一种油基钻屑的复合固化稳定化处理方法

摘要

本发明公开了一种油基钻屑的复合固化稳定化处理方法，属于油气田油基钻井液废弃物处理技术领域。处理步骤如下：（1）中和：取油基钻屑与清水充分搅拌后，用工业酸调节混合物pH为6.0～8.0；（2）破乳-氧化：向步骤（1）所得的混合物加入破乳剂，搅拌10～25min，再加入氧化剂快速充分搅拌后，静止反应18～26h；（3）固结-调整：在经步骤（2）处理的混合物中，依次加入高分子絮凝剂、复合固结剂、调整剂，充分搅拌后倒入模具，候凝成型。本发明适合各类油基钻屑的复合固化稳定化处理，处理后的固化物浸出液各项指标均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）1～2级标准，实现了油基钻屑的稳定化处理和安全处置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种油基钻屑的复合固化稳定化处理方法，属于油气田油基钻井液废弃物 处理技术领域。

背景技术

油基钻井液有抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小等 优点，常用于页岩气水平井、复杂井、小井眼井和高温深井等钻井中。油基钻井液是以油 为连续相，以水为分散相，其中还加入适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等组成 的稳定乳状液体系。使用油基钻井液过程中产生大量油基钻屑和废液中含有上述组分，属 危险废物，如果不及时处理会给周边环境造成严重伤害。油基钻屑与水基钻屑物性不同， 具有矿物油含量高（5%～25%），水含量低，固含量相对较高，乳化状态稳定的特点。

专利200610022008.3公开了一种钻井废弃泥浆无害化处理方法，首先采用酸中和废泥 浆中的氢氧化钠或碳酸钠，然后加入双氧水或次氯酸钠氧化去除废泥浆中的有机物含量， 最后加入吸附剂吸附废泥浆中的水分，形成粉状或块状固体。ZL201010209917.4公开了一 种深井聚磺钻井液废弃泥浆的无害化处理方法，采用固结-氧化-调整方法处理深井聚磺钻 井液废弃泥浆，先对废泥浆固结处理，在碱性条件下加入氧化剂，最后对其进行调整处理。 专利200410035507.7公开了钻井废弃泥浆无害化处理剂及处理工艺，针对水基废弃泥浆， 提出一种固化配方：聚合铝15%～20%，硫酸铝5%～10%，吸附剂生石灰15%～20%，氯 化钙10%～15%，硅酸盐10%～15%，铁氧化物5%～15%，硅灰25%～30%，增肥剂四氧 化磷5%～10%，固化剂硅酸盐水泥10%～15%，三乙醇胺5%～10%。根据符合两个国家 深埋标准与否，进行药剂的调整和添加。ZL200610022008.3和ZL201010209917.4专利只 采用氧化剂氧化，可以氧化去除油基钻屑中部分游离的有机物和矿物油，但由于没有破坏 包裹在钻屑表面的乳化态的油基钻井液，其中矿物油未被氧化。专利200410035507.7只采 用无机药剂破乳，破坏了包裹在钻屑表面的乳化态的油基钻井液，但没有降低油和水、固 的界面张力，矿物油与水、固体物没有分离，并且破乳后直接固化，没有其他手段去除有 机物和矿物油，矿物油的强渗透性将很难将其固化稳定封闭。谢水祥、蒋官澄等在2011 年2月的《环境工程学报》中利用化学强化分离-无害化技术处理废弃油基钻井液，对废液 分离的含油废渣进行了固化处理，使用的固化材料包括：破胶剂A（中分子量聚合物）、吸 附剂B（中分子量聚合物）、凝结剂C(无机盐)、促凝剂D（高分子量聚合物）。处理后固化 物监测项目中COD、pH、Cu、Pb、Cd、Hg、As均低于《国家污水综合排放标准》二级 标准限值。但文中未明确公开各药品的名称及加量。

发明内容

本发明的主要目的是为了克服油基钻屑采用水基钻屑的常规固化处理存在的浸出液 中石油类和有机物等主要污染物严重超标的缺陷，提出了一种油基钻屑复合固化稳定化处 理方法。

一种油基钻屑的复合固化稳定化处理方法，包含以下步骤：

（1）中和：取油基钻屑与清水充分搅拌后，用工业酸调节混合物的pH值为6.0～8.0；

（2）破乳-氧化：向步骤（1）所得的混合物中加入破乳剂，破乳剂的加量为每100ml 油基钻屑加入2～5g，搅拌10～25min，再加入体积为油基钻屑体积5%～20%的氧化剂快 速充分搅拌后，静止反应18～26h；

（3）固结-调整：在经步骤（2）处理的混合物中，依次加入高分子絮凝剂、复合固结 剂、调整剂，三种药剂的加量依次为每100ml油基钻屑加入1～3g、20～40g、5～10g，充 分搅拌后倒入模具，候凝成型。

所述的破乳剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠的任一种。

所述的氧化剂为浓度30%的H₂O₂、次氯酸钠或Fenton试剂其中之一。

所述的氧化剂Fenton试剂为浓度30%的H₂O₂与二价铁盐的混合物，其中H₂O₂与Fe²⁺物质的量比为10～30：1。

所述的高分子絮凝剂是阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺或两性离子聚丙烯酰胺 中的任一种。

所述的复合固结剂为水泥、石灰和脲醛树脂的混合物，以质量比计，水泥：石灰：脲 醛树脂=13～16：2～6：1～3。

所述的调整剂为磷肥、硫酸铝或尿素中的任一种。

本发明的有益效果：

本发明先将油基钻屑pH值调整为中性，再通过加入破乳剂破坏粘附在油基钻屑表面 的油基钻井液的乳化状态，加入强氧化剂氧化有机物及部分矿物油，利用絮凝剂的吸附架 桥及增强作用将松散的钻屑颗粒牵连起来形成网状结构，最后通过固化形成的钙矾石结 构，形成含有大量的水化硅酸钙凝胶、水化硫铝酸钙和氢氧化钙等具有紧密网状结构且不 可逆转的常态固体，从而使石油类、重金属和有机物等污染物通过分子键合和稳定化技术 丧失生物毒性和迁移性，实现油基钻屑稳定化处理和安全处置。

本发明适合各类油基钻屑的复合固化稳定化处理，处理后的固化物浸出液各项指标均 达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）1～2级标准；处理工艺过程简单，效率高，成 本较低。

具体实施方式

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实例实施过程所用样品分别为：样品1、样品2、样品3，均是来自某油气田油基钻屑。 三组油基钻屑样品组分和浸出液主要指标分析结果见表1。

表1不同油基钻屑样品的组分和浸出液主要指标分析结果

实施例1

量取样品1油基钻屑100ml于烧杯中，加入100ml水充分搅拌后，用稀硫酸调其pH 值为6.0；加入2g十二烷基硫酸钠搅拌20min，加入5ml浓度30%的H₂O₂充分搅拌，反 应24h后；依次加入阳离子聚丙烯酰胺1g，按水泥：石灰：脲醛树脂质量比为13：6：1 组成的复合固结剂20g，硫酸铝5g；搅拌均匀后倒入模具，候凝成型。

实施例2

量取样品2油基钻屑100ml于烧杯中，加入100ml水充分搅拌后，用稀硝酸调其pH 值为7.0；加入3g十二烷基磺酸钠搅拌15min，加入10ml次氯酸钠充分搅拌，静止反应 18h；依次加入阴离子聚丙烯酰胺2g，按水泥：石灰：脲醛树脂质量比为13：5：2组成的 复合固结剂30g，磷肥8g，搅拌均匀后倒入模具，候凝成型。

实施例3

量取样品3油基钻屑100ml于烧杯中，加入100ml水充分搅拌后，用稀硫酸调其pH 值为7.5；加入3g的十二烷基硫酸钠搅拌10min，加入20ml的Fenton试剂（浓度30%的 H₂O₂与二价铁盐物质的量比即H₂0₂：Fe²⁺为30：1，以下数据同）充分搅拌，静止反应20h； 依次加入两性聚丙烯酰胺3g，按水泥：石灰：脲醛树脂质量比为14：3：3组成的复合固 结剂40g，硫酸铝10g，搅拌均匀后倒入模具，候凝成型。

对比例1和2分别按照ZL200610022008.3和ZL201010209917.4所述方法和步骤处理

样品1、实施例4～9步骤与实施例1相同，药剂的加入方式及加量如表2所示，处理后固 化物组分及其浸出液的主要指标分析见表3。

表2药剂的加入方式及加量

表3实施例固化物组分及固化物浸出液指标

由表3可知，按照ZL200610022008.3公开的一种钻井废弃泥浆无害化处理方法和 ZL201010209917.4公开的一种深井聚磺钻井液废弃泥浆的无害化处理方法处理油基钻屑， 处理后固化物浸出液指标均不达标；所采集的各种油基钻屑经本发明方法的复合固化处理 后，固化物浸出液各项指标均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的1～2级标准。