钻井固体废物制免烧砖技术及试验.pdf

第 4 1卷 第 2期 石油与天然气化工 CHEMI CAL ENGI NEERI NG OF OI L GAS 钻 井固体 废物制免烧砖技术及试 验 陆林峰 易 畅 管 勇 袁 勇 扶 方 刘 源 1 ． 中国石 油 西南油 气 田公 司安 全环保 与技 术监 督研 究 院 2 ． 中国石 油 西南油 气 田公 司川西北 气矿 邛崃采 气作 业 区 摘 要 钻井固体废物制免烧砖技术是利用钻井固废资源化新技 术， 通过在五 口井场上应 用 该项技术处理钻井固体废物， 生产的成品砖能够达到 J C ／ T 4 2 2 2 0 0 7 非烧结垃圾尾矿砖 标准， 且 浸 泡指 标符 合 国家 GB 8 9 7 8 1 9 9 6 污水 综合排 放标 准 一类标 准 。为钻 井 固体废 物 治理提 供 了 可靠 的资源化 利 用新途径 ， 对石 油天然 气钻探 清 洁生产具 有 重要 意义 。 关键 词 钻 井 固废 无 害化 资 源化 免 烧砖 经济效 益 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ i ． i s s n ． 1 O 0 7 3 4 2 6 ． 2 0 1 2 ． 0 2 ． 0 2 6 石油天然气钻井作业产生的钻井固体废物主要 由废弃的钻井液、 钻屑组成 ， 国内外钻井固体废物的 处 置方法 较多 ， 主 要 归纳 为 坑 内填 埋 、 注 入 安全 地 层 、 土地耕作 、 坑 内密封 、 固液分离、 固化 、 回收利用 和地下盐 穴 处 理 、 生 物治 理 技术 等 。 国内 比较 常 规的方法是将钻井 固体废物固化后坑内密封。 随着国家对固废管理的进一步强化 ， 钻井固废 综合利用技术也越来越受到重视 ， 钻井 固废制免烧 砖技术将钻井 固体废弃物无害化处理后转变为建材 资源再利用 ， 是一项符合 当前环保节能政策的新技 术 。 本文介绍 了该技术 的原理 、 设计要点和现场实 施效果 ， 并对应用该技术可产生的环境效益与经济 效 益进 行 了初步分 析 。 1钻井固体废弃物制免烧砖技术原理及设计 要点 1 ． 1技术原理 为 了在废泥浆中建立相对稳定的胶体结构， 使 废泥浆胶结形成密实 固体 ， 需要在废泥浆 内构建较 为稳定的分子结构 。 添加的泥浆胶结剂能使钻井废泥浆 中所含硅质 和铝质参与水化反应， 而废 泥浆 中的大量水份在此 过程中被吸收。水化反应体系中钙矾石和硫铁酸钙 的生成 反应 为 _ 2 ] 3 Ca O 3 Al 2 O3 3 Ca S O42 H2 O 3 2 H2 O一 3 Ca O Al 2 O33 Ca S O 3 2 H2 O 2 Al 2 O32 H2 O 7 Ca O 3 A1 2 O3 3 Fe 2 O3 9 Ca S O4 2 H2 O 9 2 H2 O 2 Ca OH 2 3 3 Ca O A1 2 O3Fe 2 03 3 Ca S O43 2 H2 O 可见 ， 钻井废泥浆 固结体 以钙矾石 晶体和硫铁 酸钙为结构骨架 ， 未水化的其它物质颗粒以及钻井 废泥浆中不溶性物质作为微集料填充于空 隙中， 使 固结物内部结构毛细孔 隙“ 细化” ， 而三硫型水化硫 铝酸钙[ 3 C a OA1 2 O。 3 C a S O 3 2 H2 O] 和水化 硫铁酸 钙 [ 3 3 C a O A1 2 O。F e 2 O 33 C a S O 3 2 H。 O ] 凝胶作为“ 粘结剂” 将各项结合成整体 ， 形 成具有一定抗压强度 的固结 物， 从 而将废泥浆中的 有害物质 固定在固结物中。 使用压制机械高压力挤压成型的免烧砖能实现 物理活化 。在高强度外加压力之下 ， 钙矾石晶体结 基金项 目 中国石油西南油气 田公司科研项 目“ 钻井 固体废弃 物制 免烧砖技术 推广应用 ” 2 O 1 0 0 3 0 8 1 2 。 作者简介 陆林 峰 1 9 8 0 一 ， 男 ， 西南石油 学院 自动化专 业毕业 ， 大学本科 ， 工程师 ， 主要从 事油气 田环 境工程技术研 究 。 地址 四川省成都市天府大道北段 1 2 西南油 气 田科技 大 厦。电话 0 2 8 8 2 9 7 2 8 8 7 5 0 7 。Ema i l [ u l i n f e n g p e t r o c h i n a 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 3 8 陆林峰 等钻井固体废物制免烧砖技术及试验 3环境和社会效益 够彻底解决钻井固体废弃物带来的环保问题。 钻井 固体废物制免烧砖技术 ， 对砖体进行浸毒 试验 ， 浸毒试验水质达到 GB 8 9 7 8 1 9 9 6 污水综合 排 放标 准 一 类标 准 。对 砖 体 进 行抗 压 强 度 的 检测 表明， 结果符合国家建筑材料标准 ， 可以彻底达到无 害化的目的并变废为宝 ， 用于井场建设和地方房屋 建设 ， 由井场原先的污染物转变为建 筑材料 ， 给山 区、 地方建设提供建筑资源 ， 可极大地改善企业的环 境保护形象 ， 具有显著的社会和环境效益。 此外 ， 该项技术还能减少钻井固废填埋 占地 ， 节 约土地资源； 取消了隐蔽工程作业程序 ， 便于施工质 量控制和监督管理 ； 通过长期使用后 ， 需要拆除的建 筑废料 ， 同样可以作为免烧砖 的骨料 ， 资源得到循环 利用 。 4结论及建议 4 ． 1结论 1 钻井固体废弃物的减量化 、 无害化 、 资源化 符合 目前国家环保要求 ， 突破 以前的固化填埋处理 技术 ， 将钻井固体废弃物转变为资源充分利用， 因此 该项技 术 的推广 是非 常必要 的。 2 免烧 砖 技 术 能够 运 用 于 多 种 泥 浆 体 系 ， 能 4 ． 2建议 钻井 固废 制 作免烧 砖技 术是 一项资 源化 的新 技 术， 针对技术特点 ， 提出如下三点建议。 1 钻 井 固废 不 应 只 限于 完 井 后 处 置 ， 可 以 通 过进一步的研究 ， 将钻井 固废制作免烧砖 的过程与 钻井作业工程同步 ， 进一步缩短钻井固废存放在泥 浆池 内 的时间 ， 钻井 固废达 到 日产 日消的 目的 ， 有 利 于时 间和空 间 的最优化 。 2 建议进一步地完善成品应用的过程 ， 成品 砖 的使用需 要 多方 面 的配 合 ， 避 免 成 品砖 长 期 大 量 堆放 。 3 该技术 不适 用 于处 置 放射 性超 标 的 钻井 固 废，建议应用前对钻井固废进行放射性检测。 参 考 文 献 [ 1 ]董仕明 ， 王平全 ， 陈志勇， 等． 油气 田钻井废弃泥浆处理技 术E J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 8， 2 8 2 8 7 8 9 ． E 2 3陈益 民． 由铁铝酸钙水化生成钙矾石的动力学E J 3 ． 硅酸盐学报 ， 2 0 0 0 4 3 0 3 3 08 ． [ 3 ]四川省建设厅．四川 省建设厅关 于公布 四川省 新型墙 体材料 目录 的通知r C ] ． 川 I 建发r 2 0 0 8 1 5号． 收稿日 期 2 0 1 1 0 5 2 0 ； 修回日期 2 0 1 1 0 6 2 8 ； 编辑 钟 国利 西南油气 田公 司天然气研究院 2 0 1 2年承担 9项国家标 准制修订起草 工作 2 O 1 2 年 2月 2 3日至 2 6日， 在 成都 召开 的 全 国 天 然 气标 准化技 术委 员会 2 0 1 2年标 准起 草 工作 协 调会 上 ， 天 然 气研 究 院新 承 担 了 9项 国家标 准 和 1 项行 业标 准 的起 草 工作 。 按 照 全 国天 然 气标 准化 技 术委 员会 的 安排 ， 在 天然 气标 准化 制修 订领域 处 于 国 内领先 地位 的天 然 气研 究 院 ， 2 0 1 2年 将 负责起 草 天 然 气分 析 一 气体 标 准物质 的验证 方 法 、 天 然气 的组 成分 析 气相 色 谱 法 、 天 然气 中丁烷 至十 六烷烃 类 的测 定 气相 色 谱 法 、 天 然气水 露点 的测定 冷 却镜 面凝析 湿度计 法 、 天 然 气发 热 量 、 密度 、 相 对 密度 和 沃 泊 指数 的 计算方法 、 车用压缩天然气 、 非 常规天然气 煤 层气 、 非常规 天然气 页岩 气 、 天然气中俄双语 版 标 准 等 9项 国 家标 准 ， 以及 醇胺 脱 硫 溶 液 中热 稳 定 盐组成 分析 1项行 业标 准 。 同时 ， 天 然 气研 究 院还将 负责牵头 GB ／ T 1 1 0 6 1 天然气一硫化合物 的测定 一 用氧化微 库 仑 法 测 定 总硫含 量 转 化 为 国 际标 准 、 天然 气互换性 测量 方法 和标 准前期研 究 、 天然气贸易交接技 术协议产 品质 量篇章研 究 等 1 2项标 准前 期 研 究 工 作 。这 些 项 目按 照 不 断发 展 和完善 天 然 气 产 品 和 分析 测 试技 术 标 准体 系的 目 标 ， 重 点在 天然 气上 游领 域 和 围绕 天 然 气 能量 测 定 标准 的应 用和推 广 ， 以及 非 常规 天 然 气 产 品标 准 的 研 究和 制修 订等 方 面 开展 ， 以解 决 生产 急 需 的标 准 化 问题 ， 为 国家能源战略 的实施保 驾护航 。 天然气研究院刘晓霞报道 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m