[發(fā)明專利]一種天然氣鉆井巖屑的固化處理方法及資源化應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010360768.5
• 申請(qǐng)日: 2020-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111517738B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周長(zhǎng)波;韓桂梅;方剛;郭亞靜;李子秀;黨春閣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C04B28/10
• 分類號(hào): C04B28/10;C02F11/00;C02F103/10
• 代理公司: 北京開(kāi)陽(yáng)星知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 王璐

本發(fā)明涉及天然氣開(kāi)采鉆井巖屑的無(wú)害化及資源化處理，具體地公開(kāi)了一種天然氣鉆井巖屑的固化處理方法及資源化應(yīng)用。所述方法以鉆井巖屑為原料，加入適當(dāng)比例的破膠劑、石灰和粉煤灰，得到固化巖屑土，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后得到環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)的固化物，其塑限、液限、塑限指數(shù)、有機(jī)質(zhì)含量、CBR、燒失量等性能指標(biāo)均顯示其可作為建筑基土使用。本發(fā)明對(duì)鉆井巖屑和粉煤灰的資源化再利用，帶來(lái)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣開(kāi)采鉆井巖屑的無(wú)害化及資源化處理，具體地說(shuō)，涉及一種天然氣鉆井巖屑的固化處理方法及資源化應(yīng)用。

背景技術(shù)

為加快能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作，首先要大力促進(jìn)天然氣行業(yè)發(fā)展，從2013年-2018年，天然氣產(chǎn)量增長(zhǎng)明顯，預(yù)計(jì)到2030年，天然氣在一次能源中的占比會(huì)由2020年的10％提升到15％。同時(shí)伴隨著天然氣開(kāi)采，鉆井、壓裂過(guò)程中產(chǎn)生了大量鉆井巖屑，給氣田周邊生態(tài)環(huán)境安全造成了較大的風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)氣田開(kāi)采每年有上萬(wàn)口井，據(jù)測(cè)算和統(tǒng)計(jì)，一般打2500～4000m深的井，每個(gè)井場(chǎng)產(chǎn)生廢棄泥漿和巖屑500～700m³，目前鉆井巖屑經(jīng)固液分離后基本堆存于貯存場(chǎng)。

鉆井過(guò)程產(chǎn)生的巖屑隨著添加劑的種類和數(shù)量的增加，其環(huán)境危害性也隨之增加。其中危害環(huán)境的主要化學(xué)成份有鹽類、各類大分子聚合物，部分還含有重金屬離子如Pb，Zn，Cu，Ge，As，Hg，Ag等，并且具有高COD、高堿性等特性。固體廢棄物露天堆存或填埋，不但占用大量土地，而且其含有的有毒有害成分也存在滲入到土壤之中的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致土壤的板結(jié)(主要是鹽、堿和巖鹽地層的影響)，對(duì)植物生長(zhǎng)不利，甚至無(wú)法生長(zhǎng)，致使土壤無(wú)法返耕，另外破壞土壤中微生物的生存條件，影響動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育。

固化技術(shù)是指將污染物囊封入惰性基材中或在污染物外面加上低滲透性材料，通過(guò)減少污染物暴露的淋濾面積達(dá)到限制污染物遷移的目的。固體廢物、破膠劑和添加劑混合均勻，并加水使混合物形成具有一定流動(dòng)性的破膠劑漿，然后進(jìn)行一定時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，使其形成堅(jiān)硬的固化體。穩(wěn)定化技術(shù)是指從污染物的有效性出發(fā)，通過(guò)形態(tài)轉(zhuǎn)化，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)害化，以降低其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害風(fēng)險(xiǎn)。固化穩(wěn)定化技術(shù)施工簡(jiǎn)單，成本低廉、實(shí)用性強(qiáng)，在技術(shù)上比較成熟，對(duì)環(huán)境的潛在影響相對(duì)較小。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種天然氣鉆井巖屑的固化處理方法及資源化應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供一種天然氣鉆井巖屑的固化處理方法，所述方法包括如下步驟：

(1)預(yù)處理：將鉆井巖屑過(guò)篩處理，獲得粒徑不大于5mm的巖屑樣品；

(2)調(diào)節(jié)含水率：利用水將巖屑樣品的含水率調(diào)節(jié)至20％±2％；

(3)固化處理：向步驟(2)所得的巖屑樣品中加入破膠劑、石灰和粉煤灰，混合攪拌均勻，得到固化巖屑土；

其中，步驟(2)所得的巖屑樣品與破膠劑、石灰和粉煤灰的質(zhì)量用量份分別為：巖屑樣品25～40份、破膠劑1.5～2.5份、石灰15～17.5份、粉煤灰45～52.5份；

(4)養(yǎng)護(hù)：將固化巖屑土置于室溫環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，即得。

作為優(yōu)選，步驟(3)中，步驟(2)所得的巖屑樣品與破膠劑、石灰和粉煤灰的質(zhì)量用量份分別為：巖屑樣品38份、破膠劑2份、石灰15份、粉煤灰45份。

進(jìn)一步地，所述破膠劑為PAC(聚合氯化鋁)與FeSO₄的混合物，且PAC與FeSO₄的質(zhì)量比為3:1。

進(jìn)一步地，為確保養(yǎng)護(hù)后的固化巖屑土達(dá)到環(huán)保要求，可將養(yǎng)護(hù)后的固化巖屑土按照GB5086.1-1997方法進(jìn)行浸出，根據(jù)相關(guān)檢測(cè)方法檢測(cè)COD濃度及pH，達(dá)標(biāo)后即得。達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)參照GB8978-1996污水綜合排放最高允許限值。