質(zhì)。若這些泥漿廢棄時不經(jīng)處理，上述這些物質(zhì)如果全部流失出來可使成百萬立方米的水質(zhì)遭到污染;部分土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，廢泥漿的危害性由此可見一斑。因此，目前世界各國十分重視對鉆井廢泥漿進(jìn)行無害化處理的研究。但要對這些廢泥漿進(jìn)行無害化處理，一般都要花大量的物力財力。根據(jù)蘇聯(lián)《石油業(yè)》(雜志)1985年2月NO2P49～52頁上登載的“降低鉆井廢泥漿的污染性”一文中披露的蘇聯(lián)通常采用兩種泥漿固化劑配方，以每處理100噸廢泥漿算，僅材料費用大約相當(dāng)于我國人民幣5000元或15000元。其中一種是以純水泥作為固化劑，其水泥的用量為廢泥漿重量的40～50%以上;第二種是以脲醛樹脂作為泥漿固化添加物，利用無機鹽或酸式鹽(如氯化銨)作催化劑，以重過磷酸鈣作為固體硬化劑。前者水泥用量大，處理的勞動強度高，而且僅材料費就約需5000元左右;后者雖然處理劑用量相對較少(脲醛樹脂6噸、氯化銨8.5噸、重過磷酸鈣6噸)，但材料費用卻高達(dá)15000元左右。由于上述廢泥漿固化處理材料費用高，我國各井場目前均無條件使用。但若不處理，廢泥漿又會污染農(nóng)田、水域、給社會帶來極大的危害。為環(huán)境保護(hù)法所不容。
本發(fā)明的目的在于擬研究一種新的固化劑配方及固化工藝，并利用井場現(xiàn)有的設(shè)備以達(dá)到既能降低固化處理成本，又能將廢泥漿中的有害物質(zhì)固結(jié)起來不致因流失而對社會造成危害的目的。
本發(fā)明的解決方案在于，以水泥作為主凝劑，水玻璃為助凝劑，硫酸鹽或氯化物為催化劑。利用每個井場現(xiàn)有的泥漿循環(huán)罐，泥漿攪拌器，泥漿泵、加料漏斗、污水池及循環(huán)管道等作為廢泥漿固化處理設(shè)備。其處理方法為首先加入催化劑硫酸鋁，待完全溶化后再加入助凝劑水玻璃，攪拌均勻后再勻速加入主凝劑水泥，最后輸入固化池固化。固化劑的加入量以廢泥漿重量的百分比計，約需加入水泥7～12%(泥漿溫度高而泥漿比重又大時取下限，泥漿溫度若在10℃以下，而泥漿比重又小時取上限);水玻璃的用量一般為廢泥漿的2～3%，其最大用量則以加入后泥漿泵能正常吸入泥漿為限;工業(yè)硫酸鋁的加入量則與泥漿的溫度有關(guān)，用量為泥漿重量的0.1～0.5%，夏季取下限，冬季取上限。此外，由于催化劑對提高泥漿粘度的能力很強，故其用量應(yīng)與水玻璃用量成反比。即一種用量偏多，另一用量則可偏少，二者呈負(fù)相關(guān)性。若泥漿溫度低于0℃時可加入適量NaCL(工業(yè)氯化鈉)或CaCL2(氯化鈣)作為防凍劑，以降低泥漿的冰點溫度。
附圖
一為泥漿固化工藝流程示意圖。圖中1為泥漿循環(huán)罐，2為泥漿泵，3為加料斗，4為固化池(可利用污水池固化)，5為泥漿攪拌器，6、7、8、9為控制閥。由于每個井場的泥漿在鉆井過程中均盛于泥漿循環(huán)罐1中，井打完后泥漿已成廢物。固化處理時先啟動循環(huán)罐1中的攪拌器5，再啟動泥漿泵2，同時關(guān)閉閥門6、8，開啟閥門7、9使泥漿經(jīng)加料斗3再往返循環(huán)于泥漿罐1，在循環(huán)過程中逐漸將催化劑硫酸鋁從料斗3加入，當(dāng)其完全溶解后將助凝劑水玻璃亦從漏斗3均勻加入，然后開啟閥門6，關(guān)閉閥門7，讓加入助凝劑和催化劑的泥漿由泥漿循環(huán)罐1經(jīng)泥漿泵2，閥門6反復(fù)循環(huán)，將其攪拌均勻。此后再開啟閥門7、8，同時關(guān)上閥門6、9，并以一定速度在進(jìn)料斗3處勻速加入水泥，由于進(jìn)料斗3底部噴管口負(fù)壓作用將水泥均勻地混合于泥漿中，最后經(jīng)閥門8噴入固化池4中。經(jīng)過上述處理的廢泥漿，既可在空氣中固化，亦可在水下固化。經(jīng)2～7天后其強度便可達(dá)到12×105帕斯卡以上。
本發(fā)明利用現(xiàn)場設(shè)備對廢泥漿進(jìn)行固化處理，施工方便，處理費用低，處理劑易得。用本發(fā)明處理100噸廢泥漿，成本費僅需1800元左右;其費用僅為蘇聯(lián)《石油業(yè)》雜志中所述方法的12～36%。固化后的廢泥漿，其有害物質(zhì)亦被固結(jié)起來。將固結(jié)物樣品經(jīng)雨淋后，其水樣經(jīng)環(huán)境監(jiān)測站化驗分析，有害物質(zhì)含量均沒超過國家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，將固化后的廢泥漿無論是露天堆放或是埋于地下均可達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。其次，我國大部分井場在鉆井過程中均需修一污水池，該池的修建平均需征地1.5畝，其征地費用以川西南礦區(qū)為例平均為15700元。若廢泥漿不經(jīng)處理而盛于污水池中，則該池長年不能使用，若利用本發(fā)明將廢泥漿處理后排放于污水池中固化，則可以很快退耕還田(蓋上土就可耕種，也可作為魚塘養(yǎng)魚)。因此，污水池用地就可由征用改為租用，節(jié)約土地費用一萬余元(租用費每畝僅3500元)，這樣又保護(hù)了土地資源。一口井一般有廢泥漿約150m3左右，若按本發(fā)明固化，僅需3500元左右處理費，這筆費用只占節(jié)約下來的土地征用費的一少部分。若加上將每口井廢泥漿轉(zhuǎn)運處處所耗費用，其節(jié)約的經(jīng)費就更可觀了。因此將廢泥漿作無害固化處理不但能保護(hù)環(huán)境和土地資源，造福人類，而且對每個井場來說還具有較顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
實施例以安9井鉆井廢泥漿固化處理為例。泥漿比重為1.43，泥漿循環(huán)罐中廢泥漿體積25m3，泥漿重量為35.75噸，泥漿溫度5℃左右，泥漿循環(huán)罐、泥漿攪拌器、泥漿泵、加料斗及輸送管道均為井場現(xiàn)有設(shè)備，固化池為廢石條砌成(固化后石條可取作它用)。固化工藝流程為首先關(guān)閉閥門6、8，然后啟動攪拌器5和泥漿泵2，使廢泥漿由泥漿罐1經(jīng)泥漿泵2、閥門7、9又流回泥漿罐，此時通過加料斗3均勻加入178公斤工業(yè)硫酸鋁，待溶解后再通過料斗均勻加入0.8噸水玻璃，此后關(guān)閉閥門7，開啟閥門6，使加有上述兩種處理劑的廢泥漿經(jīng)閥門6再流回泥漿罐，不斷循環(huán)和攪拌直到混合均勻為止。最后關(guān)閉閥門6、9，開啟閥門7、8，調(diào)節(jié)泥漿泵的排量為1029.6公斤/分鐘，同時以每分鐘約123公斤的速度均勻地向加料斗3中加入425號硅酸鹽水泥4.29噸。由于進(jìn)料斗3底部噴管口的負(fù)壓作用將水泥均勻地混合于泥漿中，最后經(jīng)閥門8噴入固化池4固化。
附圖一為本發(fā)明工藝流程簡圖。
權(quán)利要求
1.一種鉆井廢泥漿固化處理技術(shù)，它包括固化劑配方和固化工藝兩部分，固化劑成分中以水泥為主凝劑，其特征在于它還含有占泥漿重量2～3%的助凝劑水玻璃及占泥漿重量0.1～0.5%的催化劑硫酸鹽或氯化物，如硫酸鋁等，主凝劑水泥的含量占泥漿重量的7～12%。
2.按權(quán)利要求1中所述之固化處理技術(shù)，所謂固化工藝其特征在于它是以井場上現(xiàn)有的泥漿循環(huán)罐，泥漿攪拌器、泥漿泵、加料斗，輸送管道等作為固化處理設(shè)備，在處理過程中首先加入催化劑如硫酸鋁，當(dāng)其全部溶解后再加入助凝劑水玻璃，循環(huán)攪拌均勻后再由進(jìn)料斗按一定速度加入主凝劑水泥，最后將上述處理后的廢泥漿噴入固化池固化。
3.按權(quán)利要求1所述之固化劑配方，其特征在于，當(dāng)廢泥漿的溫度在0℃以下時，則應(yīng)加入適量的工業(yè)氯化鈉或氯化鈣作為防凍劑以降低泥漿的冰點溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對鉆井廢泥漿進(jìn)行固化處理的技術(shù)，以水泥，水玻璃及硫酸鹽或氯化物作為固化劑，利用井場現(xiàn)有的循環(huán)缸，泥漿攪拌器，泥漿泵，加料斗，循環(huán)管道等作為固化處理設(shè)備。固化后2～7天之內(nèi)強度可達(dá)12×10
文檔編號C04B18/12GK1031519SQ88102388
公開日1989年3月8日 申請日期1988年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月18日
發(fā)明者沈志發(fā), 詹進(jìn)先, 張月君 申請人:四川石油管理局川西南礦區(qū)