[发明专利]一种用于水基钻屑填埋的固化稳定材料及水基钻屑的固化方法

说明书

本发明公开一种用于水基钻屑填埋的固化稳定材料及水基钻屑的固化方法，包括煤渣、水泥、电石渣、石膏、金属离子固化单元和氧化单元；其中，金属离子固化单元包括金属离子固化剂和二硫代氨基盐，氧化单元包括柠檬酸、H₂O₂和亚铁离子金属盐。本发明用自身能够分解且酸性较强的柠檬酸来调节水基钻屑的pH值，从而改变传统的芬顿氧化，实现了在pH为6‑7的环境中将芬顿氧化反应激活，提高了对水基钻屑中的有机物的降解能力；另一方面，促进二硫代氨基盐与重金属离子发生螯合反应，使更多重金属离子形成螯合物沉淀下来，并同时还与砷发生络合反应；形成的螯合物和络合物被金属离子固化剂与水形成的无机硅酸盐包覆，避免有害物质逃逸造成环境的危害。

技术领域

本发明属于环保型固化稳定材料技术领域，具体涉及一种用于水基钻屑填埋的固化稳定材料及水基钻屑的固化方法。

背景技术

水基钻屑是油气田开采钻井时被钻头研磨或破碎了的岩石/矿物颗粒，由循环冲洗液从井内带出地面，含有粘土、加重材料、各种处理剂等的岩屑混合体，主要包括小碎石、黏土、页岩和沙子等，另外排放的钻屑表面会粘附少量的钻井液，它的主要成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO等，与黏土的化学成分类似，并且主要以黏土类矿物为主。除此之外，油气田开采中产生的水基钻屑还携带了部分烃类物质、重金属(如铬)以及砷等物质，同时还含有添加剂如NaOH、Na₂CO₃等，使得水基钻屑碱性化。

目前水基钻屑最为便捷且经济的处理方式是固化填埋即利用固化将有害物质包裹和封存，使其不外溢，在一定的时间内可以避免对外界环境的影响。但是，由于填埋的物质相对复杂，且填埋物中的污染物并未彻底分解，随着时间的延长，长期降雨造成的冲蚀和浸泡等作用，可能渗出对周边土壤及水体造成一定的污染的渗滤液。

据测算和统计，我国油气田开采行业中每年需要打几万口井，平均2500-4000m深的井，产生的水基钻屑约为500-700m³，由此估算每年油气田开采产生的水基钻屑约为上千万立方。仅以内蒙古苏里格气田为例，目前已有开发井数10000口以上，每年部署开发井、探井大于1200口，由此可以推算苏里格气田每年产生的水基钻屑约为100万m³。如此大量水基钻屑产生以及逐年堆存，如果不加以利用，会形成对环境的潜在威胁，然而与水基钻屑逐年增加相对应的，对其资源化的利用却鲜有进展，成为油气开采行业的主要污染源。

发明内容

为了克服目前存在的问题，本发明的目的之一是提供一种成本低、且能对水基钻屑中的烃类物质、添加剂和重金属进行处理的水基钻屑填埋的固化稳定剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于水基钻屑填埋的固化稳定材料，按重量份计，包括以下组分：煤渣30-50份、水泥18-25份、电石渣12-18份、石膏10-16份、金属离子固化单元6-10份和氧化单元15-23份；

所述金属离子固化单元包括金属离子固化剂3-6份和二硫代氨基盐3-4份；

所述氧化单元包括柠檬酸、H₂O₂和亚铁离子金属盐。

优选地，所述氧化单元为中的H₂O₂和亚铁离子金属盐的摩尔比为2:83～2:91，所述柠檬酸将水基钻屑pH调节为6-7。

优选地，所述金属离子固化剂包括微硅粉、硅藻土和硅酸钠，其中，微硅粉、硅藻土和硅酸钠的质量比为3-5:30-55:2-5。

优选地，所述二硫代氨基盐为对羟基苯甘氨酸二硫代氨基甲酸盐或领羟基苯甘氨酸二硫代氨基甲酸盐。