海上钻井废弃物制备压裂支撑剂工艺研究

本研究以海上钻井废弃物为原料,研究探讨了利用水基钻屑、水基滤饼、脱油钻屑制备压裂支撑剂的可行性,测试了其圆度、球度、浊度及酸溶度特性,考察了烧结温度及钻井废弃物掺量对产品体积密度、视密度和破碎率等性能的影响。利用现代分析测试手段明确性能影响因素,并探讨其相应调控方法,深入压裂支撑剂强度机理研究,同时测定了最大钻井废弃物掺量下污染物浸出特性,对产品环境安全性进行评估。实验结果表明,钻屑及滤饼掺入与铝矾土等物质相互胶结形成致密结构,增加体系中氧化钙含量,形成陶粒支撑剂烧结中的骨架,制备出的压裂支撑剂性能良好,达到《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》(SY/T5108-2014)要求;同时,对钻井废弃物制备的压裂支撑剂样品进行腐蚀性及浸出毒性检测,在最大钻井废弃物掺量下,测试浸出液各项指标均满足《污水综合标准》(GB8978-1996)Ⅰ级标准要求。

钻井滤液中硫酸根去除方法研究

钻井滤液中硫酸根(SO_(4)^(2-))浓度高、复配钻井液性能差是海上钻井滤液循环利用面临的主要难题之一。文章以钻井滤液为研究对象,分别探究了钙盐沉淀法和钙矾石沉淀法对SO_(4)^(2-)去除的影响,提出了钙盐-钙矾石沉淀法去除SO_(4)^(2-)的技术。结果表明:钙盐沉淀法或钙矾石沉淀法处理后,钻井滤液中的SO_(4)^(2-)和Ca^(2+)浓度无法满足钻井滤液回用要求(SO_(4)^(2-)≤4000 mg/L;Ca^(2+)≤500 mg/L);钙盐-钙矾石沉淀法处理后钻井滤液中SO_(4)^(2-)和Ca^(2+)浓度可分别降至2218 mg/L和465 mg/L,满足钻井滤液回用要求。反应条件为:钙盐沉淀法中投加12000 mg/L的CaCl_(2)溶液,钙矾石沉淀法中,Al/S摩尔比(IAS)和Ca/S摩尔比(ICS)分别为1.25和2.5。研究结果可为钻井滤液中SO_(4)^(2-)处理工艺单元的设计和运行提供参考。

海上水基钻井岩屑制备硅酸盐水泥试验研究

目的针对海上水基钻井岩屑回收上岸的末端处置难题,采用水基钻井岩屑作为原料开展了制备水泥熟料的可行性研究。方法考察了不同煅烧温度对水泥熟料性能的影响,并确定了最佳制备工艺。结果在最佳制备工艺条件下(KH=0.92、SM=2.18、IM=1.61,950℃保温30 min,煅烧温度1400℃,保温40 min),水泥熟料性能满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》要求(f-CaO<1%,0.8μm筛余量为0.76%,初凝时间168 min,终凝时间282 min,28天抗压强度45.86 MPa),重金属浸出含量低于GB 30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》限值。结论内掺水基钻井岩屑不仅降低了水泥熟料的烧成温度,而且未改变水泥熟料的主要矿物相,从而为海上油气田水基钻井岩屑回收上岸后的资源化处置提供参考。

油基岩屑脱油残渣特性分析及制备免烧砖技术

以海上油基岩屑脱油残渣为基本原料制备免烧砖。对脱油残渣进行了表征,考察了脱油残渣掺加量对免烧砖性能的影响,并对免烧砖浸出液污染物进行了分析。实验结果表明:脱油残渣的元素组成以Si、Al、Fe、Ca和Ba为主,矿物组成以石英(SiO_(2))、高岭土(Al_(2)O_(3)·2SiO_(2)·2H_(2)O)和重晶石(BaSO_(4))为主,粒径为1.58~50.63μm;在脱油残渣、水泥、细集料、粗集料、石膏和聚乙烯醇的质量分数分别为20.0%,20.0%,47.5%,8.0%,4.0%,0.5%,水固(质量)比为14%的条件下,制得的免烧砖的抗压强度为15.69 MPa,吸水率为10.44%,软化系数为0.83,抗冻性能良好,建材性能满足《非烧结垃圾尾矿砖》(JC/T 422—2007)中MU15强度等级。脱油残渣作为掺加原料制备免烧砖,可以替代部分细集料,解决了油基岩屑脱油残渣上岸后的末端处置问题。

回收海上油气田废弃水基钻井泥浆制备烧结砖

为高效处置海上油气田钻井过程中产生的废弃泥浆,以泥浆压滤后剩余滤饼为原料开展制备烧结砖研究。研究了不同制备工艺条件对烧结砖性能的影响,确定了最优制备工艺条件,利用现代分析手段明晰了烧结机理。结果表明,在最佳制备工艺条件下,产品性能均满足标准要求。微观分析表明主要矿物相为石英、长石、赤铁矿及重晶石,构成骨架,赋予砖体性能。本研究有效解决了滤饼末端处置问题,为海上油气田废弃泥浆资源化处置提供参考。

海上油基岩屑脱油残渣与偏高岭土混掺对混凝土性能影响研究

为解决海上钻井油基岩屑上岸后热解脱油残渣堆积及潜在环境风险问题,研究了残渣与偏高岭土混掺制备混凝土的可行性。考察了残渣基本性能及不同掺量、养护龄期下混凝土力学性能与耐久性能变化情况,并探究了混凝土强度形成机理及环境特性。结果表明:单掺残渣对混凝土性能具有较大的负效应,在最佳掺量10%时可达到设计强度(30 MPa)。偏高岭土可有效改善混凝土性能,提升残渣掺量。混凝土主要矿物相为二氧化硅、钙钒石、氢氧化钙和水化硅酸钙等,这些水化产物在体系内共同作用赋予混凝土基本强度。混凝土浸出液COD、重金属离子等指标可达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放限值,环境安全性良好。该研究为海上油气田油基岩屑回收上岸后热解残渣的资源化处置提供参考。

渤海水基钻井废液重复利用技术研究

目前渤海某区块正在开展钻井液“全回收”作业,原絮凝剂针对多体系钻井液絮凝效果具有一定的局限性,为了保证提高现场作业效率,中海油服自主研发了一种高效的新型复合絮凝剂,并成功完成海上测试,实现了现场滤液“全回用”的目的。本文通过研究分析滤液中主要离子及其含量变化规律,评价絮凝滤液经预处理后全回用配制的钻井液性能,与原钻井液配方的性能差异很小,滤液完全满足循环再利用的要求。本文对现场废弃钻井液絮凝后滤液回用处理工艺改进具有一定的指导意义。

利用海上油气田水基钻井废物制备烧结砖

为探索海上石油钻井废物的资源化处置途径,以海上水基钻屑为原料开展了制备烧结砖的可行性研究。考察了不同工艺条件(原料配比和烧结温度)对烧结砖性能的影响,并确定了最优制备工艺及参数,探究了烧结砖的烧结机理,揭示了重晶石对烧结砖性能的影响机制。结果表明,在最佳制备工艺条件下(钻屑∶页岩∶煤炭=30∶65∶5、水分14%、(100±5)℃干燥8 h、烧结温度1000℃、保温3 h),制得的烧结砖建材性能均满足国家标准《烧结普通砖》(GB/T 5101-2017)中MU15等级要求。烧结砖的主要矿物相为石英(SiO_(2))、钠长石(NaAlSi_(3)O_(8))、赤铁矿(Fe_(2)O_(3))、钙长石(CaAl_(2)Si_(2)O_(8))和重晶石(BaSO_(4)),构成烧结砖的骨架结构;重晶石易在砖体内部微孔边界形成隔断,阻止熔融液相填充进而增大孔隙率降低砖体的性能。本研究结果可为海上油气田水基钻井废物回收上岸后的资源化处置提供参考。