钻井岩屑无害化胶凝处理的药剂配方及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种废液处理技术，特别涉及一种钻井岩肩无害化胶凝处理的药剂配方及使用方法。
【背景技术】
[0002]钻井岩肩是其中主要污染物之一，钻井岩肩是一种含粘土、加重材料、各种化学处理剂、污油及钻肩的多相胶体体系，若不加以处理，任意排放，或者管理、处理不当，均会对周边人、畜和自然环境造成不可估量的危害。现目前主要采用的是岩肩就地无害化固化技术，由于钻井过程中使用的岩肩体系随着区块和井深的不同而变化，不同岩肩体系中含有不同的成分，因此产生的钻井废弃岩肩中的污染物成分和数量也会发生变化，固定的固化工艺是不能适用于所有的岩肩体系，其固化配方中药剂的种类和配比等都会发生相应的变化。特别对于部分特殊地区的钻井岩肩处理效果不尽理想，固化时间较长、硬度不够满意，后期浸出液COD\色度等指标还是处于超标状态。目前钻井岩肩的固化处理技术主要是基于岩肩泥浆中大量的固相颗粒，向钻井岩肩中加入一定量对应的化学药剂对其进行破稳脱胶处理，药剂分别与其中的水分发生剧烈的水化反应，与有机物及固相颗粒交联絮凝，形成固相-固化剂-水的水化絮凝体系，通过自胶结合包胶作用，转变为液溶固态水合物，经过一段时间后逐渐硬化，使废岩肩转为像土壤一样的固体(即常说的假性土壤)，并使岩肩中的有害成分在较短的时间内发生转变、封闭、固定作用，防止迀移，以达到限制钻井岩肩浸出液流动和抑制其组分迀移扩散的目的，避免钻井岩肩中的金属离子和有机物对水体、土壤和生态环境的影响和危害达到防止污染的目的。目前市面上采用的钻井岩肩固化配方中的来说能够达到预计效果，但是其药剂配方具有极大的专一性，由于钻井过程中每一个地区的地质结构矿产成分有很大的差别，这使得在钻探过程中所使用的钻井液配方体系有很大的差别，同时随着钻探的井深不同而钻井液也会不同，从而使得每一个地方产生的钻井岩肩都有较鲜明的独特性，由于岩肩体系中含有不同的成分，因此产生的钻井岩肩中的污染物成分和数量也会发生变化，这就极大的限制了钻井固化配方的使用效果，固定的固化工艺是不能适用于所有的岩肩体系，其固化配方中药剂的种类和配比等都会发生相应的变化。特别对于部分特殊地区的钻井岩肩处理效果不尽理想，固化时间较长、硬度不够满意，后期浸出液COD\色度等指标还是处于超标状态。总的来说具有以下几方面缺点:1、局限性很强，药剂配方对所需处理的钻井岩肩具有极大的专一性；2、实验成本高，由于具有很强的专一性，在每次固化药剂配制前都将会花大部分时间财力对处理对象做固化实验以调配出最佳配方；3、固化时间较长，岩肩与药剂混合后达到一定硬度所需要时间相对较长；4、硬度不够，岩肩固化后硬度相对较差；5、对于部分地区岩肩固化后浸出液还是会有部分指标超标。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻井岩肩无害化胶凝处理的药剂配方及处理方法，采用该胶凝处理的药剂配方的固化周期时间短，固结强度高，同时对有害物质的固结消除能力强，耐冲刷浸泡性高，直接的解决了浸出液不达标的问题。
[0004]本发明的钻井岩肩无害化胶凝处理的药剂配方，所述配方原料按重量份包括以下组分:硅酸盐2-10份、水泥3-12份、铝盐1-5.5份、添加剂1.5-7.8份、硫酸钙1.25-6.58份、促强剂0.0001-0.01份、塑化剂0.0001-0.1份、磷酸钠0.1-1.5份、硫化钠0.0005-0.01份、破稳凝胶剂0.5-5.5份；
[0005]进一步，所述配方原料按重量份包括以下组分:硅酸盐5.7份、水泥6.10份、铝盐2.3份、添加剂4.7份、硫酸钙2.75份、促强剂0.003份、塑化剂0.007份、磷酸钠0.45份、硫化钠0.003份、破稳凝胶剂2.2份；
[0006]进一步，所述添加剂为煤炭渣、熟石灰、炭灰、碳酸钙、碳酸钠中的一种或两种以上混合物；
[0007]进一步，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾的一种或两种以上混合物；
[0008]进一步，所述铝盐为三氧化二铝；
[0009]进一步，所述促强剂为氯化钙、氯化钴、氯化铵、氯化钾、碳酸钠、氯化钠、氯化镁的混合物；
[0010]进一步，所述塑化剂为邻苯二甲酸二(2—乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或两种以上混合物；
[0011]进一步，所述破稳凝胶剂为单过硫酸氢钾、柠檬酸钠、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、氯化钠、初凝催化剂的混合物；
[0012]进一步，所述初凝催化剂为硫酸铝、硫酸铁、纤维素、氢氧化钙、氯化钠、氯化钾的混合物。
[0013]本发明还公开一种钻井岩肩无害化胶凝处理的方法，包括以下步骤:a.实
[0014]地称取适量的岩肩进行实验检测浸出液水质、硬度等指标；
[0015]b.根据钻井液成分中重金属含量以及实地地质矿产情况确定硫化钠的添加量；
[0016]c.测算需要固化的岩肩密度以及体积和需要固化的岩肩量；
[0017]d.根据岩肩量进行药剂称量并进行岩肩固化作业:先将硫化钠以水溶液状态加入至需要固化岩肩中与岩肩中的大量的重金属以及其他部分有毒物质结合反应生成无毒稳定状态的固体物质，然后加入水溶液状态的破稳凝胶剂，最后将硅酸盐、水泥、铝盐、添加剂、硫酸钙、促强剂、塑化剂、磷酸钠以固体粉末状加入至需要固化的岩肩中。
[0018]本发明的有益效果:本发明的钻井岩肩无害化胶凝处理的药剂配方及方法，采用该胶凝处理的药剂配方的固化周期时间短，固结强度高，同时对有害物质的固结消除能力强，耐冲刷浸泡性高，聚合硫酸铁+聚合氯化铝:破坏钻井废液的胶体体系，使之失稳脱水，并与其中的水发生水化反应，与固相颗粒及有机物发生交联，水化物与交联物相互作用形成凝聚-结晶体系；塑化剂:形成缩合交联体，促进水化物的稳定，使其能够实现相互交叉、连升形成连续的空间网状结构；硅酸盐+水泥+铝盐(三氧化二铝)+熟石灰+硫酸钙:在激发剂硫酸钙的作用下，硅酸盐、水泥、铝盐(三氧化二铝)、熟石灰迅速促进水化物的结晶，使结构的有序度降低，加快水化物与固相颗粒的紧密填充，内包消耗自由水，使之尽快挥发而加快固化体形成；硫酸钠:结合岩肩中的重金属成分以及其他部分有毒物质，反应生成无毒的固体颗粒；单过硫酸氢钾+柠檬酸钠:与岩肩内残留的有机物质结合，进行化学反应，使得有机物分子矿化成水、二氧化碳或者直接转化成无毒的小分子物质；促强剂:使得凝聚结构的有序度进一步的降低，加快水化物与固相颗粒的紧密填充，使得固化后的岩肩块硬度更加良好；初凝催化剂:对流程中的破稳凝胶起到一个催化加速的作用，降低了固化时间以及候凝时间；不仅能够针对于含水量较少的岩肩进行固化，而且在岩肩含水严重的水浸环境中也能固化达到同样的良好效果，候凝时间极短，在固话后第18小时后就可以上人行走，静止堆放3天左右可以达到水泥砖硬度，在第六天左右达到粘土砖的硬度。钻井岩肩固化处理后用以回填建设井场，可节约土方费用，而且消除了污染事故隐患，保护了油田生态环境，也节约了投资，具有较好经济效益和环境效益。
【具体实施方式】
[0019]本实施例的钻井岩肩无害化胶凝处理的药剂配方，所述配方原料按重量份包括以下组分:硅酸盐2-10份、水泥3-12份、铝盐1-5.5份、添加剂1.5-7.8份、硫酸钙1.25-6.58份、促强剂0.0001-0.01份、塑化剂0.0001-0.1份、磷酸钠0.1-1.5份、硫化钠0.0005-0.01份、破稳凝胶剂0.5-5.5份；
[0020]本实施例中，所述配方原料按重量份包括以下组分:硅酸盐5.7份、水泥6.10份、铝盐2.3份、添加剂4.7份、硫酸钙2.75份、促强剂0.003份、塑化剂0.007份、磷酸钠0.45份、硫化钠0.003份、破稳凝胶剂2.2份