本发明涉及油气田钻井岩屑无害化资源化处理领域，尤其是涉及一种用于钻井岩屑处理的固化剂及其应用。
背景技术：
石油天然气的钻井开采过程中，不可避免地产生大量的钻井岩屑，其产生量大、化学成分复杂，是油气田的主要污染源之一。钻井岩屑含有粘土、加重材料、各种化学处理药剂、污水、污油等多种组分，其中可能存在重金属、烃类、盐类、添加聚合物等，给井场及周边环境造成严重的生态威胁。目前，国内的钻井岩屑的处理手段相对落后，绝大部分采用直接排放和自然蒸发、沉积、干化、就地掩埋等方法简单处理，造成废弃物现场堆置占用土地、污染环境，给油气田的生产和可持续发展带来长久的安全隐患。随着我国油气行业的发展，堆弃的钻井岩屑数量呈逐年增长的趋势；而相关环境法律法规及环保监管的日趋严格，对钻井岩屑的减量化、无害化、资源化技术的研发，成为行业内关注的重点。
固化稳定化作为钻井岩屑的处理工艺，具有易施工、成本可控、固化体现场可就地利用等特点。目前，国内外针对钻井岩屑的固化剂大多为水泥、水玻璃、石灰等作为固化稳定化剂，而关于使用冶金渣用于固化剂，以废治废用于钻井岩屑的固化处理及资源化利用方面未见提及。
中国专利CN 102180641 A公开了一种钻井废弃物高强度固化处理方法及工艺，固化剂组成：氧化镁30-35％，氯化镁20-25％，粉煤灰30-35％，改性剂0.8-1％，水10-18％。固化工艺流程为钻井废弃物与轻烧氧化镁、粉煤灰、改性剂混合均匀，将氯化镁水溶液加入到混合料中，快速混拌后装入模具，压实成型，脱模后环境温度下自然养护，处理后符合环保要求，固化钻井废弃物具有较高的稳定性和资源化利用价值，但该专利的不足之处在于固化剂配方成分复杂，且固化剂中含有氯化镁等物质，此成本相对较高。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种成本低、经济和环境效益好的用于钻井岩屑处理的固化剂及其应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于钻井岩屑处理的固化剂，由水泥和冶金渣混合而成，所述的水泥占比为30-70wt％，其余为冶金渣。
优选的，所述的水泥为硅酸盐水泥，所述的冶金渣选自高炉渣或钢渣的一种，或两者的混合物。
优选的，所述的冶金渣为破碎细磨并过40-60目标准筛的冶金渣，利于激发其胶凝活性。
所述的固化剂用于钻井岩屑的固化处理，具体包括以下步骤：
(1)去除钻井岩屑中的杂物，然后进行风干处理；
(2)将固化剂加入钻井岩屑中搅拌均匀，再加水搅拌均匀，得到混合物浆料；
(3)将混合物浆料装入模具成型，固结后脱模、养护，得到高强度的固化体。
步骤(2)所述固化剂的用量为钻井岩屑重量的20-50％，所述水的用量为钻井岩屑和固化剂总重量的15％-35％。
步骤(3)所述的养护在温度为15-25℃、湿度不低于90％的条件下进行，温度优选为20℃。
制得的固化体强度达到10MPa以上，符合路基材料要求；固化体浸出毒性符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)V级标准，符合环保要求。
所述的冶金渣属于CaO-SiO2-Al2O3硅酸盐体系，与水泥类似，同属于硅酸盐体系，含有硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)，在一定条件下能发生水化反应，具有一定的水凝活性和固化强度，激发后具有较强的胶泥活性，参与水化反应，能代替水泥进行固化。钢铁冶金企业产生的冶金渣废弃物，排放量大，约占钢铁工业固体废弃物的12％以上，然而综合利用率低，以钢渣为例，只有20％，本发明创造性地使用冶金渣作为固化剂，与水泥配料制成复合固化剂，进行钻井岩屑的固化稳定化处理，一方面降低水泥用量和原材料成本，另一方面实现钻井岩屑和冶金渣的资源化利用。
与现有技术相比，本发明运用冶金生产过程中产生的废渣，遵循“以废治废”的工艺思路，解决油气田钻井岩屑废弃物利用问题，以冶金中产生的废弃冶金渣作为原料与水泥混合制得固化剂，对油气田钻井岩屑进行固化操作，制备的固化体直接用于油气田现场建筑施工或其他用途，不仅避免钻井岩屑和冶金渣对环境的危害，而且可产生巨大经济效益，符合国家环保政策要求。与现有固化处理技术相比，本发明减少硅酸盐水泥用量并降低治理成本，工艺简单，原料低廉，经济效益好，既能保护环境，又实现岩屑和冶金渣废弃资源无害化、资源化，并可就地用于井场的基建、环保绿化等工程。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
实施例1
取长庆油气田某钻井现场钻井岩屑废弃物，进行简易垃圾分拣、破碎筛分，在场地平铺自然风干，就近取某钢铁厂钢渣，进行球磨破碎筛分，过50目标准筛备用。利用水泥和冶金渣制备复合固化剂，采用425#硅酸盐水泥，占比70％，钢渣占比30％，二者搅拌混匀。将钻井岩屑倒入混料装置中，加入上述复合固化剂，复合固化剂投加量占岩屑质量的30％，二者充分混合，再加入固化剂和岩屑总质量20％的水，进行固-液搅拌。将钻井岩屑和复合固化剂混合泥浆倒入成型模具，养护干化，养护温度为20℃，养护湿度为90％，养护15d后，固化体强度达到17MPa，浸出液毒性指标满足地表水环境质量V级标准。固化体的强度和浸出液毒性指标均合格，就地用于井场的基建、环保绿化等工程。
实施例2
一种钻井岩屑废弃物的固化剂及固化资源化工艺，与实施例1基本相同，不同之处在于，复合固化剂的配制比例为425#硅酸盐水泥占比55％，钢渣占比45％，二者搅拌混匀。加入上述复合固化剂，复合固化剂投加量占岩屑质量的35％，二者充分混合，再加入固化剂和岩屑总质量25％的水，进行固-液混匀搅拌，将钻井岩屑和复合固化剂混合泥浆倒入成型模具，养护干化，养护温度为20℃，养护湿度为90％，养护15d后，固化体强度达到11MPa，浸出液毒性指标满足地表水环境质量V级标准。固化体的强度和浸出液毒性指标均合格，就地用于井场的基建、环保绿化等工程。
实施例3
一种钻井岩屑废弃物的固化剂及固化资源化工艺，与实施例1基本相同，不同之处在于，将高炉渣破碎，过40目标准筛，然后与硅酸盐水泥混合，水泥占比为30wt％，高炉渣占比70wt％，制成复合固化剂；将固化剂加入钻井岩屑中，固-固混合均匀，再加入水，进行固-液混合搅拌均匀，复合固化剂用量为钻井岩屑重量的40％，水的用量为钻井岩屑和复合固化剂总重量的15％；将钻井岩屑和复合固化剂混合泥浆倒入成型模具，养护干化，养护在温度为15℃、湿度为95％。养护15d后，固化体强度达到12MPa，浸出液毒性指标满足地表水环境质量V级标准。固化体的强度和浸出液毒性指标均合格，就地用于井场的基建、环保绿化等工程。
实施例4
一种钻井岩屑废弃物的固化剂及固化资源化工艺，与实施例1基本相同，不同之处在于，将高炉渣破碎，过60目标准筛，然后与硅酸盐水泥混合，水泥占比为60wt％，高炉渣占比40wt％，制成复合固化剂；将固化剂加入钻井岩屑中，固-固混合均匀，再加入水，进行固-液混合搅拌均匀，复合固化剂用量为钻井岩屑重量的50％，水的用量为钻井岩屑和复合固化剂总重量的35％；将钻井岩屑和复合固化剂混合泥浆倒入成型模具，养护干化，养护在温度为25℃、湿度为95％。养护15d后，固化体强度达到15MPa，浸出液毒性指标满足地表水环境质量V级标准。固化体的强度和浸出液毒性指标均合格，就地用于井场的基建、环保绿化等工程。