石油鉆井巖屑資源化利用技術(shù)研究

陳德 邱濤 胡小剛 趙明洋 杜瑞穎

摘要：石油鉆井巖屑由于缺乏處理技術(shù)及手段，造成現(xiàn)場大量堆放，形成環(huán)境污染隱患，通過對(duì)巖屑進(jìn)行免燒磚配方研究以及處理裝置技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了巖屑的資源化利用，有效解決了當(dāng)前國內(nèi)鉆井巖屑的處理問題。

關(guān)鍵詞：巖屑；免燒磚；資源化利用；鉆井廢棄物

1引言

近年來，國內(nèi)很多地區(qū)都對(duì)石油鉆井巖屑排放提出了嚴(yán)格要求，通過隨鉆處理后仍有大量不達(dá)標(biāo)的廢棄巖屑在井場堆放，目前尚沒有一套經(jīng)濟(jì)可行的方法進(jìn)行處理。本技術(shù)研究方案采用橇裝設(shè)備將廢棄巖屑?jí)褐瞥擅鉄u，制作的免燒磚可用于鉆井井場鋪路、井場建設(shè)等用途，從而達(dá)到石油鉆井廢棄巖屑無害化、資源化處理的目的。

2 前期技術(shù)研究

為了驗(yàn)證廢棄鉆井巖屑制作免燒磚的可行性，渤海石油裝備公司在廠內(nèi)進(jìn)行了模擬制磚試驗(yàn)，主要針對(duì)鉆屑的添加量及制磚配方進(jìn)行篩選。材料采用硅酸鹽水泥、建筑用粗砂、建筑用細(xì)石子、粉煤灰、固化劑等與鉆井巖屑進(jìn)行配方試制，通過大量實(shí)驗(yàn)，制成的試驗(yàn)磚巖屑添加量為35%左右，樣磚抗壓強(qiáng)度7Mpa，浸水實(shí)驗(yàn)后浸出液符合國家污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3 制磚配方研究

廢棄鉆井巖屑主要成分為土粉，根據(jù)前期固控設(shè)備處理效果的不同，其含水量主要為30-60%之間，在常規(guī)的免燒磚制作過程中，主要添加基料為水泥，由于水泥與土粉不發(fā)生硬化反應(yīng)，在傳統(tǒng)觀念中，免燒磚應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制土粉的含量，保證磚成品的物理性能。所以對(duì)于廢棄鉆井巖屑制磚的過程中，制磚配方的選取與調(diào)配顯得尤為重要。通過復(fù)配試驗(yàn)，最終選取了如下配比方案：1.巖屑35%；2.粉煤灰30%；3.固化劑5%；4.河沙20%；5.水泥10%。通過對(duì)樣磚進(jìn)行檢測，指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)。

4 工藝

4.1 工藝路線

配料→攪拌→輸送→成型→運(yùn)送→堆放→養(yǎng)護(hù)→成品

4.2工藝路線圖

5 系統(tǒng)主要組成

5.1系統(tǒng)概述

本套系統(tǒng)核心部件為全自動(dòng)制磚機(jī)，輔以強(qiáng)制混拌機(jī)、輸料皮帶、自動(dòng)疊磚機(jī)等部件，配料、輸送、成型、疊料等主要工序全部自動(dòng)化完成。主要處理設(shè)備集成在一個(gè)橇上，根據(jù)現(xiàn)場不同工藝需要，配備一個(gè)粉碎機(jī)（若需）、多級(jí)配料機(jī)在另外一個(gè)橇上，最多兩個(gè)橇即可完成制磚工作。兩個(gè)橇根據(jù)井場現(xiàn)場情況可放置在平板拖車上直接進(jìn)行工作，也可拉運(yùn)至現(xiàn)場，吊運(yùn)至指定場地進(jìn)行工作。

5.2主要設(shè)備簡介

5.2.1巖屑配料機(jī)

巖屑配料機(jī)是整體設(shè)備的前臺(tái)自動(dòng)配料設(shè)備，可根據(jù)免燒磚配比要求自動(dòng)完成巖屑、水泥等物料的配料程序。由儲(chǔ)料斗、稱量系統(tǒng)、輸料系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等部分組成。

5.2.2物料攪拌機(jī)

物料攪拌機(jī)由上料、攪拌、卸料、供水、電氣、鋼構(gòu)等部件組成。主要進(jìn)行巖屑、水泥及其他添加劑的強(qiáng)制攪拌，保證物料混拌均勻、濕度合適，為最終進(jìn)入制磚成型機(jī)提供合適的混拌物料。

5.2.3制磚成型機(jī)

制磚成型機(jī)作為本方案的核心設(shè)備，包含成型機(jī)、送板機(jī)、送磚機(jī)等設(shè)備。系統(tǒng)由PLC電腦智能控制，采用液壓傳動(dòng)、振動(dòng)加壓成型。電腦控制可根據(jù)不同的制磚巖屑配比的需求，隨機(jī)調(diào)整參數(shù)。送板、成型、送磚動(dòng)作互相呼應(yīng)及互鎖，安全穩(wěn)定。隨機(jī)監(jiān)測故障自動(dòng)提示、人機(jī)對(duì)話。選用不同種類和規(guī)格的模具，可生產(chǎn)多種規(guī)格路面免燒磚及墻體免燒磚。

5.2.4自動(dòng)疊磚機(jī)

采用機(jī)械同步傳動(dòng)，產(chǎn)品提升平穩(wěn)，由PLC主電腦控制，將成型后的產(chǎn)品升至7層。低位變頻，自動(dòng)將制品立體堆放，減少人工費(fèi)用，便于叉車進(jìn)行叉運(yùn)。

6 現(xiàn)場應(yīng)用

該產(chǎn)品自2018年9月在渤海鉆探50501、40688、50674等井隊(duì)現(xiàn)場進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用6口井，共處理巖屑4800方，所制作免燒磚經(jīng)過20天養(yǎng)護(hù)后，經(jīng)過檢測樣磚抗壓強(qiáng)度10Mpa，浸出液指標(biāo)達(dá)到國家污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。現(xiàn)場制作成品磚全部用于鋪設(shè)井場及井間道路。

7 結(jié)論

石油鉆井巖屑處理一直是業(yè)內(nèi)難題，通過本技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)巖屑在井場或井場周圍現(xiàn)場壓制免燒磚，制作的免燒磚用于鋪墊井場道路，實(shí)現(xiàn)了鉆井廢棄巖屑的資源化利用。

基金項(xiàng)目：國家頁巖氣重大專項(xiàng)課題六頁巖氣和煤層氣開發(fā)環(huán)境保護(hù)技術(shù)集成及關(guān)鍵裝備（2016ZX05040-006）