一种固化剂及其在钻井废弃物固化处理中的应用

本发明涉及一种固化剂及其在钻井废弃物固化处理中的应用，属钻井废弃物固化。

背景技术：

1、在石油天然气钻井过程中，经振动筛分离出的岩屑和钻完井及清罐产生的废弃钻井液经固液分离后产生大量的钻井废弃物，需要无害化处理。对此，国内外已形成坑内填埋、注入安全地层、土地耕作、坑内密封、固液分离、回收利用、生物降解和化学固化等多种处理方法。其中化学固化方法是基于废泥浆中含有一定数量的固相，加入一定量的固化剂，产生具有一定强度且稳定的抗水固体，将废泥浆中的有害成分如重金属、高聚物和油类等封闭包裹于其中，以防止向外部环境扩散导致环境污染。其中所用固化剂主要是粉煤灰、水泥和复合材料等三种，尽管具有施工简单、速度快、经济等特点，但存有废泥浆中的有害成分处理不均匀，易扩散和迁移的缺陷，因此，随着环保要求的提高，有必要开发一种更加高效和无害化的钻井废弃物固化处理技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种能够将废泥浆中的微小颗粒等固结成团，且强度大，稳定性高，以避免现有废泥浆中的有害成分处理不均匀，易扩散和迁移问题的固化剂及其在钻井废弃物固化处理中的应用。

2、本发明的技术方案是：

3、一种固化剂，包括组分a和组分b，其特征在于：组分a和组分b之间的配比为1—4:1；并可根据现场钻井废弃物的体积或质量进行调节；以调整钻井废弃物的固化时间和强度；组分a用于将分散的钻井废弃物颗粒进行包裹，以聚集成团或块；组分b用于与固化剂a进行接触反应，以形成相互交联的网络从而达到固化的效果、增大聚集物的强度。

4、固化剂在钻井废弃物固化处理中的应用为；

5、按钻井废弃物、组分a和组分b， 100—400: 1— 4: 1的重量配比；首先向钻井废弃物添加组分a，搅拌均匀后，再添加组分b，当组分a和组分b接触后相互作用反应，将废弃物固结在一起实现固化。

6、所述的组分a为重量比为75%的水、20%的聚乙二醇和5%的阳离子聚丙烯酰胺构成的混合液。

7、所述的组分b为重量比为88%的水、10%的邻苯二甲酸酐和2%的硅烷偶联剂构成的混合液。

8、所述的组分a和组分b的反应式为：

9、

10、本发明的有益效果是：

11、本发明利用固化剂的两种组分先后添加到钻井废弃物中，能够将不同颗粒大小的废弃物聚集成团或块，覆盖范围广，固化更加彻底。同时，根据两种固化剂之间的反应和添加数量比例等，可调控将钻井废弃物固化的时间。相比现有固化技术将钻井废弃物固化的时间往往在7天左右，本发明的固化时间缩短在2天以内，大大减少了固化时间，使现场施工时间会相应的缩短。相对于现有技术，其强度会大幅度提高，废弃物固结的稳定性增强，更加安全环保。另一方面，本发明固化剂为液态，更容易与钻井废弃物接触，覆盖面更广，因此固化效果会更好。组分a对于细小的颗粒或微粒等具有较强的捕捉和聚集能力，因此，对于钻井废弃物的固化会更加全面彻底。另外，组分a和b，均清洁环保无毒害，符合各项环保要求。

12、为了验证本发明的固化效果，发明人通过室内实验进行效果评价，以证明该技术的优越性。

13、1.准备石英砂(固相含量90%-95%)，称重200克，按1-4:1比例配制组分a和组分b溶液，

14、2.按比例将组分a添加到石英砂并搅拌;

15、3.将组分b溶液添加到组分a与石英砂的混合液中，搅动均匀后静置，

16、4.组分a和组分b反应后，石英砂聚集成团，得到石英砂团块。

17、按照上述实验方法，改变组分a和组分b的比例，在不同的温度下，可以得到石英砂团块。利用制模工具将石英砂团压制成圆柱状，测试对应的抗压强度和渗透率，最终的测试结果如表1所示。

18、表1 石英砂在固化剂不同比例下的强度

19、

20、结论:

21、根据上述室内测试结果，可看到，组分a、b的反应时间和外界温度等对于石英砂团的抗压强度具有较大的影响。在20℃的温度下，石英砂团的抗压强度能够达到4mpa。由于钻井液废弃物固化后，往往就地掩埋，对于其固化后的强度要求并不高，因此，该强度能够满足钻井液废弃物固化的要求。同时，根据现场施工的需要，可以通过调节组分a与b的比例以及用量，达到快速固化或者提高固化强度的要求。

技术特征：

1.一种固化剂，包括组分a和组分b，其特征在于：组分a和组分b之间的配比为1—4:1；并可根据现场钻井废弃物的体积或质量进行调节；以调整钻井废弃物的固化时间和强度；组分a用于将分散的钻井废弃物颗粒进行包裹，以聚集成团或块；组分b用于与固化剂a进行接触反应，以形成相互交联的网络从而达到固化的效果、增大聚集物的强度；

2.根据权利要求1所述的一种固化剂，其特征在于：所述的组分a为重量比为75%的水、20%的聚乙二醇和5%的阳离子聚丙烯酰胺构成的混合液。

3.根据权利要求1所述的一种固化剂，其特征在于：所述的组分b为重量比为88%的水、10%的邻苯二甲酸酐和2%的硅烷偶联剂构成的混合液。

技术总结
本发明涉及一种固化剂及其在钻井废弃物固化处理中的应用，属钻井废弃物固化技术领域。包括组分A和组分B，组分A和组分B之间的配比为1—4:1；并可根据现场钻井废弃物的体积或质量进行调节；以调整钻井废弃物的固化时间和强度。本发明利用固化剂的两种组分先后添加到钻井废弃物中，能够将不同颗粒大小的废弃物聚集成团或块，覆盖范围广，固化更加彻底。相比现有固化技术将钻井废弃物固化的时间往往在7天左右，本发明的固化时间缩短在2天以内，大大减少了固化时间，使现场施工时间会相应的缩短。相对于现有技术，其强度会大幅度提高，废弃物固结的稳定性增强，更加安全环保。

技术研发人员：李亭
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13