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页岩气钻井岩屑的建材资源化利用综述
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摘要：0 前 言 页岩气的开采过程中产生大量的钻井岩屑，长期以来的国内外通用做法是进行固化填埋。但由于填埋池容量有限，并且受施工工艺、施工环境影响等因素，固化填埋方式不仅占用
0 前 言
页岩气的开采过程中产生大量的钻井岩屑，长期以来的国内外通用做法是进行固化填埋。但由于填埋池容量有限，并且受施工工艺、施工环境影响等因素，固化填埋方式不仅占用大量土地，而且存在一定的污染风险。因此，针对钻井岩屑的物理、化学特征进行建材资源化利用，不仅可以消耗钻屑存量、减少环境污染，并且用作建筑材料时可替代部分原材料，具有非常可观的社会效益和经济效益。基于此，本文进行页岩气钻井岩屑的建材资源化利用综述。
1 页岩气钻井岩屑的分类及特征
钻井岩屑，即钻屑，指的是在石油、天然气的开采钻进过程中，由钻杆携带返回地面的岩石碎屑。在页岩气的不同开采阶段，钻井岩屑呈现出不同的性质和特征，主要可以区分为三种类型：①清水钻井岩屑，即开采过程中导管段、一开段、二开直井段产生的浅层岩屑，基本上对环境无害，最容易处理；②水基钻井岩屑，即产生于二开斜井段的岩屑，主要成分较复杂，含有膨润土、润滑剂、KCL、碱和聚合醇等，对环境的危害比较大，比较难处理；③油基钻井岩屑，即三开阶段产生的岩屑，成分最为复杂，含有柴油、有机物、重金属等物质，对环境的危害最大，最难处理。
2 不同钻屑的建材资源化利用方式
2.1 清水钻井岩屑的建材资源化利用
清水钻井岩屑成分简单，几乎不含有毒、有害物质，可直接作为普通岩屑进行处理，如用于现场铺路、垫沟等，或利用于建筑材料生产中，用以替代部分黏土、轻骨料等。梅绪东、王朝强、徐烽淋等[1]采用《固体废物浸出毒性浸出方法 水平激荡法》(HJ 557—2010)对某页岩气典型平台清水钻屑进行检测分析发现，清水钻屑浸出液中各项指标均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准的要求，故清水钻屑可在现场直接通过铺路等方式就地利用，也几乎不存在重金属污染等问题。
2.2 水基钻井岩屑的建材资源化利用
梅绪东、王朝强、徐烽淋等[1]采用《固体废物浸出毒性浸出方法 水平激荡法》(HJ 557—2010)对某页岩气典型平台水基钻屑进行检测分析发现，浸出液中COD、SS、pH值等均超过《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准的最高限值，氯化物超过《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)。
因此，针对水基钻屑，应先采取一定的物理、化学或生物方式进行处置，使得COD、SS、pH值等符合国家、行业相应标准后，才能对水基钻屑进行建材资源化利用。目前国内外对于水基钻屑的建材资源化利用主要有以下方式。
1)制备免烧砖。陆林峰、易畅、管勇等[2]利用西南某井场的水基钻屑制备免烧砖，对成品进行检测发现，所制备的免烧砖性能满足《非烧结垃圾尾矿砖》(JC/T 42—2007)的相关要求，检测中未检出石油，浸出液满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准。关举忠[3]，任雯、谢水祥、刘光全[4]、张翔宇、茆明军、赵永庆等[5]等对水基钻屑制备免烧砖的配合比进行了试验，试验结果显示，在适宜的配合比下，所制备的免烧砖抗压强度等性能均满足《非烧结垃圾尾矿砖》(JC/T 42—2007)的相关要求，浸出液中的COD、石油类、氯化物等均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中一级标准的要求。值得一提的是，Liu Dongsheng、Wang Chaoqing、Mei Xudong等[6]利用水基钻屑替代部分细骨料和胶凝材料制备免烧砖，试验发现水基钻屑最高可以替代50%的细骨料和水泥，所制备的免烧砖符合《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542—2012)的相关要求，浸出液符合《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的相关要求。尽管以上各实验中免烧砖的配合比不尽一致，但试验结果均显示了水基钻屑用作免烧砖材料的可行性，甚至替代率最高可达50%。因此，利用水基钻屑制备免烧砖具有非常可观的应用前景。
2)制备烧结砖。刘涛、郑亚林、谭克锋等[7]，刘来宝、谭克锋、刘涛等[8]将破碎后的页岩和水基钻屑进行混合，经挤压成型和高温烧结后，产品强度和放射性核素限量均满足标准要求。王朝强[9]将45%水基钻屑+40%黏土+10%煤矸石+5%粉煤灰，加适量水搅拌后液压成型，烧结后的成品抗压强度大于10 MPa，环保性能优良。文献[8-9]中，不同的试验方式、不同的配合比例条件下成型方式有所区别，烧结时间也有所不同，但适宜条件下烧结砖的性能均能满足建筑材料的行业要求，说明水基钻屑制备烧结砖是在经济上可行且具有良好环保效益的建材资源化利用方式。
文章来源：《四川建材》 网址: http://www.scjczz.cn/qikandaodu/2021/0709/1843.html
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