钾钙基聚磺钻井液岩屑固化剂及其制备方法和钾钙基聚磺钻井液岩屑不落地固化处理方法
【专利摘要】本发明涉及钾钙基聚磺钻井液岩屑处理技术领域，是一种钾钙基聚磺钻井液岩屑固化剂及其制备方法和钾钙基聚磺钻井液岩屑不落地固化处理方法，该钾钙基聚磺钻井液岩屑固化剂包括氧化剂、有机硅、木质素磺酸盐、早强剂和胶凝材料。本发明实现了设备紧凑、处理剂加入量少、钻井液和处理剂最大限度回收、固化体强度高的特点，有效减少钻井液处理剂的浪费和降低回收的液相对钻井液性能的影响，降低生产成本，现场施工占地面积更小，工业实用性更好，具有广阔应用前景。
【专利说明】
钾钙基聚磺钻井液岩屑固化剂及其制备方法和钾钙基聚磺钻 井液岩屑不落地固化处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及钾钙基聚磺钻井液岩肩处理技术领域，是一种钾钙基聚磺钻井液岩肩 固化剂及其制备方法和钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法。
【背景技术】
[0002] 水基钻井液岩肩对环境的影响主要来源于钻井液体系中添加的各种化学处理剂 及其复杂反应后的产物对环境的影响，就钻井液岩肩而言，影响其环境污染的因素主要是 钻井液体系中加入的各种化学处理剂和岩肩表面粘附钻井液的量，现有的文献资料研究表 明，钻井液体系中加入的磺化物、沥青、油基类润滑剂、油等处理剂容易造成C0D、重金属、芳 烃类等偏高，其加量越大，环境污染越严重。钾钙基聚磺钻井液是水基钻井液中的一种，常 见配方为4%坂土、0.2%至0.4% 的Na2C03、0.3%至0.5% 的K0H(Na0H)、3%至9% 的KC1、 0 · 3 % 至0 · 8% 的聚合物降滤失剂（SP-8、JT888、MAN101)、0 · 3 % 至0 · 8% 的包被剂(PMHA-2、 MAN104、FA367)、0.3%至0.8%的复配铵盐、1 %至5 %的磺化酚醛树脂、1 %至3%的磺化褐 煤树脂、1 %至5 %的阳离子乳化沥青(磺化沥青粉）、0.2 %至0.5 %的CaO、0.5 %至2 %的润 滑剂、2%的细目碳酸钙(QCX-1)、1%的碳酸钙(WC-1)和重晶石。钾钙基聚磺钻井液因为其 良好的润滑性能、抑制性能、防塌性能等被广泛应用，主要用于目的层和较复杂地层，钾钙 基聚磺钻井液岩肩、废弃钻井液也多与其他水基钻井液岩肩混合排放至废液池内，完井后 与其他钻井液岩肩、废弃钻井液一并处理，但由于钾钙基聚磺钻井液含有较高含量的磺化 物、沥青、油类，存在严重的环境污染风险，无害化处理达标困难，且一并处理过程中费用较 尚。
[0003] 2015年新《环保法》颁布后，国内各油田要求在环境敏感区域钻井必须进行水基钻 井液岩肩不落地治理，不允许洒落地面或挖泥浆池，对钾钙基聚磺钻井液岩肩的固化处理 方法及其固化剂有了更高的要求。
[0004] 公开号为CN102295401A的中国专利文献公开了一种深井聚磺钻井液废弃泥浆的 无害化处理方法，包含以下步骤:一、复合固结:量取一定体积的深井聚磺钻井液废弃泥浆， 加入复合固化剂，搅拌均匀进行固化处理;二、氧化:在固结处理后的固废物中，加入氧化剂 进行搅拌;三、调整:在氧化处理的固废物中，加入调整剂将固废物的pH调整为中性。公开号 为CN105130145A的中国专利文献公开了一种废弃钻井泥浆的减量化、无害化、资源化处理 系统及工艺，包括依次设置的分离单元、泥浆回收单元、泥浆处理单元及泥饼储存单元，其 中：所述分离单元包括交错设置的多级筛网，分离出的粒径多3mm的钻肩进入泥饼储存单 元，分离产生的粒径<3mm的泥浆进入泥浆回收单元;所述泥浆回收单元包括顺次设置的一 级过滤设备和二级过滤设备，泥浆回收单元处理产生的液相泥浆回收利用，产生的固相进 入泥浆处理单元;所述泥浆处理单元包括顺次设置的脱稳设备和固液分离设备，所述脱稳 设备中投加有脱稳药剂，固液分离设备分离产生的固相泥饼输送至泥饼储存单元，并经浸 出液检测合格后回用。公开号为CN105298415A的中国专利文献公开了一种钻井废弃物的处 理工艺，采用钻井废弃物处理装置进行废弃物的处理，该处理装置包括钻井设备、岩肩收集 箱、干燥筛以及由搅拌机、输送机I和制砖机组成的制砖生产线，步骤为S1、将井口的一端与 固控振动筛的入口端连接，同时将井口的另一端与循环罐连接;S2、钻井作业中所产生的废 弃钻肩的处理;S3、钻井作业中产生的废弃泥浆的处理;S4、钻完井后产生的废弃泥浆的处 理;S5、向搅拌机内加入固化剂，搅拌机将岩肩B、岩肩C、岩肩D与固化剂搅拌混合，搅拌后经 输送机I运输到制砖机内制造成型砖。公开号为CN204511343U的中国专利文献公开了一种 钻井废弃泥浆一体化处理系统，本实用新型包括自动分类收集模块、多级固液分离组合模 块和固相输送系统，自动分类收集模块包括多个串联的岩肩脱浆机和储浆罐组合，多级固 液分离组合模块包括沙肩除去机、多功能调节罐和水处理再生机，多功能调节罐包括加药 处理区和清水暂存区，固相输送系统连接有固化剂添加机。公开号为CN104291543A的中国 专利文献公开了一种钻井废弃泥浆不落地无害化处理系统及其处理方法，该处理系统包括 可拆卸泥浆收集池、车载式泥浆处理装置、处理场防渗地面层，无害化固相临时堆放场和可 拆卸已处理泥浆回用池，其中的收集池和泥浆回用池均采用可拆卸结构，能够随时拆卸运 输，就地安装，移运方便，制备的潜水自走式泥浆栗，能在泥浆收集池中自动行走，达到快速 有效地将池中泥浆取出的实用效果。
[0005] 以上各公开的中国专利文献的技术经对比分析，主要区别见表1。
[0006] 从处理药剂的选择和钾钙基聚磺钻井液特点来看，公开号为CN105130145A、 〇价05298415六、0附04291543六、0吧045113431]的中国专利文献使用的处理剂及处理过程难 以满足固化体达标要求，公开号为CN102295401A的中国专利文献的工艺方法为完井后废液 池固液废弃物的一种处理方法，不适合岩肩不落地处理需求，现有技术均为清洗岩肩表面 粘附物，处理药剂量大或固化体难以达标;岩肩固化处理过程中回收的液相未经优化性能 加入钻井液中容易导致钻井液增稠、泥饼增厚等反应破坏钻井液性能。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂及其制备方法和钾钙基聚磺钻 井液岩肩不落地固化处理方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的钻井废 液处理方法均为清洗岩肩表面粘附物，存在处理药剂量大或固化体难以达标、岩肩固化处 理过程中回收的液相易破坏钻井液性能的问题。
[0008] 本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种钾钙基聚磺钻井液岩肩固 化剂，原料按重量百分数计包括5 %至15 %的氧化剂、0.5 %至10 %的有机硅、2 %至10 %的 木质素磺酸盐、〇. 5%至5%的早强剂和余量的胶凝材料。
[0009]下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
[0010]上述氧化剂为三氯化铁、高锰酸钾、过硫酸钠、次氯酸钠中的一种;或/和，有机硅 为甲基硅醇钠和氟硅醇钠中的一种;或/和，早强剂为甲酸钙、氯化钙、氯化钠中的一种;或/ 和，胶凝材料为水泥、粉煤灰和石膏的混合物，水泥、粉煤灰和石膏的混合比例为2至3:0.5 至1.5:0.05至0.15。
[0011]本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种根据技术方案之一所述的 钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂按下述制备方法得到：向胶凝材料中依次加入早强剂、木质 素磺酸盐和有机硅，常温下混拌2小时至4小时后，再向其中加入氧化剂，常温下继续混拌2 小时至4小时后即得到本发明的钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂。
[0012] 本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种使用技术方案之一和根据 技术方案之二得到的钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂进行的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地 固化处理方法，包括敞口罐、电动栗、干燥筛、收集转移装置、变频高速离心机、调节罐、螺杆 灌浆栗、固化装置、挤压机和组装敞口罐;敞口罐的出料口与电动栗的进料口相连通，电动 栗的出料口和收集转移装置的出料口均与干燥筛的进料斗进口相连通，干燥筛的液相出口 与变频高速离心机的进料口相连通，变频高速离心机的液相出料口与调节罐的进料口相连 通，干燥筛的固相出料口、变频高速离心机的固相出料口和螺杆灌浆栗的出料口均与固化 装置的进料口相连通，固化装置的外部分别设置有挤压机和组装敞口罐;其中，具体的处理 方法按下述步骤进行:第一步，井队循环罐产生的废钻井液和污水进入敞口罐中在电动栗 的作用下送至干燥筛，井队振动筛产生的岩肩和废钻井液进入收集转移装置中并继续送至 干燥筛，向干燥筛的物料中加入清洗剂后，干燥筛将送至的物料进行固液分离分别得到液 相和固相;第二步，由干燥筛分离出的液相进入变频高速离心机中，接着向变频高速离心机 的物料中加入氧化钙后，变频高速离心机将送至的物料进行固液分离，由变频高速离心机 分离出的液相进入调节罐中，接着向调节罐中的液相加入调节剂后继续栗至井队循环罐重 复利用;第三步，由干燥筛分离出的固相送至固化装置中、由变频高速离心机分离出的固相 送至固化装置中、井队的清洁器和离心机产生的废固相物质由螺杆灌浆栗送至固化装置 中，接着向固化装置的物料加入钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，混合均匀后形成的固化体 转移至挤压机进行压实作业，将固化体进行压实作业后产生的析出水收集后用于清洗设 备，将固化体进行压实作业后得到的高强度固化体转移至组装敞口罐侯凝7天至14天后可 以进行资源化利用。
[0013] 下面是对上述发明技术方案之三的进一步优化或/和改进：
[0014] 上述向调节罐中的液相加入调节剂混合均匀后，当调节罐中的液相有气泡时，再 向调节罐中的液相中加入乳化剂。
[0015] 上述清洗剂加量为干燥筛中的物料的5%至10%，氧化钙加量为变频高速离心机 中的物料的0.1 %至0.5%，调节剂加量为调节罐中的液相的0.1 %至0.4%，钾钙基聚磺钻 井液岩肩固化剂的加量为进入固化装置中固相体积的10%至20%，乳化剂的加入量为调节 罐中的液相的〇. 01 %至〇. 05%。
[0016] 上述清洗剂包括0.05 %至0.1 %的表面活性剂ABS、0.3 %至1 %的三氯化铁和余量 的水;或/和，调节剂为碳酸钠与氢氧化钠按重量份1:1至1:2的混合物，或者，调节剂为碳酸 钠与氢氧化钾按重量份1:1至1:2的混合物;或/和，乳化剂为0Ρ-ΠΚ0Ρ-4中的一种。
[0017] 上述变频高速离心机的转速为1800r/min至3200r/min，推荐转速为2600r/min至 2800r/min;或/和，敞口罐为圆罐、方罐、梯形罐中的一种，敞口罐内设置有搅拌器;或/和， 电动栗为螺杆栗、真空抽吸栗、液下渣浆栗中的一种;或/和，收集转移装置为螺旋输送机、 钻井固液废弃物收集转移螺旋推进器、钻井配套随钻废弃物收集提升转移装置中的一种； 或/和，固化装置为敞口罐与挖掘机的组合或强制式搅拌机或双轴搅拌机;或/和，干燥筛为 振动强度大于7.5的直线型振动筛，干燥筛的筛网不大于60目，干燥筛进料斗内设有与干燥 筛宽度一致的液体喷洒管。
[0018]上述资源化利用为制砖、铺路、铺设井场中的一种，挤压机作用于固化体压实压力 大于lOMpa;或/和，当钾钙基聚磺钻井液中含油率大于2%时，在清洗剂中加入0.01 %至 0.2 %生物酶清洗剂。
[0019] 本发明实现了设备紧凑、处理剂加入量少、钻井液和处理剂最大限度回收、固化体 强度高的特点，有效减少钻井液处理剂的浪费和降低回收的液相对钻井液性能的影响，降 低生产成本，现场施工占地面积更小，工业实用性更好，具有广阔应用前景。
【附图说明】
[0020] 附图1为本发明的工艺框图。
[0021 ]附图中的编码分别为：1为敞口罐，2为电动栗，3为干燥筛，4为收集转移装置，5为 变频高速离心机，6为调节罐，7为螺杆灌浆栗，8为固化装置，9为挤压机，10为组装敞口罐， 11为井队循环罐，12为井队振动筛，13为井队的清洁器，14为井队的离心机。
【具体实施方式】
[0022]本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体 的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现技术中公知 公用的化学试剂和化学用品;本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数;本发明 中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，例如，盐酸溶液即为盐酸水溶液。
[0023]在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1 的布图方式来进行描述的，如:上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来 确定的。
[0024]实施例1，该钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，原料按重量百分数计包括5%至15% 的氧化剂、〇. 5 %至10 %的有机硅、2 %至10 %的木质素磺酸盐、0.5 %至5 %的早强剂和余量 的胶凝材料。早强剂和木质素磺酸钠可以缩短固化体侯凝时间，减小固化体临时堆放场占 地面积，有机硅可以防止固化体固化后受雨水浸泡而降低固化体的强度，本发明的钾钙基 聚磺钻井液岩肩固化剂可以减少加量，控制成本。
[0025]实施例2,作为实施例1的优化，氧化剂为三氯化铁、高锰酸钾、过硫酸钠、次氯酸钠 中的一种;或/和，有机硅为甲基硅醇钠和氟硅醇钠中的一种;或/和，早强剂为甲酸钙、氯化 钙、氯化钠中的一种;或/和，胶凝材料为水泥、粉煤灰和石膏的混合物，水泥、粉煤灰和石膏 的混合比例为2至3:0.5至1.5:0.05至0.15。
[0026] 实施例3,作为上述实施例的优化，该钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂按下述制备方 法得到：向胶凝材料中依次加入早强剂、木质素磺酸盐和有机硅，常温下混拌2小时至4小时 后，再向其中加入氧化剂，常温下继续混拌2小时至4小时后即得到本发明的钾钙基聚磺钻 井液岩肩固化剂。
[0027] 实施例4,该使用根据实施例1或实施例2或实施例3得到的钾钙基聚磺钻井液岩肩 固化剂进行的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法，包括敞口罐1、电动栗2、干燥筛 3、收集转移装置4、变频高速离心机5、调节罐6、螺杆灌浆栗7、固化装置8、挤压机9和组装敞 口罐10;敞口罐1的出料口与电动栗2的进料口相连通，电动栗2的出料口和收集转移装置4 的出料口均与干燥筛3的进料斗进口相连通，干燥筛3的液相出口与变频高速离心机5的进 料口相连通，变频高速离心机5的液相出料口与调节罐6的进料口相连通，干燥筛3的固相出 料口、变频高速离心机5的固相出料口和螺杆灌浆栗7的出料口均与固化装置8的进料口相 连通，固化装置8的外部分别设置有挤压机9和组装敞口罐10;其中，具体的处理方法按下述 步骤进行:第一步，井队循环罐11产生的废钻井液和污水进入敞口罐1中在电动栗2的作用 下送至干燥筛3,井队振动筛12产生的岩肩和废钻井液进入收集转移装置4中并继续送至干 燥筛3,向干燥筛3的物料中加入清洗剂后，干燥筛3将送至的物料进行固液分离分别得到液 相和固相;第二步，由干燥筛3分离出的液相进入变频高速离心机5中，接着向变频高速离心 机5的物料中加入氧化钙后，变频高速离心机5将送至的物料进行固液分离，由变频高速离 心机5分离出的液相进入调节罐6中，接着向调节罐6中的液相加入调节剂后继续栗至井队 循环罐11重复利用;第三步，由干燥筛3分离出的固相送至固化装置8中、由变频高速离心机 5分离出的固相送至固化装置8中、井队的清洁器13和井队的离心机14产生的废固相物质由 螺杆灌浆栗7送至固化装置8中，接着向固化装置8的物料加入钾钙基聚磺钻井液岩肩固化 剂，混合均匀后形成的固化体转移至挤压机9进行压实作业，将固化体进行压实作业后产生 的析出水收集后用于清洗设备，将固化体进行压实作业后得到的高强度固化体转移至组装 敞口罐10侯凝7天至14天后可以进行资源化利用。氧化钙的作用为絮凝，在变频高速离心机 5的物料中加入絮凝剂，可以减少絮凝反应时间，使絮体颗粒密度与液相密度差增大，提高 了变频高速离心机5的固液分离效率，而且采用氧化钙为絮凝剂，与钾钙基聚磺钻井液中化 学剂氧化钙一致，调节剂中含有碳酸钙，可以减少未反应完全的絮凝剂对循环罐钻井液性 能的影响；岩肩固化后，岩肩的粘土层间结晶水、吸附水会析出形成析出水，常温自然析出 速度较慢，不易收集利用，本发明采用机械挤压方法，能有效解决这一问题，而且，挤压后的 高强度固化体颗粒间孔隙更小，强度更大，且颗粒物表面粘附的有害物质含量更少。
[0028] 实施例5,作为实施例4的优化，向调节罐6中的液相加入调节剂混合均匀后，当调 节罐6中的液相有气泡时，再向调节罐6中的液相中加入乳化剂。
[0029] 实施例6，作为实施例5的优化，清洗剂加量为干燥筛3中的物料的5%至10%，氧化 钙加量为变频高速离心机5中的物料的0.1 %至0.5 %，调节剂加量为调节罐6中的液相的 0.1 %至0.4%，钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂的加量为进入固化装置8中固相体积的10% 至20%，乳化剂的加入量为调节罐6中的液相的0.01 %至0.05%。
[0030] 实施例7，作为实施例5和实施例6的优化，清洗剂包括0.05 %至0.1 %的表面活性 剂ABS、0.3%至1 %的三氯化铁和余量的水;或/和，调节剂为碳酸钠与氢氧化钠按重量份1: 1至1:2的混合物，或者，调节剂为碳酸钠与氢氧化钾按重量份1:1至1:2的混合物;或/和，乳 化剂为〇Ρ-1〇、〇Ρ-4中的一种。
[0031]实施例8,作为实施例4、实施例5、实施例6和实施例7的优化，变频高速离心机5的 转速为1800r/min至3200r/min，推荐转速为2600r/min至2800r/min;或/和，敞口罐1为圆 罐、方罐、梯形罐中的一种，敞口罐1内设置有搅拌器;或/和，电动栗2为螺杆栗、真空抽吸 栗、液下渣浆栗中的一种;或/和，收集转移装置4为螺旋输送机、钻井固液废弃物收集转移 螺旋推进器、钻井配套随钻废弃物收集提升转移装置中的一种;或/和，固化装置8为敞口罐 与挖掘机的组合或强制式搅拌机或双轴搅拌机;或/和，干燥筛3为振动强度大于7.5的直线 型振动筛，干燥筛3的筛网不大于60目，干燥筛3进料斗内设有与干燥筛3宽度一致的液体喷 洒管，喷洒管用于喷洒清洗剂;通过在干燥筛3进料斗处设置喷洒管，当岩肩进入干燥筛3进 料斗时，喷洒管喷洒清洗剂，配合干燥筛3的振动，清洗了岩肩表面粘附的大部分钻井液，减 少了岩肩危害因素，这些钻井液及其处理剂通过液相最大量回收了，也减少了钻井液处理 剂的浪费。
[0032]实施例9,作为实施例4、实施例5、实施例6、实施例7和实施例8的优化，资源化利用 为制砖、铺路、铺设井场中的一种，根据资源化利用的用途选择挤压机9和压实后高强度固 化体各种形状、大小，挤压机9作用于固化体压实压力大于lOMPa;或/和，当钾钙基聚磺钻井 液中含油率大于2 %时，在清洗剂中加入0.01 %至0.2 %生物酶清洗剂。
[0033] 具体实施案例：新疆油田某井，井深结构Φ 444.5mm(钻头）X 500m+ Φ 311.2mm(钻 头）X 3470m+Φ 215.9mm(钻头）X 4760m，一开采用坂土-CMC钻井液，二开采用聚磺钻井液， 三开采用钾钙基聚磺钻井液，三开钻井液配方为:4 %的坂土、0.2 %的Na2C03、0.5 %的Κ0Η、 7 %的KC1、0.8 %的聚合物降滤失剂JT888、0.8 %的包被剂PMHA-2、0.5 %的复配铵盐、2 %磺 化酚醛树脂、2%的磺化褐煤树脂、1 %的低荧光润滑剂、3%的磺化沥青粉（阳离子乳化沥 青）、0.2%至0.5%的CaO、2%至3%的随钻堵漏剂、2%的细目碳酸钙、1 %的碳酸钙和重晶 石（密度 1.35g/cm3)〇
[0034] 现场采用了根据本发明所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法，其 中：
[0035] 第一组：该钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，原料按重量百分数计包括5%的氧化 剂、10 %的有机硅、2 %的木质素磺酸盐、5 %的早强剂和余量的胶凝材料;氧化剂为次氯酸 钠，有机硅为氟硅醇钠，早强剂为氯化钙，胶凝材料为水泥、粉煤灰、石膏的混合物，混合比 例为2:1.5:0.05;清洗剂包括0.05 %的表面活性剂ABS、0.3 %的三氯化铁和余量的水，调节 剂为碳酸钠与氢氧化钠按重量份1: 2的混合物，清洗剂加量为干燥筛3中的物料的5%，氧化 钙加量为变频高速离心机5中的物料的0.5%，调节剂加量为调节罐5中的液相的0.4%，钾 钙基聚磺钻井液岩肩固化剂的加量为进入固化装置8中固相体积的10%。
[0036] 第二组:该钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，原料按重量百分数计包括15 %的氧化 剂、0.5%的有机硅、10%的木质素磺酸盐、0.5%的早强剂和余量的胶凝材料;氧化剂为过 硫酸钠，有机硅为甲基硅醇钠，早强剂为氯化钠，胶凝材料为水泥、粉煤灰、石膏的混合物， 混合比例为3:0.5:0.15;清洗剂包括0.1 %的表面活性剂ABS、1 %的三氯化铁和余量的水， 调节剂为碳酸钠与氢氧化钾按重量份1:2的混合物，清洗剂加量为干燥筛3中的物料的 10%，氧化钙加量为变频高速离心机5中的物料的0.1 %，调节剂加量为调节罐5中的液相的 0.1%，钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂的加量为进入固化装置8中固相体积的20%。
[0037] 第三组：该钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，原料按重量百分数计包括10 %的氧化 剂、1 %的有机硅、5%的木质素磺酸盐、2%的早强剂和余量的胶凝材料;氧化剂为三氯化 铁，有机硅为甲基硅醇钠，早强剂为甲酸钙;胶凝材料为水泥、粉煤灰、石膏的混合物，混合 比例为2:1:0.1;清洗剂包括0.1 %的表面活性剂ABS、0.3 %的三氯化铁和余量的水，调节剂 为碳酸钠与氢氧化钾按重量份1:1混合，清洗剂加量为干燥筛3中的物料的10%，氧化钙加 量为变频高速离心机5中的物料的0.2%，调节剂加量为调节罐5中的液相的0.2%，钾钙基 聚磺钻井液岩肩固化剂的加量为进入固化装置8中固相体积的15%。
[0038]本发明中具体的测量方法：
[0039] (1)浸出液:按HJ577-2010《固体废弃物浸出毒性浸出方法》，将样品进行粉碎，使 样品颗粒通过3mm孔径的筛。称取一定重量粉碎的样品置于锥形瓶中，按液固体积比10:1计 算出纯水的体积，加入纯水，盖紧瓶口后垂直固定在水平振荡器上，调节振荡频率为110次/ min，在室温下振荡8h，后静置16h，得到浸出液。
[0040] (2)化学需氧量(C0D):按GBT11914-89《化学需氧量的测定，重铬酸钾法）取10mL (1)中混合均匀的浸出液，置于加热管中，准确加入5mL重铬酸钾标准溶液，为了规避氯离子 的影响，加入一定量的硫酸汞，加入数粒小玻璃珠，缓慢加入15mL硫酸硫酸银你溶液，轻轻 摇匀使溶液混合，加热165摄氏度回流2h。冷却后，加入40mL纯水，使溶液总体积不少于 70mL。溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准液滴定，溶液的颜色由黄 色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准液的用量。滴定水样的同时，取10mL纯 水，按同样的操作步骤作空白试验，记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
[0041] (3)pH值:配制pH=6.86的缓冲液，用来校准pH测试仪。室温常压下测定（1)中浸出 液pH值，并记录。
[0042] (4)色度:按GBT11903-89《水质色度的测定，稀释倍数法》分别取浸出液和光学纯 水于具塞比色管中，充至标线，将具塞比色管放在白色表面上，具塞比色管与该表面应呈合 适的角度，使光线被反射自具塞比色管底部向上通过液柱。垂直向下观察液柱，比较浸出液 和光学纯水，描述浸出液呈现的色度和色凋，如果可能包括透明度。将浸出液用光学纯水逐 级稀释成不同倍数，分别置于具塞比色管井充至标线。将具塞比色管放在白色表面上，用上 述相同的方法与光学纯水进行比较。将浸出液稀释至刚好与光学纯水无法区别为止，记下 此时的稀释倍数值。
[0043] (5)含油率:按GB/T16783.1-2006《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基 钻井液》钻井液固相含量测定方法。
[0044] (6)抗压强度，根据JTJ051-93无侧限抗压强度测量方法，将样品制作成直径 150mm、高度150mm的圆柱形试模，25 ± 5°C下侯凝14天，使用无侧限抗压强度仪测量，记录最 大压力，
[0045] 对本发明的清洗剂进行钾钙基聚磺钻井液岩肩清洗效果的评价：
[0046] 采用第一组中的清洗剂进行钾钙基聚磺钻井液岩肩清洗前后相关参数变化表见 表2所示，采用第二组中的清洗剂进行钾钙基聚磺钻井液岩肩清洗前后相关参数变化表见 表3所示，采用第三组中的清洗剂进行钾钙基聚磺钻井液岩肩清洗前后相关参数变化表见 表4所示;其中，该评价试验中的样品为钾钙基聚磺钻井液岩肩。
[0047] 由表2、表3和表4可以看出，经本发明的清洗剂清洗后，岩钾钙基聚磺钻井液肩的 含油率、浸出液色度、浸出液C0D都有明显的降低，pH值也下降了，表明本发明的清洗剂可以 优选剥离粘附在钾钙基聚磺钻井液岩肩表面的油类、沥青、磺化物等钻井液处理剂，减少钾 钙基聚磺钻井液岩肩的环境污染物质含量。
[0048] 对变频高速离心机5的物料中加入氧化钙进行絮凝效果的评价：
[0049] 在变频高速离心机5的物料中分别加入0%、0.1 %、0.2%、0.3%的氧化钙，变频高 速离心机5转速设定2800r/min，依据GB/T16783.1-2006石油天然气工业钻井液现场测试第 1部分:水基钻井液分别测量变频高速离心机5处理前和分离后的液相的密度，数据见表5:
[0050] 由表5可以看出，加入絮凝剂后，固液分离后的液相密度明显降低，比单纯的机械 离心分离效果显著提高，本发明实施生产中絮凝剂的加量为0.2 %时，密度由1.32g/cm3，降 低至1.09g/cm3,说明在只需加入少量(0.2%)的絮凝剂，便能达到较好的絮凝效果，并能保 证固液分离效果最好。
[0051] 对采用本发明钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法进行现场实施产生的 固化体处理效果的评价：
[0052] 采用第一组进行中的清洗剂进行本发明钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理 方法进行现场实施产生的固化体处理效果见表6所示，采用第二组进行中的清洗剂进行本 发明钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法进行现场实施产生的固化体处理效果见 表7所示，采用第三组进行中的清洗剂进行本发明钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理 方法进行现场实施产生的固化体处理效果见表8所示，其中，该评价试验中的样品为本发明 中将固化体进行压实后得到的高强度固化体。
[0053] 从表6、表7和表8中可以看出，根据《污水综合排放标准》(GB8978 -1996)现场实施 固化后浸入液C0D挤压前可以达到二级排放标准，挤压后可以达到一级排放标准，浸出液挤 压后pH值较挤压前略有降低，挤压装置lOMPa压力挤压后，无侧限抗压强度明显提高，有利 于铺路、铺设井场等资源化利用。
[0054]本发明主要为了适应钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地施工的要求，实现了设备紧 凑、钻井液有效处理剂最大限度回收、化学絮凝剂辅助提高固液分离、高效的钾钙基聚磺钻 井液岩肩固化剂能够对固化体进行快速固化、高强度固化体强度高等特点，本发明的钾钙 基聚磺钻井液岩肩固化剂和钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法具体优点如下：
[0055] (1)实现了钻井液和处理剂最大限度回收与岩肩无害因素减小的结合，通过在干 燥筛3进料斗处设置喷洒管，当岩肩进入干燥筛3进料斗时，喷洒管喷洒清洗剂，配合干燥筛 3的振动，清洗了岩肩表面粘附的大部分钻井液，减少了岩肩危害因素，并能有效减少处理 的用量，这些钻井液及其处理剂通过液相最大量回收了，也减少了钻井液处理剂的浪费。
[0056] (2)在变频高速离心机5进料口加入絮凝剂氧化钙，可以减少絮凝反应时间，使絮 体颗粒密度与液相密度差增大，提高了变频高速离心机5的固液分离效率，而且采用氧化钙 为絮凝剂，与钾钙基聚磺钻井液中化学剂氧化钙一致，调节剂中含有碳酸钙，可以减少未反 应完全的絮凝剂对钻井液性能的影响。
[0057] (3)钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂中早强剂和木质素磺酸钠可以缩短固化体侯凝 时间，减小固化体临时堆放场占地面积，有机硅可以防止固化后雨水浸泡降低固化体强度， 优化后的钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂可以减少加量，控制成本。
[0058] (4)岩肩固化后岩肩的粘土层间结晶水、吸附水会析出形成析出水，常温自然析出 速度较慢，不易收集利用，本发明采用机械挤压方法，能有效解决这一问题，而且，挤压后的 固化体颗粒间孔隙更小，强度更大，有害物质稳定效果更好。
[0059] (5)采用本发明的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法进行岩肩不落地施 工，现场施工占地面积更小，工业实用性更好。
[0060] (6)可以进行水基钻井液岩肩分级处理，治理目标更有效，治理费用使用更合理。 常见钾钙基聚磺钻井液使用在目的层或深井，产生的岩肩不足全井岩肩的四分之一，一般 同一口井若均采用水基钻井液，其余钻井液化学剂中磺化物、沥青、油类物质加量均低于该 体系，处理相对简单一些，所需要的处理费用也低一些，如果混合治理，不仅费用投入高，而 且由于混合不均匀存在不达标风险。
[0061] 因此本发明不仅具有较好的固化效果，而且有利于钾钙基聚磺钻井液清洁生产， 具有广阔应用前景。
[0062]以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据 实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
【主权项】
1. 一种钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，其特征在于原料按重量百分数计包括5%至15% 的氧化剂、〇. 5%至10%的有机硅、2%至10%的木质素磺酸盐、0.5%至5%的早强剂和余量的胶凝 材料。2. 根据权利要求1所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，其特征在于氧化剂为三氯化 铁、高锰酸钾、过硫酸钠、次氯酸钠中的一种;或/和，有机硅为甲基硅醇钠和氟硅醇钠中的 一种;或/和，早强剂为甲酸钙、氯化钙、氯化钠中的一种;或/和，胶凝材料为水泥、粉煤灰和 石膏的混合物，水泥、粉煤灰和石膏的混合比例为2至3:0.5至1.5:0.05至0.15。3. 根据权利要求1或2所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂，其特征在于按下述方法得 到:向胶凝材料中依次加入早强剂、木质素磺酸盐和有机硅，常温下混拌2小时至4小时后， 再向其中加入氧化剂，常温下继续混拌2小时至4小时后即得到本发明的钾钙基聚磺钻井液 岩肩固化剂。4. 一种根据权利要求1或2所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂的制备方法，其特征在 于按下述方法进行：向胶凝材料中依次加入早强剂、木质素磺酸盐和有机硅，常温下混拌2 小时至4小时后，再向其中加入氧化剂，常温下继续混拌2小时至4小时后即得到本发明的钾 钙基聚磺钻井液岩肩固化剂。5. -种使用根据权利要求1或2或3所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂进行的钾钙基 聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法，其特征在于包括敞口罐、电动栗、干燥筛、收集转移 装置、变频高速离心机、调节罐、螺杆灌浆栗、固化装置、挤压机和组装敞口罐;敞口罐的出 料口与电动栗的进料口相连通，电动栗的出料口和收集转移装置的出料口均与干燥筛的进 料斗进口相连通，干燥筛的液相出口与变频高速离心机的进料口相连通，变频高速离心机 的液相出料口与调节罐的进料口相连通，干燥筛的固相出料口、变频高速离心机的固相出 料口和螺杆灌浆栗的出料口均与固化装置的进料口相连通，固化装置的外部分别设置有挤 压机和组装敞口罐;其中，具体的处理方法按下述步骤进行:第一步，井队循环罐产生的废 钻井液和污水进入敞口罐中在电动栗的作用下送至干燥筛，井队振动筛产生的岩肩和废钻 井液进入收集转移装置中并继续送至干燥筛，向干燥筛的物料中加入清洗剂后，干燥筛将 送至的物料进行固液分离分别得到液相和固相;第二步，由干燥筛分离出的液相进入变频 高速离心机中，接着向变频高速离心机的物料中加入氧化钙后，变频高速离心机将送至的 物料进行固液分离，由变频高速离心机分离出的液相进入调节罐中，接着向调节罐中的液 相加入调节剂后继续栗至井队循环罐重复利用；第三步，由干燥筛分离出的固相送至固化 装置中、由变频高速离心机分离出的固相送至固化装置中、井队的清洁器和离心机产生的 废固相物质由螺杆灌浆栗送至固化装置中，接着向固化装置的物料加入钾钙基聚磺钻井液 岩肩固化剂，混合均匀后形成的固化体转移至挤压机进行压实作业，将固化体进行压实作 业后产生的析出水收集后用于清洗设备，将固化体进行压实作业后得到的高强度固化体转 移至组装敞口罐侯凝7天至14天后可以进行资源化利用。6. 根据权利要求5所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法，其特征在于向 调节罐中的液相加入调节剂混合均匀后，当调节罐中的液相有气泡时，再向调节罐中的液 相中加入乳化剂。7. 根据权利要求6所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法，其特征在于清 洗剂加量为干燥筛中的物料的5%至10%，氧化钙加量为变频高速离心机中的物料的0.1%至 0.5%，调节剂加量为调节罐中的液相的0.1%至0.4%，钾钙基聚磺钻井液岩肩固化剂的加量 为进入固化装置中固相体积的1 〇%至20%，乳化剂的加入量为调节罐中的液相的Ο . 01 %至 0.05%〇8. 根据权利要求6或7所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法，其特征在于 清洗剂包括〇. 05%至0.1%的表面活性剂ABS、0.3%至1%的三氯化铁和余量的水;或/和，调节 剂为碳酸钠与氢氧化钠按重量份1:1至1:2的混合物，或者，调节剂为碳酸钠与氢氧化钾按 重量份1:1至1:2的混合物;或/和，乳化剂为0Ρ-ΠΚ0Ρ-4中的一种。9. 根据权利要求5或6或7或8所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法，其特 征在于变频高速离心机的转速为1800r/min至3200r/min，推荐转速为2600r/min至2800r/ min;或/和，敞口罐为圆罐、方罐、梯形罐中的一种，敞口罐内设置有搅拌器;或/和，电动栗 为螺杆栗、真空抽吸栗、液下渣浆栗中的一种;或/和，收集转移装置为螺旋输送机、钻井固 液废弃物收集转移螺旋推进器、钻井配套随钻废弃物收集提升转移装置中的一种;或/和， 固化装置为敞口罐与挖掘机的组合或强制式搅拌机或双轴搅拌机;或/和，干燥筛为振动强 度大于7.5的直线型振动筛，干燥筛的筛网不大于60目，干燥筛进料斗内设有与干燥筛宽度 一致的液体喷洒管。10. 根据权利要求5或6或7或8或9所述的钾钙基聚磺钻井液岩肩不落地固化处理方法， 其特征在于资源化利用为制砖、铺路、铺设井场中的一种，挤压机作用于固化体压实压力大 于lOMpa;或/和，当钾钙基聚磺钻井液中含油率大于2%时，在清洗剂中加入0.01%至0.2%生 物酶清洗剂。
【文档编号】C02F11/00GK106045244SQ201610393338
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】王茂仁, 冯建建, 蔡林, 姚永清, 魏宏, 周礼
【申请人】克拉玛依金鑫油田环保工程有限公司