【摘要】：油基巖屑是頁巖氣鉆井開發(fā)過程中形成的含油固體廢物,含油率高,而礦物油在環(huán)境中自然降解困難,故油基巖屑直接排放勢必對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。我國對油基巖屑的處理達(dá)不到環(huán)保要求的征收高額排污費(fèi),管理極其嚴(yán)格。目前國內(nèi)外對油基巖屑的處理難以從根本上解決環(huán)境污染的隱患,同時沒有實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用。隨著頁巖氣的大力開采,產(chǎn)生的油基巖屑日益增多,大量堆積的油基巖屑的安全高效處理已成為制約石油企業(yè)環(huán)保生產(chǎn)的重要問題之一,如何使油基巖屑的資源化利用成為當(dāng)務(wù)之急�；陧搸r氣鉆井開發(fā)平臺將油基巖屑進(jìn)行預(yù)處理后,本論文研究將預(yù)處理后的油基巖屑摻入瀝青混凝土混合料中,用于鉆前工程瀝青路面中,使之既能滿足瀝青混合料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和路用性能要求,同時達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。通過室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析,進(jìn)行油基巖屑摻入瀝青混凝土中的配合比設(shè)計(jì)和路用性能研究。測定油基巖屑化學(xué)成分和浸出毒性,對環(huán)境可能造成的影響進(jìn)行分析和評估。進(jìn)行油基巖屑替代礦粉后的瀝青混凝土混合料的配合比設(shè)計(jì),分析混合料的物理力學(xué)指標(biāo),確定初始配合比方案。配制不同摻量油基巖屑的瀝青混凝土混合料,開展各項(xiàng)路用性能試驗(yàn),探究油基巖屑摻量對瀝青混凝土混合料路用性能的影響規(guī)律。結(jié)合路用性能試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)行水泥改性瀝青混合料試驗(yàn)研究,設(shè)計(jì)不同水泥摻量摻入到瀝青混凝土混合料中,研究不同水泥劑量對混合料路用性能的影響,確定水泥的最佳劑量,確定油基巖屑摻入瀝青混凝土的配合比方案。開展馬歇爾試驗(yàn)、各路用性能試驗(yàn)和環(huán)境影響評估可知,隨著油基巖屑替代礦粉比例的增加,瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和低溫抗裂性均在降低,究其原因,油基巖屑的性能差于礦粉,形成瀝青膠漿的黏聚力降低,導(dǎo)致混合料在惡劣的氣候環(huán)境中礦料之間粘附力減小。當(dāng)油基巖屑全部替代礦粉后,混合料的水穩(wěn)定性已不能滿足規(guī)范要求,故進(jìn)行了水泥改性瀝青混合料的試驗(yàn)研究,研究表明水泥最佳摻量為2%。最終確定了滿足路用性能要求,同時達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的配合比設(shè)計(jì)方案。通過室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析可知,在加入適量的水泥對瀝青混合料進(jìn)行改性的條件下,油基巖屑可以代替礦粉作為瀝青混凝土混合料的填料。針對鉆前工程井場道路設(shè)計(jì)瀝青混凝土AC-13混合料,推薦最佳配合比設(shè)計(jì)為15?10mm碎石、5?10mm碎石、3?5mm碎石、0?3mm砂、水泥、油基巖屑的質(zhì)量比為28:29:10:23:2:8,最佳瀝青用量為4.8%。將頁巖氣鉆井平臺預(yù)處理后油基巖屑摻入到瀝青混凝土混合料中,用于鉆前公路瀝青路面中,使得既能滿足鉆前公路的路用性能要求,又可解決對環(huán)境污染的問題,為實(shí)現(xiàn)油基巖屑的資源化利用提供理論參考和科學(xué)依據(jù)。源頭治理,就地利用,實(shí)現(xiàn)油基巖屑的無害化處理和資源化再利用,有利于社會、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
【圖文】：

2 油基巖屑成分分析及環(huán)境影響評價2.1 油基巖屑的產(chǎn)生及預(yù)處理油基巖屑是頁巖氣鉆井開發(fā)過程中形成的含油固體廢物，其含油率可高達(dá)15% 25%，礦物油在環(huán)境中自然降解困難，故油基巖屑資源化利用之前頁巖氣鉆井平臺需對其預(yù)處理，達(dá)到相關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，才可用于鉆前公路工程。2.1.1 油基巖屑的產(chǎn)生頁巖氣開采過程中，頁巖易吸水膨脹導(dǎo)致坍塌，而油基鉆井液含水少且潤滑封堵性好，可使井壁穩(wěn)定保護(hù)油氣層，，故國內(nèi)外頁巖氣鉆井開發(fā)的造斜段及水平段大量采用油基鉆井液。使用油基鉆井液鉆井的過程中，從地層返至地面的頁巖屑中攜帶部分油基鉆井液，這種頁巖屑和油基鉆井液的混合物形成了油基巖屑。中國的油頁巖資源十分豐富，隨著油頁巖的大力開采，產(chǎn)生的油基巖屑日益增多、大量堆積，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年產(chǎn)生的油基巖屑體積高達(dá) 23 萬 m3[1]。長寧地區(qū)國家級頁巖氣開發(fā)示范區(qū)某鉆井平臺如圖 2-1 所示，鉆井作業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的未處理的高含油率油基巖屑原樣如圖 2-2 所示。

2 油基巖屑成分分析及環(huán)境影響評價2.1 油基巖屑的產(chǎn)生及預(yù)處理油基巖屑是頁巖氣鉆井開發(fā)過程中形成的含油固體廢物，其含油率可高達(dá)15% 25%，礦物油在環(huán)境中自然降解困難，故油基巖屑資源化利用之前頁巖氣鉆井平臺需對其預(yù)處理，達(dá)到相關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，才可用于鉆前公路工程。2.1.1 油基巖屑的產(chǎn)生頁巖氣開采過程中，頁巖易吸水膨脹導(dǎo)致坍塌，而油基鉆井液含水少且潤滑封堵性好，可使井壁穩(wěn)定保護(hù)油氣層，故國內(nèi)外頁巖氣鉆井開發(fā)的造斜段及水平段大量采用油基鉆井液。使用油基鉆井液鉆井的過程中，從地層返至地面的頁巖屑中攜帶部分油基鉆井液，這種頁巖屑和油基鉆井液的混合物形成了油基巖屑。中國的油頁巖資源十分豐富，隨著油頁巖的大力開采，產(chǎn)生的油基巖屑日益增多、大量堆積，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年產(chǎn)生的油基巖屑體積高達(dá) 23 萬 m3[1]。長寧地區(qū)國家級頁巖氣開發(fā)示范區(qū)某鉆井平臺如圖 2-1 所示，鉆井作業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的未處理的高含油率油基巖屑原樣如圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U416.2

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本文編號：2606180