[发明专利]一种天然气钻井岩屑的固化处理方法及资源化应用

说明书

本发明涉及天然气开采钻井岩屑的无害化及资源化处理，具体地公开了一种天然气钻井岩屑的固化处理方法及资源化应用。所述方法以钻井岩屑为原料，加入适当比例的破胶剂、石灰和粉煤灰，得到固化岩屑土，经养护后得到环保指标达标的固化物，其塑限、液限、塑限指数、有机质含量、CBR、烧失量等性能指标均显示其可作为建筑基土使用。本发明对钻井岩屑和粉煤灰的资源化再利用，带来了良好的社会效益和经济效益。

技术领域

本发明涉及天然气开采钻井岩屑的无害化及资源化处理，具体地说，涉及一种天然气钻井岩屑的固化处理方法及资源化应用。

背景技术

为加快能源结构优化工作，首先要大力促进天然气行业发展，从2013年-2018年，天然气产量增长明显，预计到2030年，天然气在一次能源中的占比会由2020年的10％提升到15％。同时伴随着天然气开采，钻井、压裂过程中产生了大量钻井岩屑，给气田周边生态环境安全造成了较大的风险。我国气田开采每年有上万口井，据测算和统计，一般打2500～4000m深的井，每个井场产生废弃泥浆和岩屑500～700m³，目前钻井岩屑经固液分离后基本堆存于贮存场。

钻井过程产生的岩屑随着添加剂的种类和数量的增加，其环境危害性也随之增加。其中危害环境的主要化学成份有盐类、各类大分子聚合物，部分还含有重金属离子如Pb，Zn，Cu，Ge，As，Hg，Ag等，并且具有高COD、高碱性等特性。固体废弃物露天堆存或填埋，不但占用大量土地，而且其含有的有毒有害成分也存在渗入到土壤之中的风险，导致土壤的板结(主要是盐、碱和岩盐地层的影响)，对植物生长不利，甚至无法生长，致使土壤无法返耕，另外破坏土壤中微生物的生存条件，影响动植物生长发育。

固化技术是指将污染物囊封入惰性基材中或在污染物外面加上低渗透性材料，通过减少污染物暴露的淋滤面积达到限制污染物迁移的目的。固体废物、破胶剂和添加剂混合均匀，并加水使混合物形成具有一定流动性的破胶剂浆，然后进行一定时间的养护，使其形成坚硬的固化体。稳定化技术是指从污染物的有效性出发，通过形态转化，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化，以降低其对生态系统的危害风险。固化稳定化技术施工简单，成本低廉、实用性强，在技术上比较成熟，对环境的潜在影响相对较小。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种天然气钻井岩屑的固化处理方法及资源化应用。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种天然气钻井岩屑的固化处理方法，所述方法包括如下步骤：

(1)预处理：将钻井岩屑过筛处理，获得粒径不大于5mm的岩屑样品；

(2)调节含水率：利用水将岩屑样品的含水率调节至20％±2％；

(3)固化处理：向步骤(2)所得的岩屑样品中加入破胶剂、石灰和粉煤灰，混合搅拌均匀，得到固化岩屑土；

其中，步骤(2)所得的岩屑样品与破胶剂、石灰和粉煤灰的质量用量份分别为：岩屑样品25～40份、破胶剂1.5～2.5份、石灰15～17.5份、粉煤灰45～52.5份；

(4)养护：将固化岩屑土置于室温环境中进行养护，即得。

作为优选，步骤(3)中，步骤(2)所得的岩屑样品与破胶剂、石灰和粉煤灰的质量用量份分别为：岩屑样品38份、破胶剂2份、石灰15份、粉煤灰45份。

进一步地，所述破胶剂为PAC(聚合氯化铝)与FeSO₄的混合物，且PAC与FeSO₄的质量比为3:1。

进一步地，为确保养护后的固化岩屑土达到环保要求，可将养护后的固化岩屑土按照GB5086.1-1997方法进行浸出，根据相关检测方法检测COD浓度及pH，达标后即得。达标标准参照GB8978-1996污水综合排放最高允许限值。