CN102320709A - 泥浆固化剂 - Google Patents

Abstract

一种泥浆固化剂，其特征在于，该固化剂由硫铝酸化合物、变性淀粉、粉煤灰、石膏、激发剂混合而成，各原料的重量百分比为：硫铝酸化合物10％-50％；变性淀粉：5％-40％；粉煤灰：13％-60％；石膏：1％-10％；激发剂：1％-3％，根据泥浆的含水量和成份加入固化剂5％-35％，搅拌3-10分钟泥浆失去流动性后，放置24小时-7天后，泥浆即可固化。固化物浸出液pH值6-9，固化物同土壤类似，克服了土壤板结，能够便于植物根部呼吸和水份的蒸发与下渗，抗压强度能够满足复耕及油田车辆通行要求；经过离子置换、大分子包裹和粘连，泥浆中的重金属离子被封固其中，无法游离，实现了无害化。

Description

泥浆固化剂

技术领域

本发明涉及一种泥浆固化剂，属于石油地质钻井防治污染方面的技术领域。

背景技术

目前，废弃钻井泥浆主要是由粘土、钻屑、加重材料、化学添加剂、无机盐、油组成多项稳定悬浮液，PH值较高，导致环境污染的有害成分为油类、盐类、杀菌剂、某些化学添加剂、重金属(如汞、铜、铬、镉、锌及铅等)、高分子有机化合物生物降解产生的低分子有机化合物和碱性物质。

多年来国内通常使用的泥浆固化剂，其主要成分是水泥、白灰、粉煤灰混合物，以上固化剂材料本身PH值为碱性，钻井废弃泥浆为强碱性，PH值＞9，以上固化剂同泥浆混合后，生成的固化物浸出液PH值＞9，超出《(污水综合排放标准》(GB8978-1996)标准；其次，固化物强度过大，相当于水泥制品，使固化区域难以复耕；第三，泥浆中的重金属离子，不能得到置换，固化后遇水浸泡容易游离，对环境造成的影响主要表现在：(1)对地表水和地下水资源的污染；(2)导致土壤的板结，主要是盐、破和岩盐地层的影响，对植物生长不利，甚至无法生长，致使土壤无法反耕，造成土壤的浪费；(3)各种重金属滞留于土壤，影响植物的生长和微生物的繁殖，同时因植物吸收而富集，危害到人、畜的健康；(4)对水生动物和飞禽的影响(化学添加剂和生物降解后的某些产物对水生动物和飞禽的影响)。

发明内容

针对上述技术问题存在的不足，本发明的目的是提供一种泥浆固化剂。

本发明的技术方案如下：

一种泥浆固化剂，其特征在于，该固化剂由硫铝酸化合物、变性淀粉、粉煤灰、石膏、激发剂混合而成，各原料的重量百分比为：

一般配比：

硫铝酸化合物    10％-50％；

变性淀粉        5％-40％；

粉煤灰          13％-60％；

石膏            1％-10％；

激发剂          1％-3％；

优选配比：

硫铝酸化合物    34％；

变性淀粉        26％；

粉煤灰          30％；

石膏            7％；

激发剂          3％；

根据泥浆的含水量和成份加入固化剂5％～35％，搅拌3-10分钟泥浆失去流动性后，放置24小时-7天后，泥浆即可固化。

该固化剂具有三大作用，(1)固化剂本身水解和水化作用；(2)离子交换作用；(3)离子激发作用，固化剂本身水解和水化作用：固化剂加入废弃钻井泥浆后，药剂本身首先发生水解水化作用，所生成的各种水化物可继续硬化并在钻井泥浆中形成固化物，随着水化过程的进行，部分Ca(OH)2晶体和C-S-H凝胶体充填在固化物晶体中间，这种网状结晶束缚了有机质颗粒间的移动，加固和改善了固化物的结构，使得固化物强度进一步提高；

离子交换作用：当废弃钻井泥浆中掺入固化剂后，其外部吸附于矿物中的低价阳离子被固化剂中溶出的高价阳离子所置换，使矿物颗粒外围结合水膜减薄，矿物颗粒间距减小，分子引力增强，形成团粒结构，促进废弃钻井泥浆胶体凝结和水稳性的形成。离子交换的结果，使大量颗粒形成较大的颗粒团块而存在。随着水化反应不断进行，析出的Ca²⁺(钙离子)超过交换需要量，与废弃钻井泥浆中SiO2(二氧化硅)、AI2O3(三氧化二铝)进行化学反应，生成不溶于水的稳定结晶矿物，这些重新结合的微晶化合物，依靠比较强的化学键结合，构成结晶网状结构，增加了固化物的强度和水稳性；

离子激发作用：固化剂中的复合激发无素，同废弃物中的Ca²⁺、Al3具有潜力在活性的离子反应，从而使固化物的强度和耐久性提高。生成的固化物具有微膨胀和补偿收缩的作用，对改善固化物的收缩和开裂缺点大为有利，固化物具有针状晶体结构并含有30-32个分子的结晶体，可较多的吸收钻井泥浆的水分，是一个稳定性较高的矿物，大大增强了固化泥浆的结构强度。

本发明的有益效果是：(1)固化物浸出液PH值6-9，在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)标准限值内；(2)固化物同土壤类似，克服了土壤板结，能够便于植物根部呼吸和水份的蒸发与下渗，抗压强度能够满足复耕及油田车辆通行要求；(3)经过离子置换、大分子包裹和粘连，泥浆中的重金属离子被封固其中，无法游离，实现了无害化。

具体实施方式

一种泥浆固化剂，该固化剂由硫铝酸化合物、变性淀粉、粉煤灰、石膏、激发剂混合而成，各原料的重量百分比为：

一般配比：

硫铝酸化合物      10％-50％；

变性淀粉          5％-40％；

粉煤灰            13％-60％；

石膏          1％-10％；

激发剂        1％-3％；

优选配比：

硫铝酸化合物  34％；

变性淀粉      26％；

粉煤灰        30％；

石膏          7％；

激发剂        3％；

根据泥浆的含水量和成份加入固化剂5％～35％，搅拌3-10分钟泥浆失去流动性后，放置24小时-7天后，泥浆即可固化。

固化剂本身水解和水化作用：固化剂加入废弃钻井泥浆后，药剂本身首先发生水解水化作用，所生成的各种水化物可继续硬化并在钻井泥浆中形成固化物，随着水化过程的进行，部分Ca(OH)2晶体和C-S-H凝胶体充填在固化物晶体中间，这种网状结晶束缚了有机质颗粒间的移动，加固和改善了固化物的结构，使得固化物强度进一步提高。

离子交换作用：当废弃钻井泥浆中掺入固化剂后，其外部吸附于矿物中的低价阳离子被固化剂中溶出的高价阳离子所置换，使矿物颗粒外围结合水膜减薄，矿物颗粒间距减小，分子引力增强，形成团粒结构，促进废弃钻井泥浆胶体凝结和水稳性的形成。离子交换的结果，使大量颗粒形成较大的颗粒团块而存在。随着水化反应不断进行，析出的Ca²⁺(钙离子)超过交换需要量，与废弃钻井泥浆中SiO2(二氧化硅)、AI2O3(三氧化二铝)进行化学反应，生成不溶于水的稳定结晶矿物。这些重新结合的微晶化合物，依靠比较强的化学键结合，构成结晶网状结构，增加了固化物的强度和水稳性。

离子激发作用：固化剂中的复合激发无素，同废弃物中的Ca²⁺、Al3具有潜力在活性的离子反应，从而使固化物的强度和耐久性提高。生成的固化物具有微膨胀和补偿收缩的作用，对改善固化物的收缩和开裂缺点大为有利。固化物具有针状晶体结构并含有30-32个分子的结晶体，可较多的吸收钻井泥浆的水分，是一个稳定性较高的矿物，大大增强了固化泥浆的结构强度。

Claims (2)

1.一种泥浆固化剂，其特征在于，该固化剂由硫铝酸化合物、变性淀粉、粉煤灰、石膏、激发剂混合而成，各原料的重量百分比为：

一般配比：

硫铝酸化合物    10％-50％；

变性淀粉        5％-40％；

粉煤灰          13％-60％；

石膏            1％-10％；

激发剂          1％-3％；

优选配比：

硫铝酸化合物    34％；

变性淀粉        26％；

粉煤灰          30％；

石膏            7％；

激发剂          3％；

根据泥浆的含水量和成份加入固化剂5％～35％，搅拌3-10分钟泥浆失去流动性后，放置24小时-7天后，泥浆即可固化。

2.根据权利要求1所述的一种泥浆固化剂，其特征在于，该固化剂具有三大作用，(1)固化剂本身水解和水化作用；(2)离子交换作用；(3)离子激发作用，固化剂本身水解和水化作用：固化剂加入废弃钻井泥浆后，药剂本身首先发生水解水化作用，所生成的各种水化物可继续硬化并在钻井泥浆中形成固化物，随着水化过程的进行，部分Ca(OH)2晶体和C-S-H凝胶体充填在固化物晶体中间，这种网状结晶束缚了有机质颗粒间的移动，加固和改善了固化物的结构，使得固化物强度进一步提高；

离子交换作用：当废弃钻井泥浆中掺入固化剂后，其外部吸附于矿物中的低价阳离子被固化剂中溶出的高价阳离子所置换，使矿物颗粒外围结合水膜减薄，矿物颗粒间距减小，分子引力增强，形成团粒结构，促进废弃钻井泥浆胶体凝结和水稳性的形成。离子交换的结果，使大量颗粒形成较大的颗粒团块而存在。随着水化反应不断进行，析出的Ca²⁺(钙离子)超过交换需要量，与废弃钻井泥浆中SiO2(二氧化硅)、AI2O3(三氧化二铝)进行化学反应，生成不溶于水的稳定结晶矿物，这些重新结合的微晶化合物，依靠比较强的化学键结合，构成结晶网状结构，增加了固化物的强度和水稳性；

离子激发作用：固化剂中的复合激发无素，同废弃物中的Ca²⁺、Al3具有潜力在活性的离子反应，从而使固化物的强度和耐久性提高。生成的固化物具有微膨胀和补偿收缩的作用，对改善固化物的收缩和开裂缺点大为有利，固化物具有针状晶体结构并含有30-32个分子的结晶体，可较多的吸收钻井泥浆的水分，是一个稳定性较高的矿物，大大增强了固化泥浆的结构强度。