[发明专利]利用水泥窑协同处理钻井废弃物的设备及方法

说明书

本发明公开了一种利用水泥窑协同处理钻井固体废弃物的设备和方法。设备包括水泥回转窑、钻井废弃物存储与处理封闭系统、废气收集封闭处理系统、废水废液收集处理系统；所述钻井废弃物为油基泥浆钻井岩屑或含油土壤，系统为全封闭。本发明利用水泥窑协同处理油基泥浆钻井岩屑、含油土壤，只需要对现有水泥生产线及其污染治理设施进行适应性改造，油基泥浆钻井岩屑、含油土壤可作为全替代料，废油类物质可作为部分燃料替代煤粉，能够减少吨产品的燃煤、硅质材料消耗，且不会新增污染物排放，能够将该类危险固体废弃物进行有效处理，实现危险固体废弃物处理的资源化、减量化、无害物的目的。

技术领域

本发明属于固体废弃物的处理技术领域，涉及水泥窑协同处理废弃物的技术方法，尤其涉及一种利用水泥窑协同处理油气井钻采过程中产生的固体废弃物：油基泥浆钻井岩屑、含油土壤，制备硅酸盐水泥的设备及其方法。

背景技术

油基钻井泥浆是以白油或柴油作连续相的钻井液，相对于水基钻井泥浆，具有抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小等优点。在复杂井、页岩气井中得到广泛运用。但在采用油基泥浆进行油气资源开发钻井过程中，产生大量的油基泥浆钻井岩屑。油基泥浆钻井岩屑中除地层矿物外，还含有基油(柴油或白油)、乳化剂、润湿剂、亲油胶体、石灰、加重材料等物质，其危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、重晶石及某些金属离子如汞、铜、砷、铬、锌、铅等。我国每年废弃泥浆排放总量约为100多万m³，含油土壤为石油开采、输送过程中由于泄露污染的土壤，土壤中石油类物质超过一定含量，对周围生态环境、地下水和人体健康均产生严重影响显。这类废弃物如果不进行安全的无害化处理，势必要对生态环境造成严重的影响，形成较大的环境污染隐患，对其周边的土壤、植被、地表水和地下水造成严重污染。

油基泥浆钻井岩屑、含油土壤组成复杂，含有大量有害成分，因此不能采用水基泥浆钻井岩屑的处理方法处理，如中国专利申请CN201510049025.5、CN201710838873.3。目前油基泥浆钻井岩屑有效处理方法主要有热分解、生物处理。中国专利申请CN200520000600.4、201710425759.8、CN201711008576.2均采用的高温热分解方法对岩屑进行处理。热分解方法存在两大问题：一是需要外加能源将岩屑加热到高温，导致资源浪费严重。需要另外建设大量污染治理装置，且飞灰仍然属于危险废物；二是对产生的有害气体物质没有完善的处理工艺措施，容易形成二次污染。

中国专利申请CN201611090583.7、CN201710022627.0采用生物发酵的方式进行处理，该种方法对环境条件苛刻、处理量少、处理周期长、成本高，如控制不当，还易造成对当地生态环境的破坏，该类处理技术尚不成熟。

中国专利申请CN201711480693.9利用油基钻井岩屑制备低热硅酸盐水泥熟料，先采用离心方法脱油、脱水，加入吸附剂后与水泥生料混合粉磨，然后进入回转炉煅烧。然而由于油基泥浆钻井岩屑中含有大量的有机物，在未进入预分解炉前，高分子有机物就分解成有机气体，不能达到回转窑的高温区，无法利用高温对其进行分解，尾气会对大气产生严重污染。因此该方法只能处理高温处理后的岩屑，需要额外增加预处理工艺。此外，该专利申请是利用岩屑生产低热水泥，我国低热水泥用量占比极少，所以采用该方式处理岩屑的能力极低。

专利201110071245.X公布了一种水泥窑协同处理污染土的方法，通过将污染土破碎、粉磨、烘干后经窑尾送入回转窑，磨机尾气送入窑尾预然室或分解炉。该专利中采用了选粉机选粉工艺，因此不适用于成分复杂、比重差异过大的固废，比如油基泥浆钻井岩屑，这是由于岩屑中含有较高比例的重晶石，其密度远大于其他组分。此外，油基泥浆岩屑、含油土壤中含有大量有机物，导致干燥后的尾气中含有大量有机物，而窑尾的温度偏低，且含氧量不足，不利于分解有机物，也不利于达到利用有机物燃烧降低水泥生产能耗的目的。