一種以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊及其製備方法與流程
2023-10-09 03:52:14
本發明屬於油田開發技術領域，具體涉及一種以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊及其製備方法。
背景技術：
隨著我國淺層易開採油氣量不斷減少，向深層(井深5000m以上)難開採儲層邁進。通常情況下，深層地層會伴隨著高溫高壓，這就要求鑽井液在高溫條件下具有良好的流變性能。聚磺鑽井液體系是將聚合物鑽井液體系和磺化鑽井液體系有效的結合而形成的一種單獨的體系。聚磺鑽井液體系，是在一般的水基鑽井液體系中添加抗高溫的磺化處理劑以滿足鑽井的基本要求，這些添加劑主要包括磺化酚醛樹脂(SMP)、磺化褐煤(SMC)和磺化烤膠(SMK)等。由於聚磺鑽井液兼具了聚合物鑽井液和磺化鑽井液的優點，因此在高溫環境下，它仍然具有很好的流變性能，能夠有效的攜巖和穩定井壁。而且，相對於其它用於深井的鑽井液體系，聚磺鑽井液的成本也相對較低。
另一方面，聚磺鑽井液作為現在國內鑽深井超深井的一種主流鑽井液體系，它對井場環境也會產生影響。聚磺鑽井廢棄物中含有磺化褐煤、磺化瀝青以及磺化酚醛等處理劑，這些處理劑含有豐富的生色基團和助色基團，色度高(棕褐色-黑褐色，500-20000倍)，生物降解性差。同時，與淺井(井深2000m以下)鑽井使用水基泥漿相比，聚磺泥漿懸浮物含量高、COD含量高(2000-160000mg/L)、pH值高，有急性生物毒性顯示(微毒，EC50值19000mg/L)，對環境影響大，難處理。目前，對於深井聚磺廢泥漿的處理，主要是採用部分回收法；對於未回收的廢泥漿，是將其與聚磺鑽屑一起固化處理後填埋。可見，常規的處理方法中，基本不對聚磺鑽屑進行無害化處理，也沒有進行回收利用。
具體地，聚磺鑽屑的處理現狀具有以下幾方面的特點：(1)若要對深井聚磺鑽屑無害化處理，藥劑加量大，為淺井水基鑽屑的3-5倍，環保達標處理成本高；(2)現有聚磺鑽屑固化處理後填埋的處理方式，佔用大量土地(每口井聚磺鑽井廢棄物填埋池需要1500-2000m2)，並需支出開挖填埋池及防滲等費用，還存在環保隱患；(3)聚磺鑽屑被作為一種廢棄物處理，沒有進行資源化利用。
技術實現要素：
為克服上述問題，本發明的目的是提供一種以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊。
本發明的另一目的是提供上述免燒砌塊的製備方法。
為達到上述目的，本發明提供了一種以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊，以重量份計，製備該免燒砌塊的組分包括：
其中，所述固化劑AHY-1包括以下組分：硫酸鈣15-30wt％，氯化鎂10-20wt％，粉煤灰50-75wt％，各組分含量之和為100wt％；
所述增強劑AHY-2包括以下組分：水泥60-80wt％，石灰石粉10-20wt％，煅燒石膏10-20wt％，各組分含量之和為100wt％。
本發明提供的以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊，具有以下優點：一方面解決了氣田深井聚磺鑽屑對生態環境影響大、填埋處理佔地大等問題，並消除了環境隱患；另一方面實現了聚磺鑽屑的資源化利用，製備的砌塊可用於新井鑽前工程修建汙水溝、擋牆、臨時設施基礎及作為步行路路基等用途。
在上述以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊中，在製備固化劑AHY-1和增強劑AHY-2時，無特殊要求，將相應組分混合均勻即可。
在上述以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊中，優選地，所述固化劑AHY-1的用量為7-9重量份；進一步優選為8重量份。
在上述以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊中，優選地，所述增強劑AHY-2的用量為9-10重量份，進一步優選為9重量份。
在上述以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊中，優選地，免燒砌塊的組分中，所述水泥的用量為17-19重量份；進一步優選為18重量份。
在上述以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊中，優選地，所述碎石的用量為8-9重量份，碎石的粒度為40-60目。
在上述以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊中，優選地，所述水的用量為3重量份。
在上述以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊中，優選地，所述免燒砌塊的浸出液的pH、COD、色度以及石油類的含量指標達到GB8978-1996一級要求，抗壓強度達到10MPa以上。
在本發明的一種優選實施方式中，以重量份計，製備上述免燒砌塊的組分包括：
其中，所述固化劑AHY-1包括以下組分：硫酸鈣15-30wt％，氯化鎂10-20wt％，粉煤灰50-75wt％，各組分含量之和為100wt％；
所述增強劑AHY-2包括以下組分：水泥60-80wt％，石灰石粉10-20wt％，煅燒石膏10-20wt％，各組分含量之和為100wt％。
為達到上述目的，本發明還提供了上述免燒砌塊的製備方法，該方法包括以下步驟：
(1)將聚磺鑽屑和固化劑AHY-1混合均勻，繼續攪拌一段時間後靜置，得到混合物A；
(2)向所述混合物A中加入增強劑AHY-2並混合均勻，得到混合物B；
(3)先向所述混合物B中加入水泥並混合均勻，然後加入碎石並混合均勻，得到混合物C；或，
先向所述混合物B中加入碎石並混合均勻，然後加入水泥並混合均勻，得到混合物C；或，
向所述混合物B中加入水泥和碎石並混合均勻，得到混合物C；
(4)向所述混合物C中加入水並混合均勻，得到混合物D；
(5)繼續攪拌一段時間後，將所述混合物D倒入免燒砌塊的金屬模具，經壓實、靜置、養護後，製得所述免燒砌塊。
在上述免燒砌塊的製備方法中，在將各種物料進行混合時，最好邊加料邊攪拌，以促進物料的混合。
在上述免燒砌塊的製備方法中，所述混合均勻是指達到本領域一般技術人員認知的常規的均勻程度即可。
在上述免燒砌塊的製備方法中，在步驟(2)-(5)中，物料在混合均勻後，最好能繼續攪拌10-20min。
在上述免燒砌塊的製備方法中，優選地，在步驟(1)中，所述攪拌的時間為10-60min；所述靜置的時間為2-4小時。
在上述免燒砌塊的製備方法中，優選地，在步驟(6)中，所述攪拌的時間為0.5-3h；優選為1h。
在上述免燒砌塊的製備方法中，優選地，在步驟(6)中，所述養護的時間為10-20天；優選為15天。
在本發明的一種優選實施方式中，以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊的製備方法包括以下步驟：
(1)在裝有攪拌器的容器中，加入聚磺鑽屑後開啟攪拌器，邊攪拌邊加入固化劑，加完固化劑AHY-1後繼續攪拌10-60min，然後靜置2-4h，得到混合物A；
(2)攪拌下，向容器中加入增強劑，加完增強劑AHY-2後繼續攪拌10-20min，得到混合物B；
(3)攪拌下，向容器中加入水泥，加完水泥後繼續攪拌10-20min；然後向容器中加入粒徑為40-60目的碎石，加完碎石後繼續攪拌10-20min，得到混合物C；
(4)攪拌下，向容器中加入水，加完水後繼續攪拌10-20min，得到混合物D；
(5)繼續攪拌0.5-3h後，將所述混合物D(容器中的所有物料)倒入免燒砌塊的金屬模具，壓實、靜置，室溫下養護10-20天後，得免燒砌塊。
本發明提供的以聚磺鑽屑為原料的免燒砌塊及其製備方法具有以下幾方面的優點：
優點1：無害化。以聚磺鑽屑為原料製備的免燒砌塊浸出液的pH、COD、色度、石油類等指標可達到GB8978-1996一級要求，環保達標，可實現無害化處理。
優點2：資源化利用。以聚磺鑽屑為原料製備的免燒砌塊抗壓強度可達到10MPa以上，滿足鑽前工程施工使用建材標準要求，可用於新井鑽前工程修建汙水溝、擋牆、臨時設施基礎及作為步行路路基等用途。
優點3：節約了土地和處理費用。聚磺鑽屑製備成免燒砌塊後，鑽井井場不需要再開挖填埋池進行傳統的填埋處理，節約了土地，節省了聚磺鑽屑無害化處理、填埋池開挖和防滲等費用。
優點4：節省了新井鑽前工程費用。以聚磺鑽屑為原料製備的免燒砌塊用於新井鑽前工程後，減少了需採購的條石和磚的量，節省了鑽前工程費用。
具體實施方式
為了對本發明的技術特徵、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施範圍的限定。
對實施例製得的免燒砌塊的進行性能測試時採用以下標準：
1、免燒砌塊浸出液的製備方法
按HJ557-2010《固體廢棄物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》製備完全固化後的鑽屑資源化產品(固化15日後)的浸出液。稱取各取樣點試塊(粒徑10mm-30mm)100g浸泡於1000mL水中，24h後分析浸出液汙染物濃度。在浸出液實驗中若取樣塊體積太大，須破碎至粒徑10mm-30mm大小。
2、免燒砌塊浸出液的檢測方法
鑽屑資源化產品浸出液相關指標的監測按《水和廢水監測分析方法》標準等執行。分析項目為：pH、化學耗氧量(COD)、色度、石油類。pH值按照GB6920-1986《水質pH值的測定玻璃電極法》檢測，COD按照GB11914-1989《水質化學需氧量的測定重鉻酸鉀法》檢測，石油類按照HJ637-2012《水質石油類和動植物油類的測定紅外測油法》檢測，色度按照GB11903-89《水質色度的測定稀釋倍數法》檢測。
3、免燒砌塊的抗壓強度檢測方法
按照GBT2542-2012《砌牆磚試驗方法》進行檢測
4、免燒砌塊的放射性檢測
按照GB 6566-2010《建築材料放射性核素限量》進行檢測。
備註：GB 6566-2010《建築材料放射性核素限量》規定如下：
1、建築主體材料放射性比活度同時滿足IRa≤1.0和Ir≤1.0時，其產銷與使用範圍不受限制；
2、對空心率≥25％的建築主體材料，其放射性比活度同時滿足IRa≤1.0和Ir≤1.3時，其產銷與使用範圍不受限制。
實施例1
本實施例提供了一種以聚磺鑽屑為原料製備的免燒砌塊，以重量份計，製備該免燒砌塊的組分包括：
該免燒砌塊的具體製備過程為：
(1)在1000mL攪拌器的樣品杯中，加入500g聚磺鑽屑後，開啟攪拌器，邊攪拌邊加入固化劑AHY-1，繼續攪拌，攪拌30min後，靜置2h；
(2)在樣品杯中的邊攪拌邊加入增強劑AHY-2，攪拌15min；
(3)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水泥，攪拌15min；
(4)在樣品杯中的邊攪拌邊加入60目的碎石，攪拌15min；
(5)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水，攪拌15min；
(6)繼續攪拌1h後，將樣品杯中的物料倒入免燒砌塊的金屬模具，壓實、靜置，室溫下養護15天後，得到免燒砌塊產品。
對上述免燒砌塊進行性能測試，測試結果見表1。
測試結果顯示，免燒砌塊浸出液的pH、色度、COD、石油類等指標均達到了GB8978-1996《綜合汙水排放標準》一級標準。建材指標達到了10Mpa以上。並且無放射性。
表1實施例1免燒砌塊產品的性能測試數據
實施例2
本實施例提供了一種以聚磺鑽屑為原料製備的免燒砌塊，以重量份計，製備該免燒砌塊的組分包括：
該免燒砌塊的具體製備過程為：
(1)在1000mL攪拌器的樣品杯中，加入500g聚磺鑽屑後，開啟攪拌器，邊攪拌邊加入固化劑AHY-1，繼續攪拌，攪拌30min後，靜置3h；
(2)在樣品杯中的邊攪拌邊加入增強劑AHY-2，攪拌15min；
(3)在樣品杯中的邊攪拌邊加入60目的碎石，攪拌15min；
(4)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水泥，攪拌15min；
(5)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水，攪拌15min；
(6)繼續攪拌1h後，將樣品杯中的物料倒入免燒砌塊的金屬模具，壓實、靜置，室溫下養護15天後，得到免燒砌塊產品。
對上述免燒砌塊進行性能測試，測試結果見表2：
表2實施例2免燒砌塊產品的性能測試數據
測試結果顯示，免燒砌塊浸出液的pH、色度、COD、石油類等指標均達到了GB8978-1996《綜合汙水排放標準》一級標準。建材指標達到了10Mpa以上。並且無放射性。
實施例3
本實施例提供了一種以聚磺鑽屑為原料製備的免燒砌塊，以重量份計，製備該免燒砌塊的組分包括：
該免燒砌塊的具體製備過程為：
(1)在1000mL攪拌器的樣品杯中，加入500g聚磺鑽屑後，開啟攪拌器，邊攪拌邊加入固化劑AHY-1，繼續攪拌，攪拌50min後，靜置5h；
(2)在樣品杯中的邊攪拌邊加入增強劑AHY-2，攪拌20min；
(3)在樣品杯中的邊攪拌邊加入50目的碎石，攪拌20min；
(4)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水泥，攪拌20min；
(5)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水，攪拌20min；
(6)繼續攪拌1h後，將樣品杯中的物料倒入免燒砌塊的金屬模具，壓實、靜置，室溫下養護15天後，得到免燒砌塊產品。
對上述免燒砌塊進行性能測試，測試結果見表3：
表3實施例3免燒砌塊產品的性能測試數據
測試結果顯示，免燒砌塊浸出液的pH、色度、COD、石油類等指標均達到了GB8978-1996《綜合汙水排放標準》一級標準。建材指標達到了10Mpa以上。並且無放射性。
實施例4
本實施例提供了一種以聚磺鑽屑為原料製備的免燒砌塊，以重量份計，製備該免燒砌塊的組分包括：
該免燒砌塊的具體製備過程為：
(1)在1000mL攪拌器的樣品杯中，加入500g聚磺鑽屑後，開啟攪拌器，邊攪拌邊加入固化劑AHY-1，繼續攪拌，攪拌60min後，靜置4h；
(2)在樣品杯中的邊攪拌邊加入增強劑AHY-2，攪拌10min；
(3)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水泥，攪拌10min；
(4)在樣品杯中的邊攪拌邊加入40目的碎石，攪拌10min；
(5)在樣品杯中的邊攪拌邊加入水，攪拌10min；
(6)繼續攪拌2h後，將樣品杯中的物料倒入免燒砌塊的金屬模具，壓實、靜置，室溫下養護20天後，得到免燒砌塊產品。
對上述免燒砌塊進行性能測試，測試結果見表4：
表4實施例4免燒砌塊產品的性能測試數據
測試結果顯示，免燒砌塊浸出液的pH、色度、COD、石油類等指標均達到了GB8978-1996《綜合汙水排放標準》一級標準。建材指標達到了10Mpa以上。並且無放射性。