[0001]
本发明涉及一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法。
背景技术：
[0002]
随着油气力度的加大，钻井越来越多，在钻井过程中产生的废泥浆或钻屑越来越多，其中水基钻井废泥浆/钻屑由于污染物成份复杂、污染物多变、体系稳定等特性，对环境、生态破坏较大。同时由于环保要求的提高，水基钻井过程中产生的废弃物不能现场填埋或固化填埋，必须进行资源化再利用。目前对于不能通过压滤的废泥浆及钻屑，现场主要采用水泥、石灰固化后再资源化利用，这不但没有达到减量化、资源化的目的，而且对后期的资源化利用有影响。因此研究一种不影响资源化的减量化高效处理药剂，不但能够达到高效处理的目的，而且能够实现现场固废的有效预处理和有利于后期的资源化处置。
技术实现要素：
[0003]
为了克服现有技术中的缺点，本发明提供一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，本发明所制备的干化剂对聚合物废泥浆、聚合物钻井钻屑、聚磺钻井废泥浆、聚磺钻井钻屑的减量化和干化效果好。
[0004]
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0005]
s10、将三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液的混合液升温到30～45℃，搅拌充分溶解得到铁铝混合溶液；
[0006]
s20、将硅酸钠溶液采用稀硫酸快速调节ph至2～3，在40℃下熟化反应10～16h，得到聚硅酸溶胶；
[0007]
s30、把耐盐聚合物加入到氯化钙水溶液中，充分溶解配成含聚合物0.5～1.5％浓度的盐水氯化钙聚合物溶液；
[0008]
s40、将铁铝混合溶液、聚硅酸溶胶、盐水氯化钙聚合物溶液按照(1.0～1.5):(0.2～0.5):(0.5～1.0)比例混合，在30～35℃下搅拌反应4～6h，冷却陈化4h，制备得到黄褐色的干化剂溶液。
[0009]
干化剂对水基废泥浆及钻屑干化作用机理：干化剂是一种以聚硅酸为基础结构的多核无机有机高分子高电荷密度处理剂。该处理在与带负电和的水基废泥浆、钻屑接触时，由于水基钻井废泥浆及钻屑是带负电荷的胶体，因此干化剂一方面可以通过电中和效应高效破坏掉废泥浆及钻屑胶体的稳定性，使其释放出束缚水，干化剂中的高价正电荷离子在于自由水和岩屑表面接触，快速与之反应形成凝胶，同时铁、铝、钙与硅进一步缩合反应，形成三维骨架网状结构。高分子结构与岩屑吸附的同时与形成三维网状结构结合，使干化剂与废泥浆、钻屑中的水、岩屑形成复杂的空间结构而胶结、包裹岩屑等固相物质，从而是废泥浆、钻屑失去流动性，同时借助于废泥浆、钻屑自身水分实现化学反应，从而实现废泥浆、钻屑的干化和减量化。
[0010]
进一步的技术方案是，所述步骤s10中三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液的质量浓度均为30％。
[0011]
进一步的技术方案是，所述铁铝混合溶液中铁和铝的质量比为1:1。
[0012]
进一步的技术方案是，所述步骤s20中硅酸钠溶液的质量浓度为5～10％。
[0013]
进一步的技术方案是，所述步骤s30中氯化钙水溶液的质量浓度为20～30％。
[0014]
进一步的技术方案是，所述耐盐聚合物为耐盐的聚丙烯酰胺衍生物聚合物。
[0015]
与现有技术相比，具有以下优点：本发明所制备的干化剂对聚合物废泥浆、聚合物钻井钻屑、聚磺钻井废泥浆、聚磺钻井钻屑的减量化和干化效果好；并且干化剂可以完全替代目前使用的水泥、石灰及粉煤灰固化剂，同时，该干化剂有利于调整干化物的矿物组份，更加适用于烧结砖、烧结水泥等建筑材料等资源化利用，与目前固化处理相比实现了减量化和高效资源化。
具体实施方式
[0016]
下面结合实施例对本发明做更进一步的说明。
[0017]
实施例1
[0018]
在烧杯中分别加入质量浓度均为30％的三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液，升温到30℃，搅拌充分溶解得到铁铝混合溶液；
[0019]
在另一烧杯中加入一定量硅酸钠，加水配制成质量浓度为5％的水溶液，采用稀硫酸快速调节ph至2.0，在40℃下熟化反应10h，制备得到聚硅酸溶胶；
[0020]
把耐盐的聚丙烯酰胺衍生物聚合物加入到氯化钙水溶液中，充分溶解配成含聚合物0.5％浓度的盐水氯化钙聚合物溶液；
[0021]
把铁铝混合溶液、聚硅酸溶胶及盐水氯化钙聚合物溶液按照1.0:0.2:0.5(质量比)比例混合，在30℃下搅拌反应4h，冷却陈化4h，制备得到黄褐色的干化剂溶液。
[0022]
(1)将实施例1制备得到的干化剂对聚合物水基废泥浆进行干化处理实验
[0023]
实验条件：分别称取500g不同含水率的聚合物水基废泥浆，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物的状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表1。
[0024]
表1
[0025]
[0026][0027]
从实验分析看出，对于相同的含水率的废泥浆，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到4％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，疏松，压实后也无水析出，干化物含水率75.3％，实现了减量化。表明，干化剂加量达到4％时，对于聚合物废泥浆处理效果明显，达到处理要求。
[0028]
(2)将实施例1制备得到的干化剂对聚合物水基泥浆钻屑进行干化处理实验
[0029]
实验条件：分别称取500g聚合物水基钻屑，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表2。
[0030]
表2
[0031]
[0032][0033]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚合物水基钻屑，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到3％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，疏松，压实后也无水析出，干化物含水率60％左右，实现了减量化和干化目的。表明，干化剂加量达到3％时，对于聚合物泥浆水基钻屑干化处理效果明显，达到处理要求。
[0034]
(3)将实施例1制备得到的干化剂对聚磺体系水基废泥浆进行干化处理实验
[0035]
实验条件：分别称取500g不同含水率的聚合物水基废泥浆，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表3。
[0036]
表3
[0037]
[0038][0039]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚磺废泥浆，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到6％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，压实后也无水析出，干化物含水率71％左右，实现了减量化和干化目的。
[0040]
(4)将实施例1制备得到的干化剂对聚磺体系水基泥浆钻屑进行干化处理实验
[0041]
实验条件：分别称取500g聚合物水基钻屑，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率率。实验结果如表4。
[0042]
表4
[0043]
[0044][0045]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚合物水基钻屑，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到5％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，较疏松，压实后也无水析出，干化物含水率在62.2％左右。表明，干化剂加量达到3％时，对于聚合物泥浆水基钻屑干化处理效果明显，达到处理要求。
[0046]
实施例2
[0047]
在烧杯中分别加入质量浓度均为30％的三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液，升温到40℃，搅拌条件下，采用氢氧化钠溶液调节ph至7.0，加热反应3h后制备得到浅红色铁铝溶胶体系；
[0048]
在烧杯中加入一定量硅酸钠，加水配制成质量浓度为8％的水溶液，采用稀硫酸快速调节ph至3.0，在40℃下熟化反应12h，制备得到聚硅酸溶胶；
[0049]
把耐盐的聚丙烯酰胺衍生物聚合物加入到氯化钙水溶液中，充分溶解配成含聚合物1.0％浓度的盐水氯化钙聚合物溶液；
[0050]
把浅红色铁铝溶胶体系、聚硅酸溶胶及氯化钙聚合物溶液按照1.2:0.3:0.8(质量比)比例混合，在30℃下搅拌反应4h，冷却陈化4h，制备得到黄褐色的干化剂溶液。
[0051]
(1)将实施例2制备得到的干化剂对聚合物水基废泥浆进行干化处理实验
[0052]
实验条件：分别称取500g不同含水率的聚合物水基废泥浆，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表5。
[0053]
表5
[0054][0055]
从实验分析看出，对于相同的含水率的废泥浆，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到4％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，疏松，压实后也无水析出，干化物含水率72.7％，实现了减量化。表明，干化剂加量达到4％时，对于聚合物废泥浆处理效果明显，达到处理要求。
[0056]
(2)将实施例2制备得到的干化剂对聚合物水基泥浆钻屑进行干化处理实验
[0057]
实验条件：分别称取500g聚合物水基钻屑，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表6。
[0058]
表6
[0059][0060]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚合物水基钻屑，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到3％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，疏松，压实后也无水析出，干化物含水率60.8％，实现了减量化和干化目的。表明，干化剂加量达到3％时，对于聚合物泥浆水基钻屑干化处理效果明显，达到处理要求。
[0061]
(3)将实施例2制备得到的干化剂对聚磺体系水基废泥浆进行干化处理实验
[0062]
实验条件：分别称取500g不同含水率的聚合物水基废泥浆，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表7。
[0063]
表7
[0064][0065]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚磺废泥浆，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到6％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，压实后也无水析出，干化物含水率68.4％，实现了减量化和干化目的。
[0066]
(4)将实施例2制备得到的干化剂对聚磺体系水基泥浆钻屑进行干化处理实验
[0067]
实验条件：分别称取500g聚合物水基钻屑，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率率。实验结果如表8。
[0068]
表8
[0069][0070]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚合物水基钻屑，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到5％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，较疏松，压实后也无水析出，干化物含水率在60.1％。表明，干化剂加量达到3％时，对于聚合物泥浆水基钻屑干化处理效果明显，达到处理要求。
[0071]
实施例3
[0072]
在烧杯中分别加入质量浓度均为30％的三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液，升温到45℃，搅拌条件下，采用氢氧化钠溶液调节ph至8.0，加热反应5h后制备得到浅红色铁铝溶胶体系；
[0073]
在烧杯中加入一定量硅酸钠，加水配制成质量浓度为10％的水溶液，采用稀硫酸快速调节ph至3.0，在40℃下熟化反应16h，制备得到聚硅酸溶胶；
[0074]
把耐盐的聚丙烯酰胺衍生物聚合物加入到氯化钙水溶液中，充分溶解配成含聚合物1.5％浓度的盐水聚合物溶液；
[0075]
把铁铝溶胶、聚硅酸溶胶及氯化钙聚合物溶液按照1.5:0.5:1.0(质量比)比例混合，在30℃下搅拌反应4h，冷却陈化4h，制备得到黄褐色的干化剂溶液。
[0076]
(1)将实施例3制备得到的干化剂对聚合物水基废泥浆进行干化处理实验
[0077]
实验条件：分别称取500g不同含水率的聚合物水基废泥浆，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表9。
[0078]
表9
[0079][0080][0081]
从实验分析看出，对于相同的含水率的废泥浆，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到4％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，疏松，压实后也无水析出，干化物含水率70.8％，实现了减量化。表明，干化剂加量达到4％时，对于聚合物废泥浆处理效果明显，达到处理要求。
[0082]
(2)将实施例3制备得到的干化剂对聚合物水基泥浆钻屑进行干化处理实验
[0083]
实验条件：分别称取500g聚合物水基钻屑，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表10。
[0084]
表10
[0085]
[0086][0087]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚合物水基钻屑，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到3％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，疏松，压实后也无水析出，干化物含水率57.3％，实现了减量化和干化目的。表明，干化剂加量达到3％时，对于聚合物泥浆水基钻屑干化处理效果明显，达到处理要求。
[0088]
(3)将实施例3制备得到的干化剂对聚磺体系水基废泥浆进行干化处理实验
[0089]
实验条件：分别称取500g不同含水率的聚合物水基废泥浆，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率。实验结果如表11。
[0090]
表11
[0091]
[0092][0093]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚磺废泥浆，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到6％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，压实后也无水析出，干化物含水率67.6％，实现了减量化和干化目的。
[0094]
(4)将实施例3制备得到的干化剂对聚磺体系水基泥浆钻屑进行干化处理实验
[0095]
实验条件：分别称取500g聚合物水基钻屑，常温下加入不同加量的干化剂，充分搅拌，观察处理后的干化物状态及体积、24h后干化物含水率率。实验结果如表12。
[0096]
表12
[0097]
[0098][0099]
从实验分析看出，对于相同的含水率的聚合物水基钻屑，随着干化剂加量增加，干化效果变好，当加量达到5％时，干化效果很明显，处理好后的泥沙不析出水，较疏松，压实后也无水析出，干化物含水率在60.1％，实现了减量化和干化目的。
[0100]
实施例1-3制备得到的干化剂与目前使用的固化剂进行对比
[0101]
分别采用上述制备的三种干化剂与水泥、石灰及水泥石灰混合的固化剂分别对聚合物废泥浆、聚合物钻屑及聚磺废泥浆、聚磺钻屑进行处理，分析其处理效果。实验结果如表13。通过大量资料调研及目前现场处理实际情况，采用水泥、石灰及水泥石灰混合固化剂处理前，必须添加一定量的破胶剂，且固化剂加量在12-20％左右。
[0102]
表13
[0103]
[0104]
[0105]
[0106][0107]
从实验对比分析看出，制备的系列干化剂与常用固化剂对相同的废泥浆、钻屑进行减量化处理，制备的干化剂加药简单，不要需要加入破胶剂，加药量少(3-6％)，而常规的固化剂处理之前必须加入破胶剂才能有效果，同时加药量较大(12-20％)，且固化后增加固化物体积(7-13％)。从处理效果分析，处理后的固相物质放置24h后，其含水率差别不大。因此采用制备的干化剂比采用常规的固化剂减量化效果好，更有利于资源化利用。
[0108]
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：
1.一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s10、将三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液的混合液升温到30～45℃，搅拌充分溶解得到铁铝混合溶液；s20、将硅酸钠溶液采用稀硫酸快速调节ph至2～3，在40℃下熟化反应10～16h，得到聚硅酸溶胶；s30、把耐盐聚合物加入到氯化钙水溶液中，充分溶解配成含聚合物0.5～1.5％浓度的盐水氯化钙聚合物溶液；s40、将铁铝混合溶液、聚硅酸溶胶、盐水氯化钙聚合物溶液按照(1.0～1.5):(0.2～0.5):(0.5～1.0)比例混合，在30～35℃下搅拌反应4～6h，冷却陈化4h，制备得到黄褐色的干化剂溶液。2.根据权利要求1中的一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s10中三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液的质量浓度均为30％。3.根据权利要求2中的一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，其特征在于，所述铁铝混合溶液中铁和铝的质量比为1:1。4.根据权利要求1中的一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s20中硅酸钠溶液的质量浓度为5～10％。5.根据权利要求1中的一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s30中氯化钙水溶液的质量浓度为20～30％。6.根据权利要求5中的一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，其特征在于，所述耐盐聚合物为耐盐的聚丙烯酰胺衍生物聚合物。
技术总结
本发明公开了一种水基泥浆/钻屑干化剂的制备方法，包括以下步骤：将三氧化二铁溶液和三氧化二铝溶液的混合液升温到30～45℃，搅拌充分溶解得到铁铝混合溶液；将硅酸钠溶液采用稀硫酸快速调节pH至2～3，在40℃下熟化反应10～16h，得到聚硅酸溶胶；把耐盐聚合物加入到氯化钙水溶液中，充分溶解配成含聚合物0.5～1.5％浓度的盐水氯化钙聚合物溶液；将铁铝混合溶液、聚硅酸溶胶、盐水氯化钙聚合物溶液混合，在30～35℃下搅拌反应4～6h，冷却陈化4h，制备得到黄褐色的干化剂溶液。本发明所制备的干化剂对聚合物废泥浆、聚合物钻井钻屑、聚磺钻井废泥浆、聚磺钻井钻屑的减量化和干化效果好。好。
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