技术领域
[0001] 本
发明属于油气田钻井
废物处理技术领域，具体涉及一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法。
背景技术
[0002] 随着页岩气的不断开采，会产生大量钻井废弃物，钻井废弃物是指油气勘探钻井作业过程中产生的固体废弃物的统称。按照
钻井液类型的不同主要分为水基
钻屑与油基钻屑。目前，针对油基钻井废物处理的工艺技术方法种类很多，水基钻井废弃物作为一般废物关注较少。但水基钻屑其成份相对复杂，含有
膨润土、
润滑剂、KCL、纯
碱等物质，具有附着
力强、
色度高、成分复杂、有机质含量高、pH值高的特点。如果不对这些污染物进行有效的处理，将会占用大量土地资源，对
土壤、地表和
地下水污染，对环境造成严重的影响和破坏，直接或间接对动物、
植物及人类健康产生危害。因此，水基钻井废弃物的处理已成为当前油气勘探钻井污染治理的处置利用重点和难点，成为我国页岩气开
发面临的主要问题之一。
[0003] 目前针对油基钻井废物处理的工艺技术方法种类很多，而对作为一般固体废物的水基钻井废物的处置方法相对较少，传统处理与处置方法主要有填埋法、
固化法和回注法等，这些方法的共同缺点就是并未将水基钻井废弃物中的污染物去除。随着时间的推移，当固化体长期埋藏时，由于化学、
生物和物理过程的影响，会发生一系列的变化，产生二次污染物。为了解决上述问题，有必要对水基钻井废弃物的处理进行深入研究，使水基钻井废弃物通过处理之后不会对环境造成污染。
[0004] 钻井固废的资源化处理是当今国内外的发展趋势，因其不仅可以有效的处理钻井固废，更重要的是对其进行了综合利用，实现变“废”为“宝”。目前，水基钻屑的资源化利用技术主要有以下几种：(1)水基钻屑固化后用于建筑路基材料再利用，或者是用于制备免烧砖，然后用于井场建设，该方法的缺点在于并未去除污染物，因此易造成二次污染。(2)水基钻屑用于当地生产
水泥，但是由于生产水泥需要较高的烧结
温度，制作成本较高无经济性。(3)采用生物资源化处理方法处理水基钻屑。该方法符合节能环保的处置利用方法，更利于生态修复，但是由于其处理周期较长，无法大规模处理目前如此庞大数量的水基钻屑。(4)水基钻屑制备烧结砖处理，此方法不仅可以实现水基钻屑的无害化处理，实现最佳的环境效益和经济效益。研究发现，由于水基钻屑在固化阶段加入了石灰石进行固化，因此石灰石含量较高，使得砖体容易泛霜爆裂，严重影响了烧结砖的
质量。而且目前以水基钻屑制备的烧结砖烧
结温度较高(1000-1100℃)，且烧结砖的建材性能也有待改善。
[0005] 综上所述，对于页岩气水基钻屑加入合适的配伍材料，调节其化学组分，改善烧结砖的建材性能，同时降低烧结温度，从而实现低成本制备优质烧结砖，实现固体废弃物作为建材掺料资源化利用。
发明内容
[0006] 本发明主要是克服
现有技术中水基钻屑制备烧结砖的技术中存在的抗压强度低、烧结温度较高和泛霜爆裂等线下的不足之处，提出一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法，包括以下步骤：
[0008] S1、将水基钻屑进行
破碎，
研磨，过筛，得到细度低于2mm的水基钻屑粉末；
[0009] S2、将水基钻屑粉末、
粉煤灰和废玻璃按照比例搅拌混合均匀，得到混合物料；
[0010] S3、向混合物料中加入水，将物料搅拌均匀之后陈化24h，然后将陈化好的物料压制成砖坯；
[0011] S4、将成型的砖坯在105±5℃的温度下干燥4h后，其含水率低于6％，以1-4℃/min的升温速率加热至850-900℃进行高温烧结并保温2h，冷却出窑得到烧结砖成品。
[0012] 进一步的技术方案是，所述步骤S1的具体过程为：将水基钻屑放入颚式
破碎机中进行破碎，破碎至粒度低于5mm，然后利用行星式
球磨机对破碎后的水基钻屑进行研磨，过10目的筛网，得到细度低于2mm的水基钻屑粉末。
[0013] 进一步的技术方案是，所述粉煤灰为二级粉煤灰，其细度为200-300目；所述废玻璃为普通玻璃，其粒径低于1mm。
[0014] 进一步的技术方案是，所述步骤S2中水基钻屑粉末、粉煤灰和废玻璃的混合质量百分比为2-4:2-4:2。
[0015] 进一步的技术方案是，所述步骤S3的具体过程为：向搅拌均匀的混合物料中加水，搅拌均匀后放入恒温恒湿养护室进行养护24h；然后将陈化好的物料利用压力试验机进行压制成砖坯。
[0016] 进一步的技术方案是，所述水的质量为混合物料质量的10-15％。
[0017] 进一步的技术方案是，所述压力试验机的压力为15-20MPa，并且压制时间为1分钟。
[0018] 进一步的技术方案是，所述水基钻屑为页岩气钻井开发过程中产生的水基泥浆，然后经过“不落地处理法”处理后的水基钻屑。
[0019] 本发明具有以下有益效果：
[0020] 1、本发明不仅可以解决水基钻屑污染空气、土壤和水资源的环境问题，还可以降低水基钻屑的治理成本，取得了较好的环境效益和经济效益。
[0021] 2、本发明采用的水基钻屑、粉煤灰和废玻璃三种材料，都属于固体废弃物，材料简单易得；将三种废弃物作为烧结砖的制备原料，不仅可以制备出性能良好的烧结砖，变“废”为“宝”，同时实现了以“废”治“废”，符合固废处置原则。
[0022] 3、利用废玻璃对水基钻屑进行调质，可以提高水基钻屑中的
二氧化
硅含量，降低
氧化钙含量，使原料满足烧结砖的成分需求，从而避免砖体泛霜和爆裂等现象；通过添加废玻璃到水基钻屑中，改善了烧结砖的建材性能，具有更高的抗压强度和更低的吸水率，具有更好的实用性。
附图说明
具体实施方式
[0024] 下面结合
实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
[0025] 实施例1
[0026] 如图1所示，本发明的一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法，包括以下步骤：
[0027] (1)将从现场取回的固化后的水基钻屑放入
颚式破碎机中进行破碎，破碎至粒度低于5mm，然后利用行星式球磨机对破碎后的水基钻屑进行研磨，过10目的筛网，得到细度低于2mm的水基钻屑粉末；
[0028] (2)将水基钻屑粉末与粉煤灰、废玻璃粉末混合搅拌均匀，各原料组分的质量比为水基钻屑：废玻璃：粉煤灰＝2:2:6，得到混合物料；
[0029] (3)向搅拌均匀的混合物料加入混合物料质量10％的水，搅拌均匀并陈化24h，然后将陈化好的物料利用压力试验机进行
压制成型，压力为15MPa并保持1分钟；
[0030] (4)将压制成型的砖坯在105±5℃的温度下干燥4h后，其含水率低于6％，然后对干燥好的砖坯进行高温烧结，以2℃/min的升温速率加热至850℃进行高温烧结并保温2h，冷却出窑得到烧结砖成品。
[0031] 实施例2
[0032] 如图1所示，本发明的一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法，包括以下步骤：
[0033] (1)将从现场取回的固化后的水基钻屑放入颚式破碎机中进行破碎，破碎至粒度低于5mm，然后利用行星式球磨机对破碎后的水基钻屑进行研磨，过10目的筛网，得到细度低于2mm的粉末；
[0034] (2)将粉末状水基钻屑与粉煤灰和废玻璃粉末混合搅拌均匀，各原料组分的质量比为水基钻屑：废玻璃：粉煤灰＝2:2:6，得到混合物料；
[0035] (3)向搅拌均匀的混合物料加入混合物料质量15％的水，搅拌均匀并陈化24h，然后将陈化好的物料利用压力试验机进行压制成型，压力为20MPa并保持1分钟；
[0036] (4)将压制成型的砖坯在105±5℃的温度下干燥4h后，其含水率低于6％，然后对干燥好的砖坯进行高温烧结，以4℃/min的升温速率加热至900℃进行高温烧结并保温2h，冷却出窑得到烧结砖成品。
[0037] 实施例3
[0038] 如图1所示，本发明的一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法，包括以下步骤：
[0039] (1)将从现场取回的固化后的水基钻屑放入颚式破碎机中进行破碎，破碎至粒度低于5mm，然后利用行星式球磨机对破碎后的水基钻屑进行研磨，过10目的筛网，得到细度低于2mm的粉末；
[0040] (2)将粉末状水基钻屑与粉煤灰和废玻璃粉末混合搅拌均匀，各原料组分的质量比为水基钻屑：废玻璃：粉煤灰＝3:2:5，得到混合物料；
[0041] (3)向搅拌均匀的混合物料加入混合物料质量12％的水，搅拌均匀并陈化24h，然后将陈化好的物料利用压力试验机进行压制成型，压力为17MPa并保持1分钟；
[0042] (4)将压制成型的砖坯在105±5℃的温度下干燥4h后，其含水率低于6％，然后对干燥好的砖坯进行高温烧结，以2℃/min的升温速率加热至900℃进行高温烧结并保温2h，冷却出窑得到烧结砖成品。
[0043] 实施例4
[0044] 如图1所示，本发明的一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法，包括以下步骤：
[0045] (1)将从现场取回的固化后的水基钻屑放入颚式破碎机中进行破碎，破碎至粒度低于5mm，然后利用行星式球磨机对破碎后的水基钻屑进行研磨，过10目的筛网，得到细度低于2mm的粉末；
[0046] (2)将粉末状水基钻屑与粉煤灰和废玻璃粉末混合搅拌均匀，各原料组分的质量比为水基钻屑：废玻璃：粉煤灰＝3:2:5，得到混合物料；
[0047] (3)向搅拌均匀的混合物料加入混合物料质量15％的水，搅拌均匀并陈化24h，然后将陈化好的物料利用压力试验机进行压制成型，压力为20MPa并保持1分钟；
[0048] (4)将压制成型的砖坯在105±5℃的温度下干燥4h后，其含水率低于6％，然后对干燥好的砖坯进行高温烧结，以4℃/min的升温速率加热至900℃进行高温烧结并保温2h，冷却出窑得到烧结砖成品。
[0049] 实施例5
[0050] 如图1所示，本发明的一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法，包括以下步骤：
[0051] (1)将从现场取回的固化后的水基钻屑放入颚式破碎机中进行破碎，破碎至粒度低于5mm，然后利用行星式球磨机对破碎后的水基钻屑进行研磨，过10目的筛网，得到细度低于2mm的粉末；
[0052] (2)将粉末状水基钻屑与粉煤灰和废玻璃粉末混合搅拌均匀，各原料组分的质量比为水基钻屑：废玻璃：粉煤灰＝4:2:4，得到混合物料；
[0053] (3)向搅拌均匀的混合物料加入混合物料质量13％的水，搅拌均匀并陈化24h，然后将陈化好的物料利用压力试验机进行压制成型，压力为18MPa并保持1分钟；
[0054] (4)将压制成型的砖坯在105±5℃的温度下干燥4h后，其含水率低于6％，然后对干燥好的砖坯进行高温烧结，以1℃/min的升温速率加热至850℃进行高温烧结并保温2h，冷却出窑得到烧结砖成品。
[0055] 实施例6
[0056] 如图1所示，本发明的一种页岩气水基钻井废弃物制备烧结砖的方法，包括以下步骤：
[0057] (1)将从现场取回的固化后的水基钻屑放入颚式破碎机中进行破碎，破碎至粒度低于5mm，然后利用行星式球磨机对破碎后的水基钻屑进行研磨，过10目的筛网，得到细度低于2mm的粉末；
[0058] (2)将粉末状水基钻屑与粉煤灰和废玻璃粉末混合搅拌均匀，各原料组分的质量比为水基钻屑：废玻璃：粉煤灰＝4:2:4，得到混合物料；
[0059] (3)向搅拌均匀的混合物料加入混合物料质量15％的水，搅拌均匀并陈化24h，然后将陈化好的物料利用压力试验机进行压制成型，压力为20MPa并保持1分钟；
[0060] (4)将压制成型的砖坯在105±5℃的温度下干燥4h后，其含水率低于6％，然后对干燥好的砖坯进行高温烧结，以3℃/min的升温速率加热至900℃进行高温烧结并保温2h，冷却出窑得到烧结砖成品。
[0061] 参照国家标准烧结普通砖GB/T5101-2017与《砌墙砖试验方法》GB/T2542-2012中相关要求进行测试，各项性能参数如表1所示。
[0062] 表1
[0063]
[0064] 由表1可以看出，烧结砖的各项性能指标均满足标准要求，因此将页岩气水基钻屑作为烧结砖的制备原料，通过本发明的方法可以制备出性能良好的烧结砖。
[0065] 按照《固体废物
浸出毒性浸出方法
硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)对实施例1-6中的烧结砖进行浸出液制备，测试了浸出液中的重金属浓度，并与《危险废物
鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)进行对比，发现所有重金属含量均未超标，表明烧结砖的环境性能良好。
[0066] 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。
