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　　1.本发明涉及海上油气田钻井废弃物资源化再利用的技术领域，具体涉及一种利用海上水基钻井固相制备烧结陶粒的方法。

　　2.海上油气田在钻井作业勘探过程中不可避免会产生大量钻井废物，其中水基钻井固体废物的产生量最多。早期海上钻井废物通常选择直接排放到海洋，破坏了海洋生态环境。随着环保要求日趋严格，越来越多地区已经禁止将海上油气田钻井废物直接排海，因此钻井废物运送回陆上处置几乎成为部分区域水基钻井废物唯一可行的处置途径。钻井固体废物资源化回收利用是当今国内外的发展趋势，因其重新定义了钻井废物，将其为一种有价值的材料而非废物。不仅可以有效处置钻井固体废物，更重要的是对其进行综合利用，实现变“废”为“宝”，产生一定的经济效益，符合我国产业发展政策和环保要求。

　　3.公开号为cn 107601936 a的中国发明专利申请公开了一种混凝土轻集料及其制备方法，其所述的混凝土轻集料由以下质量百分比的原料制备而成：油基钻屑60～80％，市政污泥10～30％，造孔剂0.8～7％，水9～9.3％。制备方法步骤包括：将干燥的油基钻屑和城市污泥与造孔剂混合均匀，然后球磨制成生料；将制备好的生料放入自动成球机中成球，在成球过程中均匀洒入水分，成球结束后，将制得的坯体陈化后烘干；将烘干后的坯体进行煅烧，煅烧结束后随炉冷却，即得到所述的混凝土轻集料。然而海上水基钻井固体废物的成分与陆上油基岩屑有所差异，其高含盐特性决定了陆上油气田现有处理工艺及技术无法实现完全复制。

　　4.因此，目前亟需一种能够有效利用海上水基钻井废物、使其资源化的方法。

　　5.鉴于上述问题，本发明提供了一种利用海上水基钻井固相制备烧结陶粒的方法。借助于该方法，能够高效率解决海上水基钻井废物回收上岸后的处置问题。

　　8.步骤s1：对钻井泥浆进行固液分离，得到固相钻屑和液相；对液相进行压滤脱水得到滤饼；

　　12.可选地，在步骤s2中，所述将钻屑和/或滤饼处理成颗粒粉末包括：将钻屑和/或滤饼干燥至含水量低于5％、破碎至粒度小于6mm、研磨、过筛，得到粒径不超过2mm的颗粒。

　　13.可选地，在步骤s2中，采用95～105℃的温度条件将钻屑和/或滤饼干燥至含水量低于5％。

　　15.可选地，在步骤s3中，所述颗粒粉末与所述粉煤灰的质量比是10～50：50～90。

　　16.可选地，在步骤s3中，按照所述颗粒粉末与所述粉煤灰的质量之和的14％～16％加入水。

　　18.一种烧结陶粒，采用上述的利用海上水基钻井固相制备烧结陶粒的方法制备得到。

　　19.相比于现有技术，本发明的采用海上水基钻井废物制备烧结陶粒的方法，至少具有如下有益效果：

　　20.一、利用海上油气田钻井平台振动压滤后得到的水基钻井固相(钻屑/滤饼)作为烧结陶粒的原材料，同时辅助粉煤灰以“废”治“废”，实现废物回收利用，解决海上水基钻井废物回收上岸后的处置问题。

　　21.二、通过对海上钻井固相的理化性能和环境安全性分析，满足烧结陶粒制备要求，钻井固相高烧失量有助于实现陶粒的膨胀性和轻质性，无须额外加入促膨胀材料。

　　22.三、基于海上钻井固相的高含盐特性，以烧结工艺实现氯离子和含油污染物去除，保证陶粒环境安全性，不会产生二次污染。

　　23.四、本发明制备过程科学合理，成本相对较低，处理步骤简单易行，提高了钻屑/滤饼处置速率。

　　25.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

　　26.图1是本发明一种实施方式的采用海上水基钻井废物制备烧结陶粒的方法的工艺流程图。

　　27.为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

　　28.在本发明中，“海上钻井固相废弃物”、“海上水基钻井固相”、“钻井固相”、“钻井固相废弃物”、“海上钻井平台水基钻井固相”、“海上钻井平台水基钻井固相废弃物”以及类似的表述都具有相同的含义，是指对海上油气开采钻井阶段产生废弃物混合物进行处理之后得到的钻屑、滤饼等固相废弃物。在本发明中，海上油气开采钻井阶段产生废弃物混合物主要是指海上油气田钻井平台的废弃水基钻井泥浆，简称为钻井泥浆。

　　30.海上水基钻井固体废物的成分与陆上有所差异，其含有大量的海上沉积岩成分，这导致了含有高浓度的氯化盐，高含盐特性决定了陆上油气田现有处理工艺及技术无法实

　　现完全复制。针对该问题，本发明的发明人进行深入研究探索适应于海上钻井固相处理的方法。

　　31.经过研究发现，海上水基钻井固相主要化学成分为sio2、al2o3，且具备一定的烧失性，用于烧结陶粒制备，有助于实现烧结陶粒的膨胀性以及轻质性的要求，无需额外加入促膨胀材料。但其中含有较高的cl，这与陆上油气田钻井固相废弃物存在明显差异，因此，需要采用水洗工艺预处理去除其中的部分氯化物，同时结合高温烧结工艺可实现氯化物的去除，保证产品性能。特别是，采用高温烧结工艺，可实现油类等污染物的快速去除，保证产品环境安全性。

　　32.基于上述研究发现和发明构思，本发明提出了一种利用海上水基钻井固相制备烧结陶粒的方法。

　　33.结合图1，对本发明一种实施方式的采用海上水基钻井废物制备烧结陶粒的方法进行说明如下。

　　35.步骤s1：对钻井泥浆进行固液分离，得到固相钻屑和液相；对液相进行压滤脱水得到滤饼。

　　36.在本步骤中，采用振动筛、变频离心机和压滤机等设备进行固液分离和压滤。具体是：首先对钻井泥浆进行固液分离，采用振动筛对钻井泥浆初分后得到固相(以下简称钻屑)，然后，使固液分离得到的液相经压滤机压滤脱水后得到含水量低于10％的块状固相(以下简称滤饼)，随后钻屑和滤饼分别装袋转运至陆上处置。

　　38.通过对钻屑和/或滤饼进行烘干和破碎，再进行研磨和过筛，得到粒径不大于2mm的颗粒粉末。具体是：将现场取回的钻屑和/或滤饼于100

　　5℃条件下干燥至含水率低于5％，经过颚式破碎机中进行破碎至粒度低于6mm，再经行星式球磨机进行研磨处理后过筛，得到最大粒径低于2mm的颗粒，对于大颗粒则重新研磨。

　　39.应当说明的是，本发明可以只将钻屑处理成颗粒粉末，也可以只将滤饼处理成颗粒粉末，也可以将钻屑和滤饼处理成颗粒粉末。当将钻屑和滤饼处理成颗粒粉末时，对钻屑和滤饼比例并不做要求，可以由本领域技术人员根据实际需要进行设置。

　　41.粉煤灰优选是ii级粉煤灰，一般呈灰色粉末状，颗粒较细(小于0.125mm)，具备较低堆积密度(小于1200kg/m3)，含大量玻璃相，活性良好，与钻井固相混掺制备陶粒有助于降低陶粒密度、提高强度。

　　42.为保证陶粒膨胀，需使得混合料中有足够多的在高温下能分解释放出气体或与其他物质反应放出气体的物质，选择粉煤灰与颗粒粉末复配，保证混合料中各成分满足膨胀要求。在进行混合时，颗粒粉末与粉煤灰质量比是10～50：50～90，也即，当颗粒粉末与粉煤灰质量之和是100份时，其中有10～50份是颗粒粉末，其余是粉煤灰。例如，颗粒粉末与粉煤灰质量比是15:85、25:75、35:65、45:55等。

　　43.在加入水时，按照颗粒粉末与粉煤灰的质量之和的14％～16％加入水，即，颗粒粉末与粉煤灰的混合物每100克中加入14～16克的水。加入特定比例的水充分润湿颗粒粉末与粉煤灰混合样，保证生料球成型。例如，14％、14.5％、15％、15.5％或16％等。

　　45.首先，对料球在95～105℃干燥一段时间(例如2小时)去除过多的自由水，控制其含水率在1％以下。充分干燥去除过多的自由水，避免在烧结过程中会发生料球开裂的现象。

　　46.然后，以5℃/min升温速率升温至预热温度并保温30min，然后升温至烧结温度并保温时间30min。

　　48.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

　　51.(1)首先对钻井泥浆进行固液分离，过振动筛初分后得到固相(以下简称钻屑)，经压滤机压滤脱水后得到低含水率块状固相(以下简称滤饼)，随后钻屑和滤饼分别装袋转运至陆上处置；(2)分别将钻屑和滤饼进行破碎和烘干，再进行研磨和过筛，得到钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样(粒径最大不得大于2mm)；(3)分别将钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样和ⅱ级粉煤灰在干基状态下进行混合均匀，各原料组分按照如下质量百分比混合：钻屑/滤饼：粉煤灰＝10：90，加入16％质量比自来水搅拌均匀，制得粒径约10mm的陶粒料球；(4)将成型料球于100

　　5℃条件下干燥2h，充分干燥去除过多的自由水，避免在烧结过程中会发生料球开裂的现象；以5℃/min升温至400℃预热30min，再升至1200℃下保温30min，自然冷却后得到了钻屑烧结陶粒和滤饼烧结陶粒。

　　53.(1)首先对钻井泥浆进行固液分离，过振动筛初分后得到固相(以下简称钻屑)，经压滤机压滤脱水后得到低含水率块状固相(以下简称滤饼)，随后钻屑和滤饼分别装袋转运至陆上处置；(2)分别将钻屑和滤饼进行破碎和烘干，再进行研磨和过筛，得到钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样(粒径最大不得大于2mm)；(3)分别将钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样和ⅱ级粉煤灰在干基状态下进行混合均匀，各原料组分按照如下质量百分比混合：钻屑/滤饼：粉煤灰＝20：80，加入15％质量比自来水搅拌均匀，制得粒径约10mm的陶粒料球；(4)将成型料球于100

　　5℃条件下干燥2h，充分干燥去除过多的自由水，避免在烧结过程中会发生料球开裂的现象；以5℃/min升温至400℃预热30min，再升至1200℃下保温30min，自然冷却后得到了钻屑烧结陶粒和滤饼烧结陶粒。

　　55.(1)首先对钻井泥浆进行固液分离，过振动筛初分后得到固相(以下简称钻屑)，经压滤机压滤脱水后得到低含水率块状固相(以下简称滤饼)，随后钻屑和滤饼分别装袋转运至陆上处置；(2)分别将钻屑和滤饼进行破碎和烘干，再进行研磨和过筛，得到钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样(粒径最大不得大于2mm)；(3)分别将钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样和ⅱ级粉煤灰在干基状态下进行混合均匀，各原料组分按照如下质量百分比混合：钻屑/滤饼：粉煤灰＝30：70，加入14％质量比自来水搅拌均匀，制得粒径约10mm的陶粒料球；(4)将成型料球于100

　　结过程中会发生料球开裂的现象；以5℃/min升温至400℃预热30min，再升至1200℃下保温30min，自然冷却后得到了钻屑烧结陶粒和滤饼烧结陶粒。

　　57.(1)首先对钻井泥浆进行固液分离，过振动筛初分后得到固相(以下简称钻屑)，经压滤机压滤脱水后得到低含水率块状固相(以下简称滤饼)，随后钻屑和滤饼分别装袋转运至陆上处置；(2)分别将钻屑和滤饼进行破碎和烘干，再进行研磨和过筛，得到钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样(粒径最大不得大于2mm)；(3)分别将钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样和ⅱ级粉煤灰在干基状态下进行混合均匀，各原料组分按照如下质量百分比混合：钻屑/滤饼：粉煤灰＝40：60，加入14％质量比自来水搅拌均匀，制得粒径约10mm的陶粒料球；(4)将成型料球于100

　　5℃条件下干燥2h，充分干燥去除过多的自由水，避免在烧结过程中会发生料球开裂的现象；以5℃/min升温至400℃预热30min，再升至1150℃下保温30min，自然冷却后得到了钻屑烧结陶粒和滤饼烧结陶粒。

　　59.(1)首先对钻井泥浆进行固液分离，过振动筛初分后得到固相(以下简称钻屑)，经压滤机压滤脱水后得到低含水率块状固相(以下简称滤饼)，随后钻屑和滤饼分别装袋转运至陆上处置；(2)分别将钻屑和滤饼进行破碎和烘干，再进行研磨和过筛，得到钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样(粒径最大不得大于2mm)；(3)分别将钻屑颗粒粉末试样和滤饼颗粒粉末试样和ⅱ级粉煤灰在干基状态下进行混合均匀，各原料组分按照如下质量百分比混合：钻屑/滤饼：粉煤灰＝50：50，加入14％质量比自来水搅拌均匀，制得粒径约10mm的陶粒料球；(4)将成型料球于100

　　5℃条件下干燥2h，充分干燥去除过多的自由水，避免在烧结过程中会发生料球开裂的现象；以5℃/min升温至400℃预热30min，再升至1150℃下保温30min，自然冷却后得到了烧结陶粒。

　　60.参照国家标准《轻集料及其试验方法第1部分轻集料》(gb/t 17431.1

　　由表1和表2可以看出，烧结陶粒的各项性能指标均满足标准国家标准《轻集料及其试验方法第1部分轻集料》(gb/t 17431.1

　　2010)要求，因此通过本发明将海上水基钻井固相(钻屑和滤饼)制备成性能良好的烧结陶粒，实现资源化利用。

　　5中的烧结陶粒制备浸出液，测试了浸出液中的污染物和重金属浓度，并与《污水综合排放标准》(gb 8978

　　2007)进行对比，结果表明浸出液中污染物浓度和重金属含量均未超过标准限值，表明烧结陶粒的环境性能良好。具体结果如表3和表4所示。

　　上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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