废弃钻井液的固化烧结与再利用研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第28卷第1期钻井液与完井液V_o1．28N0．12011年1月DRILLJNGFLUID&C0MPLETIONFLUIDJan．20l1文章编号：1001．5620(2011)01—0066—03废弃钻井液的固化烧结与再利用研究潘宝风，兰林，李尚贵，杨兵，孙勇(中石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳)摘要为解决废弃钻井液的污染问题，采用化学滴定法分析了废弃钻井液化学组成，开发出了由硅酸盐水泥、高铝水泥、页岩组成的固化剂，并研究了固化物的性能。然后采用热能差值分析法研究了

2、温度对废弃钻井液固化物的影响，形成了烧结制度，并进行了烧结实验。最后利用x射线衍射、扫描电镜等手段进一步探讨了废弃钻井液固化及烧结机理。结果表明，固化剂能够水化生成c～s—H凝胶和水化铝酸钙等水化产物并形成网络结构，对废弃钻井液具有良好的快速固化效果。根据特定的烧结制度，在高温下废弃钻井液固化物各组分能够发生固相反应，生成强度等级达到MU20以上的高强度烧结砖，解决了废弃钻井液长期渗漏污染问题。关键词废弃钻井液；固化；烧结；环境保护中图分类号：TE923文献标识码：A目前，对废弃钻井液处理主要是采用固化剂固仪，L

3、EO．440扫描电镜，破碎、搅拌、成型、干燥化后进行掩埋处理[1-4]o但这样的处理方法很难长及焙烧等设施。期防止废弃钻井液中有害物质的泄漏污染。近年来，科研人员尝实将废弃钻井液制成高温烧结建筑制品2实验及结果进行二次利用。要达到这种目的必须满足2个要求：2．1废弃钻井液化学组成分析一是固化剂能够迅速将废弃钻井液固化；二是固化采用化学滴定法对烘干废弃钻井液样品进行了剂与废弃钻井液的固化物能够在高温下发生有利的成分分析，实验中对适宜烧结的烘干页岩也进行了物相反应，形成较高的强度。在利用川中地区废弃相同的分析，结果见

4、表1。钻井液制备烧结制品可行性的研究过程中，开发出了新型固化剂，并确定了高温烧结制度，解决了废表1废弃钻井液与页岩的化学组成弃钻井液的快速固化及固化物的高温烧结问题，得项目烧失量／SiO2／Fe2O3／AI2O3／TiO2／CaO／MgO／到了高强度的烧结砖，开辟了废弃钻井液再利用的％％％％％％％新途径。废弃钻井液10．654．95．413．30．88．26．4页岩5．858．67．316．40．65．75．41原材料及实验设备密度约为1．24g／cm的废弃钻井液，取自l~lJiI从表1可以看出，废弃钻井液烧失量

5、达到龙遂井；棕红色页岩，容重为1．36g／cm3，取自四10．6％，几乎是页岩烧失量的2倍，表明了废弃钻川彭州；硅酸盐水泥、高铝水泥、破碎页岩、粉煤井液中存在较多的矿物油及有机处理剂，废弃钻灰、高炉矿渣等。D／max．IIIAX射线衍射仪，化学井液和页岩主要由si、Fe、Al等金属氧化物组成，滴定法分析仪器，TGA／SDTA85le热重／热差分析且含量比较接近，这表明废弃钻井液存在可能的潜基金项目：中国石化科学技术研究开发项目“非渗透钻井液技术推广应用(西南)”(P08031)研究成果。第一作者简介：潘宝风，工程

6、师，1973年生，现在主要从事油田『匕学方面的设计和科研工作。地址：四川省德阳市龙泉山北路298号；邮政编码618000；电话13548265036；E—mail：pbao~ng@sina．tom学兔兔www.xuetutu.com第28卷第1期潘宝风等：废弃钻井液的固化烧结与再利用研究67在活性，也能够像页岩一样在高温下进行烧结反应，温度如下：20～400。C是干燥与预热阶段，主要是进而形成具有一定强度的烧结制品。样品排出结合孔隙水、分子吸附水、渗附结合水以及在含蒙脱石情况下的层问水，发生的是物理变化；2．2固

7、化剂配方优化及废弃钻井液固化400～900。C是加热阶段，样品失去大部分化学结合根据废弃钻井液的化学组成分析结果，选取高水；700～1000。C为烧成阶段，其中900～1000。C铝水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰、破碎页岩、高炉矿为恒温阶段，以保证充足的反应时间，砖坯在此阶渣为影响因素，以各组分的不同掺量为实验水平，段形成具有高强度的制品。并以固化强度为优化指标，进行了正交设计实验，2．4废弃钻井液固化物的烧结成型及制品性能结合合理的烧结理论分析，最终得到由硅酸盐水泥、高铝水泥、页岩组成的固化剂。将含量为35％将固化样

8、品破碎、搅拌，利用制砖机成型砖的固化剂与废弃钻井液充分搅拌5min，静置24h，坯，干燥后将砖坯置于砖窑中进行焙烧，在900～得到失去流动性的固化物(如图1所示)，充分说1000。C下保持36h，最后得到烧结砖。明了固化剂对废弃钻井液的快速同化效果。根据GB5101一l998对烧结砖的强度进行了检测，结果表明烧结砖的强度等级达到MU20以上，属优质砖。此外，尺寸偏差、外观