一种湿磨法制备的钻井泥浆固化材料的制作方法

文档序号:15263547发布日期:2018-08-24 22:24阅读:212来源:国知局

本发明属于属于钻井泥浆固化处理技术领域,具体涉及一种湿磨法制备的钻井泥浆固化材料。



背景技术:

进入21世纪以来,我国资源不断被开发,逐步由农业大国转向工业大国,虽然处于“微笑曲线”的底端,但也在一定程度上为我国经济发展带来了强劲动力。然而,在粗放型的线性发展模式下,一味追求经济的快速发展,带来的是生态环境被破坏,资源不断被浪费。工业化进程的不断发展,工业固废排放量不断增加,传统的堆存和填埋侵占土地,不仅污染空气和河流,影响人们身体健康,而且严重忽略了工业固废可以作为原材料生产新型建材这一优点。

在石油钻井作业时,钻井废弃泥浆有着用量较大、化学成分复杂、种类多的特点,因此在处理钻井废弃泥装时是相当困难的,现在对这些泥装采取的措施比较多,但从经济效益出发考虑,只会有一小部分被回收再利用,绝大多数被直接排放到环境当中,或釆取自然蒸发、沉淀、固结、掩埋在附近等措施进行简易处理。据统计我国每年排放约万废弃泥叛,其中直接排放到周围环境中的占,如果不对这些污染物进行有效的处理,将会对生态环境造成严重威胁。

近年来已公开的污泥固化剂的相关专利:中国专利cn104529283a公开了一种油田废弃钻井泥浆固化材料,其特征在于该固化材料是由油田废弃钻井泥浆、水泥、砂子、固化剂和拌合水组成,各组分的质量百分比为:泥浆:10.0%-50.0%;水泥:10.0%-50.0%;砂子:50.0%-90.0%;固化剂:0.01%-10.0%;拌合水:0.0%-10.0%;中国专利cn101696352a公开了一种用钻井废弃泥浆配制的地面预注浆材料。该地面预注浆材料由以钻井废弃泥浆配制的地面预注浆浆液和氯化钙溶液组成;所述的地面预注浆浆液由钻井废弃泥浆、水泥和结构添加剂组成,1体积地面预注浆浆液中结构添加剂占1%~3%(体积百分比)体积,水泥的浓度为0.1~0.2g/ml,余量为钻井泥浆;地面预注浆浆液与氯化钙溶液的体积比为1000∶(5~17)。



技术实现要素:

本发明的目的是针对上述现状,旨在提供一种材料制成的路基材料强度高,浸出物浓度低,各项指标均达到标准要求,绿色低碳,实现固废利用的湿磨法制备的钻井泥浆固化材料。

本发明目的的实现方式为,一种湿磨法制备的钻井泥浆固化材料,是由下述方法制备的,下述各原料均取重量份数;制备的具体步骤如下:

1)取碱渣25~30份,脱硫石膏15~20份,粉煤灰60~80份和矿粉20~25份,加入到干磨机中进行研磨,得到平均粒径<30μm的混合粉体材料;

2)取钻井泥浆60-80份加入湿磨机中,湿磨超细化至粒径<8μm,得到钻井泥浆料;

3)将步骤1)得到的混合粉体材料和步骤2)得到的钻井泥浆料先混合得到混合料,然后在混合料中加入1~2份sap,1~5份naoh,0.5~1.0份聚羧酸减水剂,1~2份过硫酸铵,1~2份活性氧化铝,10~20份拌合水,20~25份水泥,30~40份砂,并在混凝土搅拌机中搅拌,制得钻井泥浆固化材料。

本发明的有益效果是:

1、运用湿磨技术,超细化高粘度的钻井泥浆颗粒,增加了钻井泥浆的流动性,级配更加优良;在液相研磨的环境下,固体颗粒被破坏表面能溶出活性离子,充分激发钻井泥浆的潜在活性,使钻井泥浆在与其他活性材料相结合时,为能生成具有胶凝性质的材料提供了基础;

2、采用碱渣、矿粉能提供大量的钙质;粉煤灰能提供一部分硅铝质,混合后与钻井泥浆在液相(水)环境中的活性离子发生水化反应,生成具有胶凝性质的材料,用作路基材料,可增强路基材料的强度和承载力;

3、利用sap能固化钻井泥浆中的重金属,并能与脱硫石膏共同降低材料中的含水率;naoh能为水化反应提供碱性环境,充分激发原材料的水化活性;聚羧酸减水剂能增强钻井泥浆的流动性,保证在反应的过程中钻井泥浆不固结;过硫酸铵和活性氧化铝分别作为破胶剂与吸附剂,进一步改善钻井泥浆的性能,保证水化反应的顺利进行。

本发明大掺量的固废利用,减轻了企业的排废压力,减少了固体废弃物的堆存,实现绿色低碳,废物循环再生的过程;本发明所制备的固化材料成本低,性能优良,能满足各项性能指标,适用于一般道路路基所用材料。

具体实施方式

本发明将碱渣,脱硫石膏,粉煤灰,矿渣干机研磨,得到平均粒径<30μm混合粉体材料;钻井泥浆湿磨超细化至粒径<8μm,得到钻井泥浆料;混合粉体材料和钻井泥浆料混合得混合料,混合料中加sap,naoh,聚羧酸减水剂,过硫酸铵,活性氧化铝,拌合水,水泥和砂,在js1000型混凝土搅拌机搅拌,搅拌速度为25.5r/m,制得钻井泥浆固化材料。

所用碱渣是由氨碱法生产纯碱过程中产生的白色固体废料,再经离心脱水处理所得的碱渣。

所用钻井泥浆浸出毒性分析结果:含水率为75%,cod含量为1635mg/l,ph=12.6,石油类含量为80mg/l,色度,稀释倍数为400,cu、zn、pb、hg、cd、as有检测出,但不超标;经湿磨超细化之后,固体颗粒平均粒径<8μm。

所用sap为含有强亲水性基团羧基、羟基或氨基、遇水膨胀并且有三维空间网络结构的高分子高吸水聚合物。

所用脱硫石膏由脱硫石膏是fgd过程的工业副产品。

所用水泥为普通硅酸盐水泥,砂为标准砂,拌合水为自来水。

所用粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物;所述的矿粉是将开采出来的矿石进行粉碎加工后所得到的矿粉。

所用naoh,聚羧酸减水剂,过硫酸铵,活性氧化铝均为市售。

下面用具体实施例详述本发明。

实施例1、

1)取重量份数碱渣25份,脱硫石膏15份,粉煤灰60份和矿粉20份,加入到干磨机中进行研磨,得到混合粉体材料,粉体材料颗粒的平均粒径<30μm;

2)取重量份数钻井泥浆60份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径<8μm以下,得到钻井泥浆料;

3)将步骤1)得到的混合粉体材料和步骤2)得到的钻井泥浆料先混合得到混合料,然后在混合料中加入重量份数1份sap,1份naoh,0.5份聚羧酸减水剂,1份过硫酸铵,1份活性氧化铝,10份拌合水,20份水泥,30份砂在js1000型混凝土搅拌机搅拌,搅拌速度为25.5r/m,制得钻井泥浆固化材料。

实施例2、同实施例1,不同的是,

1)取重量份数碱渣26份,脱硫石膏16份,粉煤灰65份和矿粉22份,加入到干磨机中进行研磨;

2)取重量份数钻井泥浆62份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径<8μm以下,得到钻井泥浆料;

3)在混合料中加入重量份数1份sap,1份naoh,0.5份聚羧酸减水剂,过1份硫酸铵,1.2份活性氧化铝,12份拌合水,21份水泥,32份砂在js1000型混凝土搅拌机搅拌,搅拌速度为25.5r/m,制得钻井泥浆固化材料。

实施例3、同实施例1,不同的是

1)取重量份数碱渣27份,脱硫石膏17份,粉煤灰67份和矿粉24份,加入到干磨机中进行研磨;

2)取重量份数钻井泥浆67份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径<8μm以下,得到钻井泥浆料;

3)在混合料中加入重量份数1.2份sap,3份naoh,0.5份聚羧酸减水剂,1.2份过硫酸铵,1.2份活性氧化铝,20份拌合水,20份水泥,40份砂在js1000型混凝土搅拌机搅拌,搅拌速度为25.5r/m,并制得钻井泥浆固化材料。

实施例4、同实施例1,不同的是

1)取重量份数碱渣30份,脱硫石膏20份,粉煤灰80份和矿粉20份,加入到干磨机中进行研磨;

2)取重量份数钻井泥浆80份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径<8μm以下,得到钻井泥浆料;

3)在混合料中加入重量份数1.2份sap,2份naoh,0.5份聚羧酸减水剂,2份过硫酸铵,2份活性氧化铝,15份拌合水,25份水泥,30份砂在js1000型混凝土搅拌机搅拌,搅拌速度为25.5r/m,并制得钻井泥浆固化材料。

实施例5、同实施例1,不同的是

1)取重量份数碱渣28份,脱硫石膏15份,粉煤灰70份和矿粉25份,加入到干磨机中进行研磨;

2)取重量份数钻井泥浆75份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径<8μm以下,得到钻井泥浆料;

3)在混合料中加入重量份数1.2份sap,5份naoh,0.5份聚羧酸减水剂,1.5份过硫酸铵,1.5份活性氧化铝,16份拌合水,25份水泥,35份砂在js1000型混凝土搅拌机搅拌,搅拌速度为25.5r/m,并制得钻井泥浆固化材料。

实施例6、同实施例1,不同的是

1)取重量份数碱渣25份,脱硫石膏17份,粉煤灰75份和矿粉23份,加入到干磨机中进行研磨;

2)取重量份数钻井泥浆75份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径<8μm以下,得到钻井泥浆料;

3)在混合料中加入重量份数2份sap,4份naoh,1份聚羧酸减水剂,1.6份过硫酸铵,1.6份活性氧化铝,15份拌合水,23份水泥,30份砂在js1000型混凝土搅拌机搅拌,搅拌速度为25.5r/m,并制得钻井泥浆固化材料。

本申请人对实施例1-6所制备的固化材中的ph值、cod含量、色度、石油类含量、液限、塑限、塑性指数、加州承载比和7d无侧限抗压强度进行了检测,检测结果见下表。

从表中可见,本发明六组实施例制备的固化材料均能满足jtgd30-2004、d50-2006和gb8978-1996中的相关标准。

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