页岩气油基泥浆钻屑对制备水泥熟料及其性能的影响研究
发布时间：2021-11-12 11:02
中国能源结构的优化调整,推动了可再生清洁能源生产的进行,促使页岩气井开采数量的持续增加。在开采过程中,油基钻井液具有页岩膨胀强抑制性、强耐温性、抗污性好、润滑性良好等诸多优点故被页岩气钻井工程普遍使用。油基钻井液混合钻井岩屑会产生一种难以处理的危险废弃物——油基泥浆钻屑（Oil-based mud drilling cuttings（OBMDC））,其含有长链烷烃、表面活性剂和重金属离子,对环境危害巨大,很大程度上阻碍了页岩气的开采,因此如何合理处置OBMDC是亟待解决的问题。本文通过对OBMDC制备水泥熟料及其性能的影响研究,探讨了利用水泥窑协同处置OBMDC的可行性,实现了OBMDC的零污染、资源化的处理。本文首先研究了OBMDC的物理化学性能,通过配合比的设计和生料易烧性试验,采用外掺法（0-5%）和内掺法（0-9%）研究了不同掺量的油基泥浆钻屑对水泥熟料的煅烧及矿物组成的影响,确定了油基泥浆钻屑的最佳掺量和制备水泥熟料的煅烧制度,并分析了最佳掺量下硅酸盐水泥的物理力学性能。通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜和压汞等测试手段对水泥熟料的岩相、水化产物和水泥硬化结构、孔结构...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线
西南科技大学硕士学位论文82原材料及实验方法2.1实验材料2.1.1油基泥浆钻屑油基泥浆钻屑：本实验用油基泥浆钻屑来自四川省西南部，其基本组成如表2-1所示，主要化学成分见表2-2，矿物组成（105℃下烘干4h）见图2-1。从表2-1可以了解到，OBMDC的含水率为15%±2%，含油率为20%±1%，其放射性IRa=0.194≤1.0;Ir=0.114≤1.3满足GB6566-2001《室内装饰装修材料建筑材料放射性核素限量》的要求，说明OBMDC可以作为建材材料使用。从图2-1和表2-2可以看出，油基泥浆钻屑的主要矿物为白云石、石英和硫酸钡，硫酸钡含量较高，为25%左右。OBMDC的泥浆部分含有多种有机物，如图2-2所示，主要是以长链烃为主，主要碳链长度为11-28。表2-1油基泥浆钻屑基本分析Table2-1Basicanalysisofoil-basedmuddrillingcuttings名称含水率/%含油率/%IraIr油基泥浆钻屑15%±2%20%±1%0.1940.114图2-1油基泥浆钻屑XRD图谱Fig.2-1XRDpatternofoil-basedmuddrillingcuttings
原材料及实验方法9表2-2油基泥浆钻屑主要化学成分Table22Mainchemicalcompositionofoil-basedmuddrillingcuttings化学成分LossSiO2BaOCaOSO3Al2O3Fe2O3MgOK2ONa2O∑Wt%12.2336.1125.238.776.104.642.542.131.040.5399.30图2-2油基泥浆钻屑的GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）分析结果Fig.2-2GC-MS(gaschromatography-massspectrometry)analysisresultsofOBMDC2.1.2原材料配好的生料来源于某水泥厂，其余各原料来自四川某地，其化学组成见表2-3。粉煤灰主要作用是模拟水泥窑烧成用煤燃烧后存在的煤灰成分。表2-3原材料化学组成（Wt%）Table2-3Chemicalcompositionofrawmaterials(Wt%)LOISiO2Al203Fe2O3CaOMgOSO3OthersΣ石灰石41.045.231.120.4350.590.700.200.69100.00电炉渣1.0420.676.3538.9723.874.472.303.37100.00页岩12.6851.3412.696.258.462.870.305.41100.00砂页岩6.1475.427.722.553.581.000.203.39100.00粉煤灰51.7818.979.509.640.772.150.356.84100.00钙质校正原料42.761.010.740.1054.120.140.150.98100.00现成生料35.1713.272.782.3243.880.960.251.37100.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外水泥工业消纳废弃物的现状(上)[J]. 韩仲琦. 水泥技术. 2019(06)
[2]水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对烟气污染物排放及熟料品质的影响[J]. 徐化,马玉锋,潘淑萍,詹明秀,陈彤. 环境污染与防治. 2019(11)
[3]油基泥浆钻屑物理化学分析与水泥窑处置可行性探讨[J]. 张健,颜波,李京涛,杨泽波,李福洲. 水泥. 2019(08)
[4]重金属在水泥熟料中的挥发与固化[J]. 吴聪,汪智勇,黄永珍,石雪洁. 新世纪水泥导报. 2019(03)
[5]西加盆地泥盆系页岩气储层最优化测井解释[J]. 淮银超,张铭,谭玉涵,谭天,张洪涛. 特种油气藏. 2019(01)
[6]我国页岩气开发的能源投入回报研究——以涪陵页岩气为例[J]. 孔朝阳,董秀成,蒋庆哲,万昕,刘贵贤,杨鑫磊. 生态经济. 2018(11)
[7]页岩革命助推我国能源结构转型[J]. 曾妍. 天然气与石油. 2018(05)
[8]聚焦煤改清洁能源[J]. 钱敏. 人民周刊. 2018(10)
[9]微波处理油基钻屑脱油效果及特性研究[J]. 侯影飞,齐升东,游海鹏,许杨,张瑶瑶,牛青山. 石油学报(石油加工). 2017(06)
[10]油基钻屑微波热处理技术研究进展[J]. 张瑶瑶,侯影飞,齐升东,牛青山. 石油石化节能. 2017(11)
硕士论文
[1]油污湿地石油降解菌的筛选鉴定和特性研究[D]. 程进.哈尔滨师范大学 2019
[2]油基岩屑在沥青混凝土路面中的应用研究[D]. 方涛.西南科技大学 2019
[3]页岩气油基钻屑降解固化处理及其制备免烧陶粒的技术研究[D]. 徐亚红.西南科技大学 2018
[4]基于CO2开关溶剂的油基钻屑处理研究[D]. 欧阳铖.西南石油大学 2016
[5]铅锌尾矿制备水泥熟料及其重金属固化特性研究[D]. 肖祈春.中南大学 2014
[6]石油烃降解菌的筛选及其对油污土壤的修复研究[D]. 丁艺.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3490783
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线
西南科技大学硕士学位论文82原材料及实验方法2.1实验材料2.1.1油基泥浆钻屑油基泥浆钻屑：本实验用油基泥浆钻屑来自四川省西南部，其基本组成如表2-1所示，主要化学成分见表2-2，矿物组成（105℃下烘干4h）见图2-1。从表2-1可以了解到，OBMDC的含水率为15%±2%，含油率为20%±1%，其放射性IRa=0.194≤1.0;Ir=0.114≤1.3满足GB6566-2001《室内装饰装修材料建筑材料放射性核素限量》的要求，说明OBMDC可以作为建材材料使用。从图2-1和表2-2可以看出，油基泥浆钻屑的主要矿物为白云石、石英和硫酸钡，硫酸钡含量较高，为25%左右。OBMDC的泥浆部分含有多种有机物，如图2-2所示，主要是以长链烃为主，主要碳链长度为11-28。表2-1油基泥浆钻屑基本分析Table2-1Basicanalysisofoil-basedmuddrillingcuttings名称含水率/%含油率/%IraIr油基泥浆钻屑15%±2%20%±1%0.1940.114图2-1油基泥浆钻屑XRD图谱Fig.2-1XRDpatternofoil-basedmuddrillingcuttings
原材料及实验方法9表2-2油基泥浆钻屑主要化学成分Table22Mainchemicalcompositionofoil-basedmuddrillingcuttings化学成分LossSiO2BaOCaOSO3Al2O3Fe2O3MgOK2ONa2O∑Wt%12.2336.1125.238.776.104.642.542.131.040.5399.30图2-2油基泥浆钻屑的GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）分析结果Fig.2-2GC-MS(gaschromatography-massspectrometry)analysisresultsofOBMDC2.1.2原材料配好的生料来源于某水泥厂，其余各原料来自四川某地，其化学组成见表2-3。粉煤灰主要作用是模拟水泥窑烧成用煤燃烧后存在的煤灰成分。表2-3原材料化学组成（Wt%）Table2-3Chemicalcompositionofrawmaterials(Wt%)LOISiO2Al203Fe2O3CaOMgOSO3OthersΣ石灰石41.045.231.120.4350.590.700.200.69100.00电炉渣1.0420.676.3538.9723.874.472.303.37100.00页岩12.6851.3412.696.258.462.870.305.41100.00砂页岩6.1475.427.722.553.581.000.203.39100.00粉煤灰51.7818.979.509.640.772.150.356.84100.00钙质校正原料42.761.010.740.1054.120.140.150.98100.00现成生料35.1713.272.782.3243.880.960.251.37100.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外水泥工业消纳废弃物的现状(上)[J]. 韩仲琦. 水泥技术. 2019(06)
[2]水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对烟气污染物排放及熟料品质的影响[J]. 徐化,马玉锋,潘淑萍,詹明秀,陈彤. 环境污染与防治. 2019(11)
[3]油基泥浆钻屑物理化学分析与水泥窑处置可行性探讨[J]. 张健,颜波,李京涛,杨泽波,李福洲. 水泥. 2019(08)
[4]重金属在水泥熟料中的挥发与固化[J]. 吴聪,汪智勇,黄永珍,石雪洁. 新世纪水泥导报. 2019(03)
[5]西加盆地泥盆系页岩气储层最优化测井解释[J]. 淮银超,张铭,谭玉涵,谭天,张洪涛. 特种油气藏. 2019(01)
[6]我国页岩气开发的能源投入回报研究——以涪陵页岩气为例[J]. 孔朝阳,董秀成,蒋庆哲,万昕,刘贵贤,杨鑫磊. 生态经济. 2018(11)
[7]页岩革命助推我国能源结构转型[J]. 曾妍. 天然气与石油. 2018(05)
[8]聚焦煤改清洁能源[J]. 钱敏. 人民周刊. 2018(10)
[9]微波处理油基钻屑脱油效果及特性研究[J]. 侯影飞,齐升东,游海鹏,许杨,张瑶瑶,牛青山. 石油学报(石油加工). 2017(06)
[10]油基钻屑微波热处理技术研究进展[J]. 张瑶瑶,侯影飞,齐升东,牛青山. 石油石化节能. 2017(11)
硕士论文
[1]油污湿地石油降解菌的筛选鉴定和特性研究[D]. 程进.哈尔滨师范大学 2019
[2]油基岩屑在沥青混凝土路面中的应用研究[D]. 方涛.西南科技大学 2019
[3]页岩气油基钻屑降解固化处理及其制备免烧陶粒的技术研究[D]. 徐亚红.西南科技大学 2018
[4]基于CO2开关溶剂的油基钻屑处理研究[D]. 欧阳铖.西南石油大学 2016
[5]铅锌尾矿制备水泥熟料及其重金属固化特性研究[D]. 肖祈春.中南大学 2014
[6]石油烃降解菌的筛选及其对油污土壤的修复研究[D]. 丁艺.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3490783
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